CN104697847A - 一种半导体波纹板检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体波纹板的检测方法。通过一系列的性能分析试验，得到相关的数据，再经过数据处理和数理分析比较规定经验值，得到科学、合理的半导体波纹板的性能评价。提出了一种结合实际工况条件下的检测方法，根据半导体波纹板的机械性能变化来考核半导体波纹板在定子槽内运行稳定性。该方法主要通过对半导体波纹板的机械应力、应变变化，表面电阻率等的考核，从而保证该材料在定子铁芯槽内的使用寿命及安全，保障汽轮发电机的正常运行。
Description
技术领域：
本发明涉及汽轮发电机用半导体波纹板检测方法。
背景技术：
汽轮发电机运行时，定子线棒在定子铁芯槽内受力主要有两种：一是发电机运行时产生的电磁力，二是负荷变化或事故导致(温度变化从而引起或直接产生)的力的冲击。这使得定子线棒长期处于震动、蠕变和位移的状态，为防止这种状态造成定子线棒主绝缘的磨损，进而引起电腐蚀甚至导线断裂等重大事故，一般选择用半导体波纹板填充在线棒侧面与定子铁芯之间。所以半导体波纹板在汽轮发电机定子中是非常重要的绝缘材料及结构部件，对于定子线棒起到紧固、防震和将定子线棒表面电压接地作用。因此，其性能好坏直接影响着汽轮发电机定子的使用寿命及运行安全。半导体波纹板是汽轮发电机定子铁芯槽内固定线圈的重要材料，过去时常由于半导体波纹板的应力不够，而导致线圈出槽，或由于半导体波纹板机械强度不够导致波纹板破损，引发事故。而现有的检验方法无法客观而又准确地分析出汽轮发电机定子铁芯槽内半导体波纹板材料的可靠性。
发明内容：
本发明的目的是提供一种科学合理地评价汽轮发电机用半导体波纹板性能的检测方法。本发明的技术方案为：1)应力试验：选择尺寸为76.2mm×381mm试样,夹具尺寸为101.6mm×304.8mm×25.4mm，平板2块，尺寸为2.21mm×12.7mm×50.8mm，垫片2块；试验方法为：取一块101.6mm×304.8mm平板放在压力试验机上，将半导体波纹板试样放在平板中心上，在波纹板外侧沿着试样的长度方向两边各垫一个2.21mm厚的垫片，再取另一块101.6mm×304.8mm平板，对准底部的压板放在波纹板上，试验设备调零位，加压，开始应力应变测试，当上部平板充分接触到2.21mm垫片后，应力应变曲线的切线角度增大，测量应力应变曲线上发生形变处的负荷，此负荷即为该半导体波纹板的应力值，对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板，应力最小平均值为623N；对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，应力最小平均值为1846N；
2)热老化应力试验：选择76.2mm×381mm的波纹板试样10个，分成两组,试验方法为：将波纹板放在带有1.22mm垫片的两个光滑平板之间，施加压力使平板与垫片表面充分接触后夹紧；将夹紧的两组半导体波纹板分别在130℃、150℃下烘1000h，再根据应力试验的试验方法分别求出应力；130℃1000h后，对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，热老化应力最小值为1424N；150℃1000h后，对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，热老化应力最小值为1335N；
3)开裂试验：试样尺寸选择为：76.2mm对于标称厚度；试验方法为：试样水平放置在压机平台上，压机平台温度为135℃～140℃,对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板试样，两侧放厚度为1.07mm±0.05mm的垫片；对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板试样，两侧放厚度为0.787mm±0.05mm的垫片；施加压力直至压板接触垫片表面，当试样在135℃下，耐受60min后，取出，以微小的皱裂或细缝来确定是否开裂，若样品有一处这样的缺陷，则追加3个试样进行测试，其中再有一个或更多有明显的开裂现象，此批产品将被退回；
4)边缘压力试验：根据卡具大小确定试样尺寸，最小尺寸为50.8mm×101.6mm；试验方法为：将试样牢固夹在压缩试验设备上，使试样的剪切边缘与负荷保持水平或者垂直，放入夹具时样品要高出3.175mm±0.794mm、长出25.4mm以上，在露出边缘25.4mm宽度部分的垂直方向施加压力，用表面光滑的钢块加力，当进行上述试验时，材料加载指定的负荷时无局部变形，即为合格产品；对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板，施加的边缘压力最小平均值为934N；对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，施加的边缘压力最小平均值为1268N；
5)三点弯曲力值和位移试验：试样尺寸为25.4mm×82.6mm，用砂纸将试样宽度制成25.4mm，公差为±1.27mm，试样必须是包含一个波长并且波谷的轴线与侧面波纹板长度方向成45度角；试验方法：将一个宽度尺寸为25.4mm，长度尺寸为82.6mm的含有一个波长的厚度为0.9398的波纹板试样放在三点弯曲试验设备上，试验跨度为50.8mm，对于厚度是0.635mm的波纹板需用跨度为35.56mm的实验设备，以便试样能够发生断裂，用直径为4.83mm的两个支撑柱和一个直径为6.35mm的压头，将压头放在试样的波峰上，两个支撑柱在两个波谷底部附近，压头速度是5.08mm/min，记录波纹板裂开时力值和位移的平均值、最大值和最小值以及标准偏差，记录试样的厚度、宽度、长度和原始波幅；
6)表面电阻率试验：试验方法：取两个直径25.4mm，长304.8mm的铜电极，相距304.8mm放在绝缘板上，取波纹板，使其波纹平行于电极放在电极上面，在波纹板上面放绝缘板，绝缘板上放一个重13.62kg钢板，用万用表测量两电极之间的电阻，对于49mm宽的试样，则电极相距130mm，加0.94kg的负荷；对于62mm宽的试样，电极相距130mm，加1.18kg的负荷；76mm宽的试样，电极相距130mm，负荷为1.456kg；取五个试样，每个试样测一个值，取平均值作为测试结果，测试结果在1.5×104～7.5×105Ω范围内，即为合格产品。
技术效果：本发明考虑到半导体波纹板实际使用时，一直处于压缩状态，定子铁芯槽内工作温度一般在100℃左右，并且半导体波纹板将线棒表面电压接地。故重点提出六项试验内容，目的是：1.通过常态和热老化后应力应变的变化情况，考核半导体波纹板应力是否足够大，安装在机组中多年后，在槽内是否还能对线棒起到紧固、减震的作用。2.通过开裂试验、边缘压力试验和三点弯曲力值试验，考核半导体波纹板在高温、重压下是否还具有良好的机械强度，不开裂，不变形，不断裂，能将线棒固定在槽内。3.通过测试表面电阻率试验，确保和线棒低阻部分形成等电位层。由以上六项试验得出的数据，能真实、准确地反映出半导体波纹板在汽轮发电机工况条件下的受力情况，可作为半导体波纹板质量控制及验收指标。因此，本发明可以得到科学合理的汽轮发电机半导体波纹板的性能评价，从而对生产与工艺应用具有重大的指导意义。
附图说明：
图1半导体波纹板在汽轮发电机定子铁芯槽内位置
图2三点弯曲试验
图3本发明的主要试验关系图
具体实施方式：
一种汽轮发电机半导体波纹板检测方法，检测方法包括：应力试验、热老化应力试验、开裂试验、边缘压力试验、三点弯曲力值试验、表面电阻率试验。具体内容如下:1)应力试验：选择尺寸为76.2mm×381mm试样,夹具尺寸为101.6mm×304.8mm×25.4mm，平板2块，尺寸为2.21mm×12.7mm×50.8mm，垫片2块；试验方法为：取一块101.6mm×304.8mm平板放在压力试验机上，将半导体波纹板试样放在平板中心上，在波纹板外侧沿着试样的长度方向两边各垫一个2.21mm厚的垫片，再取另一块101.6mm×304.8mm平板，对准底部的压板放在波纹板上，试验设备调零位，加压，开始应力应变测试，当上部平板充分接触到2.21mm垫片后，应力应变曲线的切线角度增大，测量应力应变曲线上发生形变处的负荷，此负荷即为该半导体波纹板的应力值，对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板，应力最小平均值为623N；对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，应力最小平均值为1846N；2)热老化应力试验：选择76.2mm×381mm的波纹板试样10个，分成两组,试验方法为：将波纹板放在带有1.22mm垫片的两个光滑平板之间，施加压力使平板与垫片表面充分接触后夹紧；将夹紧的两组半导体波纹板分别在130℃、150℃下烘1000h，再根据应力试验的试验方法分别求出应力；130℃1000h后，对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，热老化应力最小值为1424N；150℃1000h后，对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，热老化应力最小值为1335N；3)开裂试验：试样尺寸选择为：76.2mm对于标称厚度；试验方法为：试样水平放置在压机平台上，压机平台温度为135℃～140℃,对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板试样，两侧放厚度为1.07mm±0.05mm的垫片；对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板试样，两侧放厚度为0.787mm±0.05mm的垫片；施加压力直至压板接触垫片表面，当试样在135℃下，耐受60min后，取出，以微小的皱裂或细缝来确定是否开裂，若样品有一处这样的缺陷，则追加3个试样进行测试，其中再有一个或更多有明显的开裂现象，此批产品将被退回；4)边缘压力试验：根据卡具大小确定试样尺寸，最小尺寸为50.8mm×101.6mm；试验方法为：将试样牢固夹在压缩试验设备上，使试样的剪切边缘与负荷保持水平或者垂直，放入夹具时样品要高出3.175mm±0.794mm、长出25.4mm以上，在露出边缘25.4mm宽度部分的垂直方向施加压力，用表面光滑的钢块加力，当进行上述试验时，材料加载指定的负荷时无局部变形，即为合格产品；对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板，施加的边缘压力最小平均值为934N；对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，施加的边缘压力最小平均值为1268N；5)三点弯曲力值和位移试验：试样尺寸为25.4mm×82.6mm，用砂纸将试样宽度制成25.4mm，公差为±1.27mm，试样必须是包含一个波长并且波谷的轴线与侧面波纹板长度方向成45度角；试验方法：将一个宽度尺寸为25.4mm，长度尺寸为82.6mm的含有一个波长的厚度为0.9398的波纹板试样放在三点弯曲试验设备上，试验跨度为50.8mm，对于厚度是0.635mm的波纹板需用跨度为35.56mm的实验设备，以便试样能够发生断裂，用直径为4.83mm的两个支撑柱和一个直径为6.35mm的压头，将压头放在试样的波峰上，两个支撑柱在两个波谷底部附近，压头速度是5.08mm/min，记录波纹板裂开时力值和位移的平均值、最大值和最小值以及标准偏差，记录试样的厚度、宽度、长度和原始波幅；6)表面电阻率试验：试验方法：取两个直径25.4mm，长304.8mm的铜电极，相距304.8mm放在绝缘板上，取波纹板，使其波纹平行于电极放在电极上面，在波纹板上面放绝缘板，绝缘板上放一个重13.62kg钢板，用万用表测量两电极之间的电阻，对于49mm宽的试样，则电极相距130mm，加0.94kg的负荷；对于62mm宽的试样，电极相距130mm，加1.18kg的负荷；76mm宽的试样，电极相距130mm，负荷为1.456kg；取五个试样，每个试样测一个值，取平均值作为测试结果，测试结果在1.5×104～7.5×105Ω范围内，即为合格产品。
如图1所示为半导体波纹板在定子槽部的位置示意图，图1中半导体波纹板位于定子线棒的侧边，起到紧固，防震，等电势的作用。图1中，1为半导体波纹板，2为定子线棒，3为定子铁芯。如图2所示为半导体波纹板三点弯曲性能试验，图2中，1为半导体波纹板，4为施力负载，5为载荷支撑柱。如图3所示为半导体波纹板性能流程示意图。
Claims (1)
1.一种半导体波纹板检测方法，其特征是：检测方法包括：应力试验、热老化应力试验、开裂试验、边缘压力试验、三点弯曲力值试验、表面电阻率试验，具体操作步骤为:
1)应力试验：选择尺寸为76.2mm×381mm试样,夹具尺寸为101.6mm×304.8mm×25.4mm，平板2块，尺寸为2.21mm×12.7mm×50.8mm，垫片2块；试验方法为：取一块101.6mm×304.8mm平板放在压力试验机上，将半导体波纹板试样放在平板中心上，在波纹板外侧沿着试样的长度方向两边各垫一个2.21mm厚的垫片，再取另一块101.6mm×304.8mm平板，对准底部的压板放在波纹板上，试验设备调零位，加压，开始应力应变测试，当上部平板充分接触到2.21mm垫片后，应力应变曲线的切线角度增大，测量应力应变曲线上发生形变处的负荷，此负荷即为该半导体波纹板的应力值，对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板，应力最小平均值为623N；对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，应力最小平均值为1846N；
2)热老化应力试验：选择76.2mm×381mm的波纹板试样10个，分成两组,试验方法为：将波纹板放在带有1.22mm垫片的两个光滑平板之间，施加压力使平板与垫片表面充分接触后夹紧；将夹紧的两组半导体波纹板分别在130℃、150℃下烘1000h，再根据应力试验的试验方法分别求出应力；130℃1000h后，对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，热老化应力最小值为1424N；150℃1000h后，对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，热老化应力最小值为1335N；
3)开裂试验：试样尺寸选择为：76.2mm对于标称厚度；试验方法为：试样水平放置在压机平台上，压机平台温度为135℃～140℃,对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板试样，两侧放厚度为1.07mm±0.05mm的垫片；对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板试样，两侧放厚度为0.787mm±0.05mm的垫片；施加压力直至压板接触垫片表面，当试样在135℃下，耐受60min后，取出，以微小的皱裂或细缝来确定是否开裂，若样品有一处这样的缺陷，则追加3个试样进行测试，其中再有一个或更多有明显的开裂现象，此批产品将被退回；
4)边缘压力试验：根据卡具大小确定试样尺寸，最小尺寸为50.8mm×101.6mm；试验方法为：将试样牢固夹在压缩试验设备上，使试样的剪切边缘与负荷保持水平或者垂直，放入夹具时样品要高出3.175mm±0.794mm、长出25.4mm以上，在露出边缘25.4mm宽度部分的垂直方向施加压力，用表面光滑的钢块加力，当进行上述试验时，材料加载指定的负荷时无局部变形，即为合格产品；对于标称厚度0.635mm的半导体波纹板，施加的边缘压力最小平均值为934N；对于标称厚度0.9398mm的半导体波纹板，施加的边缘压力最小平均值为1268N；
5)三点弯曲力值和位移试验：试样尺寸为25.4mm×82.6mm，用砂纸将试样宽度制成25.4mm，公差为±1.27mm，试样必须是包含一个波长并且波谷的轴线与侧面波纹板长度方向成45度角；试验方法：将一个宽度尺寸为25.4mm，长度尺寸为82.6mm的含有一个波长的厚度为0.9398的波纹板试样放在三点弯曲试验设备上，试验跨度为50.8mm，对于厚度是0.635mm的波纹板需用跨度为35.56mm的实验设备，以便试样能够发生断裂，用直径为4.83mm的两个支撑柱和一个直径为6.35mm的压头，将压头放在试样的波峰上，两个支撑柱在两个波谷底部附近，压头速度是5.08mm/min，记录波纹板裂开时力值和位移的平均值、最大值和最小值以及标准偏差，记录试样的厚度、宽度、长度和原始波幅；
6)表面电阻率试验：试验方法：取两个直径25.4mm，长304.8mm的铜电极，相距304.8mm放在绝缘板上，取波纹板，使其波纹平行于电极放在电极上面，在波纹板上面放绝缘板，绝缘板上放一个重13.62kg钢板，用万用表测量两电极之间的电阻，对于49mm宽的试样，则电极相距130mm，加0.94kg的负荷；对于62mm宽的试样，电极相距130mm，加1.18kg的负荷；76mm宽的试样，电极相距130mm，负荷为1.456kg；取五个试样，每个试样测一个值，取平均值作为测试结果，测试结果在1.5×104～7.5×105Ω范围内，即为合格产品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150610 |