1、191 000 MW 汽轮发电机定子弹簧板应力测试、调试技术蒋海涌东方电气集团东方电机有限公司，四川 德阳 618000摘要：针对 1 000 MW 汽发的特殊定子装配结构，以及公司的工艺要求，采用应变测试技术通过在汽发外定子的 14 块弹簧板上布控应变计，用以监控在内定子的作用力下，弹簧板的受力状况，并作为指导应力调节的依据，最终达到所有弹簧板受力均匀的结果。关键词：1 000 MW 汽发；弹簧板；应力测试；调试中图分类号：TM311文献标识码：A文章编号：1001-9006（2022）04-0019-03The Stress Testing and Debugging Technologi
2、es of Stator Spring Plate on1 000 MW Turbine GeneratorJIANG Haiyong(Dongfang Electric Machinery Co.,Ltd.,618000,Deyang,Sichuan,China)Abstract:In view of the special assembly structure of 1 000 MW steam generator stator and the companys technologicalrequirements,the strain test technology is adopted
3、to monitor the force of the spring plate under the force of the innerstator by laying the strain gauge on the 14 spring plates of the steam generators outer stator.And as the basis for guidingstress regulation,finally the result of uniform force of all spring plates is achieved.Key words:1 000 MW tu
4、rbine generator;spring plate;stress testing;debugging1收稿日期：2022-07-07作者简介：蒋海涌（1971），男，2002 年毕业于重庆大学管理工程专业，本科。现在东方电机有限公司质检部从事计量检测工作。根据发电机装配的工艺要求，对 1 000 MW 汽发在机座装配过程中和运行工况下的弹簧板的应力情况进行监测，并据此对弹簧板所承受的载荷进行调整，以保证各个垂直弹簧板所承受的载荷分布均匀，防止发电机运行时产生异常振动，引起弹簧板的损坏。我们先后参加了河南新密、广西贺州、新疆农六师、陕西清水川、宁夏鸳鸯湖、榆林横山等 1 000 MW 汽轮
5、发电机弹簧板的调试工作，从调试原理，到应变计的定位划线、引出线及数据线的连接方式等，到最终的数据处理软件的设计，总结整理出了一整套应力测试、调试技术的解决方案。1弹簧板应力调试过程简介弹簧板工作状态如图1，当弹簧板支撑内定子时，载荷使紧贴于弹簧板上的应变计产生与弹簧板相同的变形。运用应变电测技术半桥测试原理，见图2，便可用应变仪测得弹簧板的应变值，再用单向应力状态的胡克定律计算得到应力值，如下式（1）：=（1）：弹簧板的应力值（MPa）:弹簧板的弹性模量,由物理性能试验计算得出(GPa)：弹簧板在受力状态下产生的应变值（u）由此，根据每个弹簧板上的应力分布情况，采用在弹簧板内侧和顶部加减垫片的
6、方式调整单个弹簧板承受的载荷，最终使所有弹簧板均衡承受载荷，达到将影响发电机正常运行的因素（振动）降到最低的目的。DOI:10.13661/ki.issn1001-9006.2022.04.01520图 1 弹簧板工作状态示意图图 2 半桥工作电路图 2 中：|-+-=4433221104RRRRRRRRUU（2）Uo：由应变仪提供的标准桥路工作电压（V）U：桥路输出电压，由应变计阻值变化引起的电位差（V）R1:工作应变计的阻值（）R1：工作应变计受力和环境变化引起的阻值变化量（）R2：温度补偿应变计的阻值（）R2：由环境温度变化引起的补偿电阻的变化量（）R3、R4：由应变仪内部提供的匹配电阻
7、（）。R3、R4：上式中由于 R3、R4 上不存在阻值变化，故R3、R4 均为 0（）2应变计的布控2.1 电阻应变计在弹簧板上的分布如图3：图 3 应变片粘贴位置示意图2.2 应变计及其位置要求（1）应变计选择90应变花，纵向应变计作为工作应变计，横向应变计作为温度补偿应变计。（2）所有横向应变计均分布在上端颈部的二分之一位置。（3）所有纵向应变计的边距相等。（4）所有应变计的间距相等。（5）内外侧应变计分布完全对称。2.3 布控目的使得每一块弹簧板的受力状态、位置、方向，以及对外部环境的响应都能充分保持一致性。3组接方式的设计与制作图 4 应变计、引出线、数据线、仪器的连接示意图3.1 组
8、接方式的设计如图4，应变计引出线采用双色双绕线，用以区分工作应变计和补偿应变计，数据线采用9芯屏蔽线，这样每根数据线可同时接入3组应变计。采用低接触电阻航空插头、插座作为连接器，在场外先将引出线和数据线分别按半桥方式焊接于插头和插座上，这样在工地现场只需将引出线与数据线通过连接器对接即可，只要无损坏，引出线和数据线均可重复使用的。213.2 组接方式的原理图 5 组接方式原理图如图5，图中Rx为工作应变计，R2为补偿应变计，R3、R4为桥路匹配电阻。CH1、CH2为应变仪测试通道。当两组航空插头对接时，即可组成完整的半桥测量电路。4分析应用软件的制作4.1 软件模型图 6 弹簧板在外机座的实际
9、分布图及测点分布图图 7 软件模型由图6、图7可以看出，软件模型是与弹簧板的实际安装位置一一对应的，精确到每一块弹簧板，每一个测点。这样通过软件我们可以一目了然的看到每一块弹簧板的工作情况，了解每一个测点应力大小，从而确定调整的方向。4.2 软件设计平台软件的平台是基于Microsoft office Excel 设计的。通过这个软件自带的功能可以对每一个要素进行独立的公式编辑。其中84个测点数据可从应变仪直接导入，通过公式编辑得出所需数据。另外该软件还对最后结果进行了合格区域设置，使最终调试结果的判定更加直观。5实施效果的验证5.1 组接方式的实施效果在时间上组接方式的效果是非常显著的，原来
10、需要 2 到 3 天完成的工作，现在由于采用了航空插头、插座的连接方式，基本上不耗时间，完成整个引出线与数据线的连接仅要 10 分钟就能解决。5.2 测试方式的实施效果根据弹簧板的加工图纸按 1:1 的比例自制了弹簧板的模型，严格按照现场的操作过程对弹簧板进行了打磨、清洗、划线、贴片、连接引出线、连接数据测试线、连接仪器。将准备好的弹簧板模型安装在拉力机上，如图 8。图 8 应力测试验证通过拉力机施加标准压力，通过应变仪采集数据进行对比，表 1 为组接方式的应力采集数据对比。由数据对比可以看出，所有的实验数据均不超过标准值的5%，完全满足测试需要。表 1 组接方式的应力采集数据对比标准压力（k
11、N）标准应力（MPa）标准应变（u）实测应变（u）27.0630.12185191.329.3832.7201210.134.2338.1234242.5注：弹性模量 E=0.163 GPa，由物理性能试验计算得出。5.3 测试分析软件的实施效果分析软件的界面布置如图 7，是参照弹簧板在外机座的实际分布来设计的，因此各要素一目了然，外观设计上完全满足应力调试的需要，关键就在于数据的准确性上。我们对各要素的编辑公式进行了反复确认，手工输入数据对每一要素进行了验证，做到了数据 100%的准确，并且在陕西清水川电站弹簧板应力调试过程中进行了试用（测试数据如图 9），完全满足了软件易操作、更快捷、直观
12、、可靠的要求。（下转第 34 页）34（2）能耗分析及故障预警通过能耗数据分析可以精确了解到每台设备在单位时间（或累计时间段）内的能耗花费，实现车间能耗智能监控。分析设备能耗阈值，及时发现异常能耗，优化能源利用。图 8 故障报警展示虚拟工厂与加工现场故障信息采集系统集成，实现故障系统支持故障维护在线指导。通过设备总进线电压或者电流采集，炉内温度及气压控制点测量值、给定值采集，当设备出现故障报警后，系统会显示故障报警信息（如图 8），并在监控画中快速定位至报警机台，显示报警信息，并根据故障现象，列举故障排查过程，指导维修人员对故障进行排查。4结语本文研究的数据采集与互联互通系统，实现多场景多协议
13、数据采集、存储及互联互通，通过建立数据统一管理平台和输出接口规范，保证数据从底层到执行层高效准确的流动。结合车间三维虚拟仿真，应用于以数据驱动生产可视化的监控系统，实现设备状态感知、生产信息交互及过程监控等智能功能，帮助发电设备企业提高生产效率，降低运维成本，优化能源利用。参考文献：1 卢伟,孟婥,孙以泽,朱荷蕾等.基于 Modbus/TCP 及 FINS/TCP协议的数据采集与通讯系统设计J.仪表技术与传感器,2017(1):88-912 刘苏,王学华,李安翼等.汽车零部件装配车间 MES 数据采集功能的开发J.武汉工程大学学报,2018,40(2):219-2233 杨浩.水电站水轮机组远
14、程监控系统研究与开发D.兰州理工大学,20204 杨浩,崔彦锋,范伟等.基于 Modbus TCP 对电厂 DCS 输出数据接口软件系统的设计与实现J.工业控制计算机,2021,34(8):16-17+22（上接第 21 页）图 9 陕西清水川弹簧板应力测试数据6形成公司标准规范只有形成标准规范，才能使得我们所有的工作有章可循，有理有据。如图 10：图 10 操作规范部分截图7结语实践证明，1 000 MW 汽发定子弹簧板应力测试、调试技术的实施是成功的，该技术脱胎于大量的实验室及现场试验的经验累积，从传感器与仪器之间的组接方式和设计数据处理软件着手，对整个测试、调试过程进行技术创新，极大缩短弹簧板调试周期，从而缩短产品交货周期，并能保证测试结果的准确、可靠，最终以标准的方式形成操作规范，满足生产现场和工地现场的使用要求，可以投入生产应用。
