本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)流體流量的測(cè)量，特別是采用時(shí)差式超聲波原理進(jìn)行大型發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)冷水流量的模糊參數(shù)測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
按照國(guó)家能源局2014年頒布實(shí)施的[國(guó)能安全]第161號(hào)文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的要求，電力系統(tǒng)的大型發(fā)電機(jī)應(yīng)在“大修時(shí)對(duì)水內(nèi)冷定子、轉(zhuǎn)子線棒應(yīng)分路做流量試驗(yàn)”；同時(shí)，在JB/T 6228《汽輪發(fā)電機(jī)繞組內(nèi)部水系統(tǒng)檢驗(yàn)方法及評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)中也提出了用量杯法和超聲波流量法進(jìn)行大型發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)冷水流量測(cè)量的要求。目前，國(guó)內(nèi)大型發(fā)電機(jī)組停機(jī)檢修期間，進(jìn)行定子線棒內(nèi)冷水流量測(cè)量時(shí)主要采用超聲波原理的測(cè)量方式，超聲波流量測(cè)試方式相對(duì)于量杯法具有無需拆開發(fā)電機(jī)絕緣引水管、管外測(cè)量不接觸被測(cè)流體、測(cè)試周期短等優(yōu)勢(shì)，近年來在現(xiàn)場(chǎng)被廣泛使用。
但在實(shí)際測(cè)試中，這種方法主要有以下不足：
1)測(cè)試前，需要準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣引水管的外徑、內(nèi)徑、管壁厚度等尺寸參數(shù)，但對(duì)于已安裝到發(fā)電機(jī)上的絕緣引水管，在不拆開管路的情況下無法對(duì)其內(nèi)徑和管壁厚度進(jìn)行測(cè)量。
2)測(cè)試時(shí)，絕緣引水管的內(nèi)徑、管壁厚度等參數(shù)會(huì)對(duì)管路流量測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，即在無法準(zhǔn)確測(cè)量絕緣引水管內(nèi)徑、管壁厚度的前期下，易造成管路流量測(cè)試結(jié)果與真實(shí)值間存在較大的測(cè)量誤差。
3)測(cè)試結(jié)果與真實(shí)值間存在較大的測(cè)量誤差時(shí)，容易對(duì)發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣引水管的流通性能產(chǎn)生錯(cuò)判或誤判，據(jù)此制定的機(jī)組檢修計(jì)劃就會(huì)出現(xiàn)不必要的工期延誤或經(jīng)濟(jì)損失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明之目的就是提供一種測(cè)量發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)流體流量的模糊參數(shù)測(cè)量方法，可以有效解決現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)絕緣引水管關(guān)鍵參數(shù)無法測(cè)量、測(cè)試結(jié)果誤差大、機(jī)組檢修計(jì)劃不合理的問題。
本發(fā)明解決的技術(shù)方案是：
一種測(cè)量發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)流體流量的模糊參數(shù)測(cè)量方法，包括以下步驟：
一、確定發(fā)電機(jī)絕緣引水管的關(guān)鍵參數(shù)
采用游標(biāo)卡尺對(duì)停機(jī)后的發(fā)電機(jī)線棒內(nèi)冷水管路的絕緣引水管的外部直徑進(jìn)行測(cè)量，得到絕緣引水管外徑L1，并記錄數(shù)據(jù)，由于絕緣引水管的內(nèi)徑、管壁厚度現(xiàn)場(chǎng)難以測(cè)量，因此采用模糊參數(shù)記錄：即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估一個(gè)與實(shí)際值存在一定偏差的絕緣引水管的內(nèi)徑D1和絕緣引水管的管壁厚度d1作為初始模糊參數(shù)并記錄，內(nèi)徑D1、管壁厚度d1與絕緣引水管外徑L1作為3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，三者之間滿足公式D1＝L1-2d1；
二、進(jìn)行時(shí)差式超聲波流量計(jì)初始化設(shè)置
(1)在超聲波流量計(jì)的人機(jī)交互界面下，將4個(gè)非關(guān)鍵參數(shù)和步驟一中確定的3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)逐一輸入儀器；
所述的4個(gè)非關(guān)鍵參數(shù)分別為：絕緣引水管內(nèi)液體的種類、超聲在管內(nèi)液體中的傳播速度、絕緣引水管材質(zhì)、超聲在管壁材質(zhì)中的傳播速度；
(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，確定測(cè)試時(shí)采用直射模式測(cè)量還是反射模式測(cè)量，并確定兩個(gè)超聲換流器間的安裝距離；
三、采用時(shí)差式超聲波流量計(jì)進(jìn)行絕緣引水管流量測(cè)試，得到絕緣引水管內(nèi)的流體流量Q1；
四、數(shù)據(jù)修正
(1)從發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家處獲得不同類型絕緣引水管的備品備件，對(duì)備品備件進(jìn)行精確尺寸參數(shù)測(cè)試，獲得以下3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的真實(shí)值：絕緣引水管外徑(L2)、絕緣引水管的內(nèi)徑(D2)、絕緣引水管的管壁厚度(d2)；
(2)按照模糊參數(shù)公式修正技術(shù)，通過公式：Q2:Q1＝(L2-2×d1)(L2-2×d2)/(L1-2×d1)2計(jì)算并得到最終流量值Q2做為最終測(cè)量結(jié)果；
(3)按照最終結(jié)果Q2的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并制定發(fā)電機(jī)檢修計(jì)劃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有以下有益的技術(shù)效果：
(1)提高測(cè)試效率，縮短測(cè)試時(shí)間，可以在未知絕緣引水管準(zhǔn)確參數(shù)的前提下用模糊參數(shù)開展測(cè)試工作；
(2)可以大幅提高測(cè)試準(zhǔn)確度，減少測(cè)試誤差；
(3)提升數(shù)據(jù)有效性，可以作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向?qū)Ρ确治觯幌褚酝荒茏鳛橥螠y(cè)試時(shí)的橫向?qū)Ρ确治觥?/p>
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明一種測(cè)量發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)流體流量的模糊參數(shù)測(cè)量方法，包括以下步驟：
一、確定發(fā)電機(jī)絕緣引水管的關(guān)鍵參數(shù)
首先要確定發(fā)電機(jī)絕緣引水管共有幾種不同的尺寸類型，通常情況下，包括定子線棒絕緣引水管和定子引出線絕緣引水管兩種類型，采用精度不小于0.1mm的游標(biāo)卡尺對(duì)停機(jī)后的發(fā)電機(jī)線棒內(nèi)冷水管路的不同類型的絕緣引水管外部直徑進(jìn)行測(cè)量，得到絕緣引水管外徑L1，并記錄數(shù)據(jù)，由于絕緣引水管的內(nèi)徑、管壁厚度現(xiàn)場(chǎng)難以測(cè)量，因此采用模糊參數(shù)記錄：即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估一個(gè)與實(shí)際值存在一定偏差的絕緣引水管的內(nèi)徑D1和絕緣引水管的管壁厚度d1作為初始模糊參數(shù)并記錄，內(nèi)徑D1、管壁厚度d1與絕緣引水管外徑L1作為3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，三者之間滿足公式D1＝L1-2d1；
二、對(duì)時(shí)差式超聲波流量計(jì)進(jìn)行初始化設(shè)置，做好流量測(cè)試前的準(zhǔn)備工作，時(shí)差式超聲波流量計(jì)采用德國(guó)FLEXIM公司生產(chǎn)的FLUXUS F601型的時(shí)差式超聲波流量計(jì)：
(1)在超聲波流量計(jì)的人機(jī)交互界面下，將4個(gè)非關(guān)鍵參數(shù)和步驟一中確定的3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)逐一輸入儀器：
首先將4個(gè)非關(guān)鍵參數(shù)輸入儀器：絕緣引水管內(nèi)液體的種類(通常為水)、超聲在管內(nèi)液體中的傳播速度(液體為水時(shí)其值為1480m/s)、絕緣引水管材質(zhì)(通常為聚四氟乙烯)、超聲在管壁材質(zhì)中的傳播速度(材質(zhì)為聚四氟乙烯時(shí)其值為1422m/s)，這4個(gè)非關(guān)鍵參數(shù)均可在根據(jù)絕緣引水管的實(shí)際情況在超聲波流量計(jì)的人機(jī)交互界面下選擇；
其次將步驟一中確定的3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)輸入儀器：絕緣引水管外徑L1、絕緣引水管的內(nèi)徑D1、絕緣引水管的管壁厚度d1，并確認(rèn)3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)值單位均為mm；
(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，確定測(cè)試時(shí)采用直射模式測(cè)量還是反射模式測(cè)量(在超聲波流量計(jì)的人機(jī)交互界面下做出即可)，確定兩個(gè)超聲換流器間的安裝距離；
三、采用時(shí)差式超聲波流量計(jì)進(jìn)行絕緣引水管流量測(cè)試
開始采用時(shí)差式超聲波流量計(jì)進(jìn)行絕緣引水管流量測(cè)試，以下步驟為測(cè)試一種尺寸類型的絕緣引水管時(shí)的步驟，不同尺寸類型的管路測(cè)試時(shí)只需重復(fù)該步驟即可；
(1)在要進(jìn)行流量測(cè)試的絕緣引水管上選擇一段盡可能長(zhǎng)的直線段位置作為測(cè)量區(qū)域；
(2)擦拭清潔測(cè)量區(qū)域的管路，并在超聲波換流器表面上涂抹適量的聲學(xué)耦合劑；
(3)根據(jù)已確定的兩個(gè)超聲換流器間的安裝距離進(jìn)行兩個(gè)超聲換流器的安裝和固定；對(duì)水平段管路，換流器應(yīng)從其水平方向左右安裝，而不是從管路的垂直方向上下安裝，以防止管路底部有沉積物對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響；
(4)檢查換流器可靠固定后，保持測(cè)試信號(hào)穩(wěn)定，開始進(jìn)行絕緣引水管內(nèi)的流體流量Q1測(cè)試并記錄。
(6)對(duì)所有發(fā)電機(jī)的絕緣引水管逐一進(jìn)行流體流量測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)。
四、數(shù)據(jù)修正
(1)從發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家處獲得不同類型絕緣引水管的備品備件，對(duì)備品備件進(jìn)行精確尺寸參數(shù)測(cè)試，獲得以下3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的真實(shí)值：絕緣引水管外徑(L2)、絕緣引水管的內(nèi)徑(D2)、絕緣引水管的管壁厚度(d2)，數(shù)值單位均為mm；
(2)按照模糊參數(shù)公式修正技術(shù)，通過公式：Q2:Q1＝(L2-2×d1)(L2-2×d2)/(L1-2×d1)2計(jì)算并得到最終流量值Q2做為最終測(cè)量結(jié)果。
(3)按照最終結(jié)果Q2的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并制定發(fā)電機(jī)檢修計(jì)劃；可以對(duì)同類型管路流量進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，單個(gè)支路偏差應(yīng)不超過同類管路流量平均值的-15％；同時(shí)，可以作為原始數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，對(duì)同一支路流量的歷次數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向?qū)Ρ确治?。如橫向?qū)Ρ然蚩v向?qū)Ρ葦?shù)據(jù)存在異常，則需要對(duì)絕緣引水管進(jìn)行拆開接頭的詳細(xì)檢查。
本發(fā)明技術(shù)經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的效果，具體試驗(yàn)如下：
試驗(yàn)采用德國(guó)FLEXIM公司生產(chǎn)的FLUXUS F601型時(shí)差式超聲波流量計(jì)，分別采用本發(fā)明模糊參數(shù)測(cè)量方法和傳統(tǒng)的非模糊參數(shù)測(cè)量方法進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證本文方法的可行性與可靠性：
(1)在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)密閉循環(huán)管路中，通以穩(wěn)定流速的水流，在其中選取一段截面為圓形的聚四氟乙烯絕緣引水管，在長(zhǎng)度約60cm的直線段管子中央，牢靠固定流量計(jì)的兩個(gè)換能器。
(2)按傳統(tǒng)的測(cè)試方法，在未知絕緣引水管參數(shù)的前提下進(jìn)行儀器初始化設(shè)置，模擬幾種不同工況，即在改變管子不同的參數(shù)尺寸前提下，進(jìn)行流量測(cè)試并記錄。
(3)在準(zhǔn)確測(cè)量絕緣引水管參數(shù)的前提下，即在正確尺寸參數(shù)下進(jìn)行儀器初始化設(shè)置并測(cè)量流量。
(4)對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)試方法在不同工況下與真實(shí)流量值間的測(cè)試誤差并記錄。
(5)按照本發(fā)明模糊參數(shù)測(cè)量方法，在傳統(tǒng)測(cè)試方法測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊參數(shù)測(cè)量技術(shù)的修正公式和方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)修正和換算，得到模糊參數(shù)測(cè)量技術(shù)的結(jié)果，并和真實(shí)流量值間進(jìn)行對(duì)比分析，傳統(tǒng)方法和模糊參數(shù)測(cè)量方法的數(shù)據(jù)及誤差對(duì)比見表1：
表1：不同方法的數(shù)據(jù)對(duì)比表
上表中傳統(tǒng)方法誤差和模糊參數(shù)法誤差的單位均為％。
由上述情況可以清楚看出：運(yùn)用傳統(tǒng)測(cè)試方法，在不能正確獲知管子尺寸參數(shù)的情況下，初始值參數(shù)的偏差會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，誤差甚至大于50％，而采用本發(fā)明模糊參數(shù)測(cè)量方法測(cè)試后，其測(cè)量誤差大幅減少，基本控制在10％以內(nèi)，克服傳統(tǒng)測(cè)試方法必須首先獲知尺寸參數(shù)，否則出現(xiàn)無法測(cè)試或測(cè)量結(jié)果偏差較大的短板，可在測(cè)試后獲知準(zhǔn)確參數(shù)的基礎(chǔ)上再對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行公式修正處理，從而得到最終測(cè)量結(jié)果，應(yīng)用此技術(shù)，可以提高測(cè)試效率、縮短測(cè)試時(shí)間，大幅提升測(cè)量準(zhǔn)確性，可以避免對(duì)大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水流量的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)判或誤判，防止機(jī)組檢修工期延誤或出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟(jì)損失，有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
對(duì)停機(jī)后發(fā)電機(jī)線棒內(nèi)冷水的超聲波流量檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)，并通過實(shí)際測(cè)試對(duì)比，證明其可以大大提升測(cè)試準(zhǔn)確性，減小因關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置不當(dāng)所引起的測(cè)量誤差?？梢杂酶鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估的、可能存在一定偏差的絕緣引水管外徑、壁厚等參數(shù)完成模糊參數(shù)狀態(tài)下的初步測(cè)試，克服傳統(tǒng)測(cè)試方法必須首先獲知尺寸參數(shù)，否則出現(xiàn)無法測(cè)試或測(cè)量結(jié)果偏差較大的短板，可在測(cè)試后獲知準(zhǔn)確參數(shù)的基礎(chǔ)上再對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行公式修正處理，從而得到最終測(cè)量結(jié)果。應(yīng)用此技術(shù)，可以提高測(cè)試效率、縮短測(cè)試時(shí)間，大幅提升測(cè)量準(zhǔn)確性。可以避免對(duì)大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水流量的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)判或誤判，防止機(jī)組檢修工期延誤或出現(xiàn)不必要的經(jīng)濟(jì)損失，有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。