CN106871982B - 一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法，可以有效解决现场测试时绝缘引水管关键参数无法测量、测试结果误差大、机组检修计划不合理的问题，技术方案是，一、确定发电机绝缘引水管的关键参数；二、进行时差式超声波流量计初始化设置；三、采用时差式超声波流量计进行绝缘引水管流量测试，得到绝缘引水管内的流体流量Q1；四、数据修正，按照模糊参数公式修正技术，通过公式：Q2:Q1＝(L2‑2×d1)(L2‑2×d2)/(L1‑2×d1)²计算并得到最终流量值Q2做为最终测量结果；本发明提高测试效率，缩短测试时间，可以在未知绝缘引水管准确参数的前提下用模糊参数开展测试工作；可以大幅提高测试准确度，减少测试误差，防止机组检修工期延误或出现不必要的经济损失。

Description

一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法

技术领域

本发明涉及电力系统大型发电机定子线棒内流体流量的测量，特别是采用时差式超声波原理进行大型发电机定子线棒内冷水流量的模糊参数测量方法。

背景技术

按照国家能源局2014年颁布实施的[国能安全]第161号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的要求，电力系统的大型发电机应在“大修时对水内冷定子、转子线棒应分路做流量试验”；同时，在JB/T 6228《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》标准中也提出了用量杯法和超声波流量法进行大型发电机定子线棒内冷水流量测量的要求。目前，国内大型发电机组停机检修期间，进行定子线棒内冷水流量测量时主要采用超声波原理的测量方式，超声波流量测试方式相对于量杯法具有无需拆开发电机绝缘引水管、管外测量不接触被测流体、测试周期短等优势，近年来在现场被广泛使用。

但在实际测试中，这种方法主要有以下不足：

1)测试前，需要准确测量发电机定子线棒绝缘引水管的外径、内径、管壁厚度等尺寸参数，但对于已安装到发电机上的绝缘引水管，在不拆开管路的情况下无法对其内径和管壁厚度进行测量。

2)测试时，绝缘引水管的内径、管壁厚度等参数会对管路流量测量结果产生较大的影响，即在无法准确测量绝缘引水管内径、管壁厚度的前期下，易造成管路流量测试结果与真实值间存在较大的测量误差。

3)测试结果与真实值间存在较大的测量误差时，容易对发电机定子线棒绝缘引水管的流通性能产生错判或误判，据此制定的机组检修计划就会出现不必要的工期延误或经济损失。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法，可以有效解决现场测试时绝缘引水管关键参数无法测量、测试结果误差大、机组检修计划不合理的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法，包括以下步骤：

一、确定发电机绝缘引水管的关键参数

采用游标卡尺对停机后的发电机线棒内冷水管路的绝缘引水管的外部直径进行测量，得到绝缘引水管外径L1，并记录数据，由于绝缘引水管的内径、管壁厚度现场难以测量，因此采用模糊参数记录：即根据经验预估一个与实际值存在一定偏差的绝缘引水管的内径D1和绝缘引水管的管壁厚度d1作为初始模糊参数并记录，内径D1、管壁厚度d1与绝缘引水管外径L1作为3个关键参数，三者之间满足公式D1＝L1-2d1；

二、进行时差式超声波流量计初始化设置

(1)在超声波流量计的人机交互界面下，将4个非关键参数和步骤一中确定的3个关键参数逐一输入仪器；

所述的4个非关键参数分别为：绝缘引水管内液体的种类、超声在管内液体中的传播速度、绝缘引水管材质、超声在管壁材质中的传播速度；

(2)根据上述数据，确定测试时采用直射模式测量还是反射模式测量，并确定两个超声换流器间的安装距离；

三、采用时差式超声波流量计进行绝缘引水管流量测试，得到绝缘引水管内的流体流量Q1；

四、数据修正

(1)从发电机生产厂家处获得不同类型绝缘引水管的备品备件，对备品备件进行精确尺寸参数测试，获得以下3个关键参数的真实值：绝缘引水管外径(L2)、绝缘引水管的内径(D2)、绝缘引水管的管壁厚度(d2)；

(2)按照模糊参数公式修正技术，通过公式：Q2:Q1＝(L2-2×d1)(L2-2×d2)/(L1-2×d1)²计算并得到最终流量值Q2做为最终测量结果；

(3)按照最终结果Q2的值，进行数据分析并制定发电机检修计划。

与现有技术相比，本发明方法具有以下有益的技术效果：

(1)提高测试效率，缩短测试时间，可以在未知绝缘引水管准确参数的前提下用模糊参数开展测试工作；

(2)可以大幅提高测试准确度，减少测试误差；

(3)提升数据有效性，可以作为基础数据或历史数据进行纵向对比分析，不像以往只能作为同次测试时的横向对比分析。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法，包括以下步骤：

一、确定发电机绝缘引水管的关键参数

首先要确定发电机绝缘引水管共有几种不同的尺寸类型，通常情况下，包括定子线棒绝缘引水管和定子引出线绝缘引水管两种类型，采用精度不小于0.1mm的游标卡尺对停机后的发电机线棒内冷水管路的不同类型的绝缘引水管外部直径进行测量，得到绝缘引水管外径L1，并记录数据，由于绝缘引水管的内径、管壁厚度现场难以测量，因此采用模糊参数记录：即根据经验预估一个与实际值存在一定偏差的绝缘引水管的内径D1和绝缘引水管的管壁厚度d1作为初始模糊参数并记录，内径D1、管壁厚度d1与绝缘引水管外径L1作为3个关键参数，三者之间满足公式D1＝L1-2d1；

二、对时差式超声波流量计进行初始化设置，做好流量测试前的准备工作，时差式超声波流量计采用德国FLEXIM公司生产的FLUXUS F601型的时差式超声波流量计：

(1)在超声波流量计的人机交互界面下，将4个非关键参数和步骤一中确定的3个关键参数逐一输入仪器：

首先将4个非关键参数输入仪器：绝缘引水管内液体的种类(通常为水)、超声在管内液体中的传播速度(液体为水时其值为1480m/s)、绝缘引水管材质(通常为聚四氟乙烯)、超声在管壁材质中的传播速度(材质为聚四氟乙烯时其值为1422m/s)，这4个非关键参数均可在根据绝缘引水管的实际情况在超声波流量计的人机交互界面下选择；

其次将步骤一中确定的3个关键参数输入仪器：绝缘引水管外径L1、绝缘引水管的内径D1、绝缘引水管的管壁厚度d1，并确认3个关键参数的数值单位均为mm；

(2)根据上述数据，确定测试时采用直射模式测量还是反射模式测量(在超声波流量计的人机交互界面下做出即可)，确定两个超声换流器间的安装距离；

三、采用时差式超声波流量计进行绝缘引水管流量测试

开始采用时差式超声波流量计进行绝缘引水管流量测试，以下步骤为测试一种尺寸类型的绝缘引水管时的步骤，不同尺寸类型的管路测试时只需重复该步骤即可；

(1)在要进行流量测试的绝缘引水管上选择一段尽可能长的直线段位置作为测量区域；

(2)擦拭清洁测量区域的管路，并在超声波换流器表面上涂抹适量的声学耦合剂；

(3)根据已确定的两个超声换流器间的安装距离进行两个超声换流器的安装和固定；对水平段管路，换流器应从其水平方向左右安装，而不是从管路的垂直方向上下安装，以防止管路底部有沉积物对测试产生影响；

(4)检查换流器可靠固定后，保持测试信号稳定，开始进行绝缘引水管内的流体流量Q1测试并记录。

(6)对所有发电机的绝缘引水管逐一进行流体流量测试并记录数据。

四、数据修正

(1)从发电机生产厂家处获得不同类型绝缘引水管的备品备件，对备品备件进行精确尺寸参数测试，获得以下3个关键参数的真实值：绝缘引水管外径(L2)、绝缘引水管的内径(D2)、绝缘引水管的管壁厚度(d2)，数值单位均为mm；

(2)按照模糊参数公式修正技术，通过公式：Q2:Q1＝(L2-2×d1)(L2-2×d2)/(L1-2×d1)²计算并得到最终流量值Q2做为最终测量结果。

(3)按照最终结果Q2的值，进行数据分析并制定发电机检修计划；可以对同类型管路流量进行横向对比，单个支路偏差应不超过同类管路流量平均值的-15％；同时，可以作为原始数据或历史数据，对同一支路流量的历次数据进行纵向对比分析。如横向对比或纵向对比数据存在异常，则需要对绝缘引水管进行拆开接头的详细检查。

本发明技术经实际应用，取得了良好的效果，具体试验如下：

试验采用德国FLEXIM公司生产的FLUXUS F601型时差式超声波流量计，分别采用本发明模糊参数测量方法和传统的非模糊参数测量方法进行试验，验证本文方法的可行性与可靠性：

(1)在测试现场发电机密闭循环管路中，通以稳定流速的水流，在其中选取一段截面为圆形的聚四氟乙烯绝缘引水管，在长度约60cm的直线段管子中央，牢靠固定流量计的两个换能器。

(2)按传统的测试方法，在未知绝缘引水管参数的前提下进行仪器初始化设置，模拟几种不同工况，即在改变管子不同的参数尺寸前提下，进行流量测试并记录。

(3)在准确测量绝缘引水管参数的前提下，即在正确尺寸参数下进行仪器初始化设置并测量流量。

(4)对比传统测试方法在不同工况下与真实流量值间的测试误差并记录。

(5)按照本发明模糊参数测量方法，在传统测试方法测试数据结果的基础上，运用模糊参数测量技术的修正公式和方法，进行数据修正和换算，得到模糊参数测量技术的结果，并和真实流量值间进行对比分析，传统方法和模糊参数测量方法的数据及误差对比见表1：

表1：不同方法的数据对比表

上表中传统方法误差和模糊参数法误差的单位均为％。

由上述情况可以清楚看出：运用传统测试方法，在不能正确获知管子尺寸参数的情况下，初始值参数的偏差会对测试结果产生较大的影响，误差甚至大于50％，而采用本发明模糊参数测量方法测试后，其测量误差大幅减少，基本控制在10％以内，克服传统测试方法必须首先获知尺寸参数，否则出现无法测试或测量结果偏差较大的短板，可在测试后获知准确参数的基础上再对测试数据进行公式修正处理，从而得到最终测量结果，应用此技术，可以提高测试效率、缩短测试时间，大幅提升测量准确性，可以避免对大型发电机内冷水流量的测试结果出现错判或误判，防止机组检修工期延误或出现不必要的经济损失，有良好的社会效益和经济效益。

对停机后发电机线棒内冷水的超声波流量检测方法进行改进，并通过实际测试对比，证明其可以大大提升测试准确性，减小因关键参数设置不当所引起的测量误差。可以用根据经验预估的、可能存在一定偏差的绝缘引水管外径、壁厚等参数完成模糊参数状态下的初步测试，克服传统测试方法必须首先获知尺寸参数，否则出现无法测试或测量结果偏差较大的短板，可在测试后获知准确参数的基础上再对测试数据进行公式修正处理，从而得到最终测量结果。应用此技术，可以提高测试效率、缩短测试时间，大幅提升测量准确性。可以避免对大型发电机内冷水流量的测试结果出现错判或误判，防止机组检修工期延误或出现不必要的经济损失，有良好的社会效益和经济效益。

Claims (1)

1.一种测量发电机定子线棒内流体流量的模糊参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、确定发电机绝缘引水管的关键参数

采用游标卡尺对停机后的发电机线棒内冷水管路的绝缘引水管的外部直径进行测量，得到绝缘引水管外径L1，并记录数据，由于绝缘引水管的内径、管壁厚度现场难以测量，因此采用模糊参数记录：即预估一个与实际值存在一定偏差的绝缘引水管的内径D1和绝缘引水管的管壁厚度d1作为初始模糊参数并记录，内径D1、管壁厚度d1与绝缘引水管外径L1作为3个关键参数，三者之间满足公式D1=L1-2d1；

二、进行时差式超声波流量计初始化设置

（1）在超声波流量计的人机交互界面下，将4个非关键参数和步骤一中确定的3个关键参数逐一输入仪器；

所述的4个非关键参数分别为：绝缘引水管内液体的种类、超声在管内液体中的传播速度、绝缘引水管材质、超声在管壁材质中的传播速度；

（2）根据上述数据，确定测试时采用直射模式测量还是反射模式测量，并确定两个超声换流器间的安装距离；

三、采用时差式超声波流量计进行绝缘引水管流量测试，得到绝缘引水管内的流体流量Q1；

四、数据修正

（1）从发电机生产厂家处获得不同类型绝缘引水管的备品备件，对备品备件进行精确尺寸参数测试，获得以下3个关键参数的真实值：绝缘引水管外径（L2）、绝缘引水管的内径（D2）、绝缘引水管的管壁厚度（d2）；

（2）按照模糊参数公式修正技术，通过公式：Q2:Q1=(L2-2× d1) (L2-2× d2) /(L1-2× d1)²计算并得到最终流量值Q2做为最终测量结果。