《GRB-CAP软件给水电厂带来的经济效益》 - 软件项目与工程管理

《GRB-CAP软件给水电厂带来的经济效益》——论文帮写 关键词:轴流转桨式转轮;静平衡试验;计算机辅助软件 葛洲坝水力发电厂第一台机组于1981年投产,1988年21台机组全部投产发电,水轮机全部为轴流转浆式,有ZZ560和ZZ500两种型号,转轮叶片数分别为4片和5片。电厂水轮机已运行16~23年。部分水轮机的叶片磨蚀 已经相当严重。尤其是靠右岸的20号机、21号机的叶片破坏更为突出,部分叶片被磨损穿孔。从1998年冬修开始,利用冬季扩大性大修的时间相继对部分机组的叶片进行了更换。由于制造和修复的误差,单个叶片的重量相差较大。水轮机转轮更换叶片后,不可避免要改变转轮的静平衡品质。 因此需要在水电厂现场对更换叶片后的转轮进行静平衡试验。由于现场环境复杂,设备简陋,叶片方位的选配和试验数据的处理采用人工进行极易产生错误且相当费时,导致试验失败,延误检修工期,甚至影响机组的安全运行。故在现场转轮静平衡试验中,有必要采用计算机辅助试验数据处理软件,以提高试验的精度及可靠性。 笔者针对在水电厂现场进行水轮机转轮静平衡试验所要考虑的问题以及计算机辅助处理软件(Gezhouba RunnerBalance Computer Aided Processing,简称GRB-CAP)的应用进行了研讨。 1.静平衡试验方法与基本原理 1•1　灵敏度校验 设平衡体的质量为G,重心位于点W,平衡球球心为O。在与旋转轴线相距R处放置质量为P的配重,则此处在配重P的重力作用下会下沉,当下沉量为Hr时旋转轴线处于垂直状态。此时,重心W与旋转轴线相距a,位于平衡球心O以下h处,由此的静平衡方程: P•R=G•a+G•μ(1) tanα=a/h=Hr/R (2) 由式(1)和式(2)得: Hr=(P•R-G•μ)/(G•h) (3) 式中,Hr平衡装置灵敏度标模值,mm;R计算半径,mm;P为与计算半径R对应的许用残留不平衡重量,kg;G为被平衡物总重量,kg;a为偏心距,mm;μ为平衡球与平衡底板得滚动摩擦系数,μ=0•01~0•02 mm;h被平衡物重心W在平衡球心O以下的距离,mm。 按照静平衡试验规程,在粗平衡时(此时,平衡物为轮毂体+连接体)残留不平衡力矩应该不大于35 N•m,或残留不平衡重量在半径R为1 900 mm处不大于18•4 N;精平衡时(此时,平衡物为轮毂体+连接体+叶片)残留不平衡力矩不大于108 N•m,或残留不平衡重在半径R为1 800 mm处不大于60 N。由此可以分别计算处粗平衡和精平衡时的灵敏度标模值Hr。把千分表架设在残留不平衡重力P正下方的半径R处,将千分表的读数H与Hr比较,若H≥Hr,则表明灵敏度满足要求,否则应该调整调节螺杆,以减小h值,再测量H值,直到H≥Hr为止,否则不能进行下一步的试验。 1•2　配重 灵敏度满足要求后,按照图2布置水平仪,测得水平仪的读数δx、δy(mm/m),计算转轮体下端面的最大倾斜值:ΔH=Dδx2+δy2(4) 式中,D为实际配重质心所在圆周直径,mm; 1•3　残留不平衡倾斜度在许用残留不平衡重力作用下,转轮倾斜度δr=Hr/R。由于残留不平衡重力不可避免存在,在其作用下,转轮会朝一个方向倾斜,残留不平衡倾斜度δ=δx2+δy2,倾斜方向θ=arctan(δy/δx)。比较δr和δ:若δ≤δr,表明配重合格;否则还需继续配重。 1•4　叶片选配 叶片选配的目的是使得转轮体、叶片、连接体整体的不平衡力矩最小,从而试验的配重力矩最小。下面以5叶片数为例说明叶片选配的方法。 设粗平衡时平衡体对转动中心线的力矩分别为mx、my,各叶片重心到转动中心线的距离均为b。假定某种叶片排序的顺序如图3所示,图3中A、B、C、D、E代表5个方向。此时平衡体整体对转动中心线的力矩为: 　　Mx(i)=mx+WB•b•sin72°+WC•b•sin144°+ 　　　　　WD•b•sin216°+WE•b•sin288°(6) My(i)=my+WA•b+WB•b•cos72°+WC•b•cos144°+ WD•b•cos216°+WE•b•cos288°(7) 合力矩Mi=M2x(i)+M2y(i)　(i=1,2,……,120) (8) 式(6)、7)中,WA、WB、WC、WD、WE分别代表在A、B、C、D、E5个方向上放置的叶片的重,5个叶片安放在不同的方位上,共有5!种排列,其中最小的合力矩为:Mmin={Mi|i=1~5!} (9)所对应的叶片安放顺序就是所求的叶片选配方案。 2.现场转轮静平衡试验 2•1　试验特点 转轮静平衡试验是一项细致而又繁琐的工作,工作量较大。过去对平衡试验数据的处理采用手算的方法,计算量大,费时,而且在现场复杂的环境下人工处理数据容易出错。如果采用计算机处理试验数据,不仅可提高转轮静平衡试验的工作效率,最大限度地减少人工失误,还会提高静平衡试验的精度。如在叶片排序求最小配重力矩时,编制程序处理数据,可及时、方便地为试验人员提供转轮静平衡配重的可靠数据。葛洲坝水电厂在进行转轮现场静平衡试验中,采用了自主研发的葛洲坝水轮机转轮静平衡试验计算机辅助处理软件(GRB-CAP)系统。 静平衡试验周期较长,一般为7~14 d,故有必要进行记录试验进程、试验时间、试验数据的处理和保存工作。现场静平衡试验还有一个特点是试验环境复杂,外界影响的随意性比较大,影响配重位置的准确性。 2•2　GRB-CAP软件系统应用 基于以上特点与要求,在GRB-CAP软件系统中都应给予充分的考虑,并要求该系统能对试验问题提供建设性的解决方案。采用的GRB-CAP转轮静平衡辅助系统有以下特点: (1)严格遵循有关规程的要求编制系统程序,并在实践中对过去的理论和方法进行了适当的改进。 (2)完善的错误处理保障措施。保证试验操作严格按照试验规程进行,不允许试验人员遗漏某一试验步骤而进行下一试验步骤,还包括拒绝输入错误、数量级错误和单位提醒、数据删除确认、保存提示、退出确认等。 (3)改进和完善的系统功能有:①考虑到理论坐标的建立和现场坐标的确定可能存在差别,用户可以选择默认的坐标系和自定义坐标系,增加用户干预的灵活性;②考虑到试验周期较长,GRB-CAP提供了试验进度显示的标志符号,并对试验中出现的几种情况加以区别,如试验单元还未进行、试验单元被跳过、试验单元正在进行还未完成、试验单元已经完成,同时提供试验进度及数据保存和自动调入功能;③考虑到配重位置不准和重复次数多,GRB-CAP在算法上进行了处理,可以由前面的配重情况提供更精确的配重方式,包括配重大小、配重方位,另外也保留了原来的计算方法,以作对比分析;④考虑到现场试验对操作规范有严格的要求,GRB-CAP将规范揉合到试验系统中,在试验的关键步骤都采取核对(打√)的方式,如果跳过关键步或者忘记核对,GRB-CAP就会给出提示;⑤考虑了不同型号转轮的4叶片 和5叶片情况;⑥具备软件在线帮助和试验报告打印功能。 3.结　语 2002年12月葛洲坝水电厂对其15号水轮机进行检修,并在现场对转轮进行转轮静平衡试验,试验中采用了水轮机转轮静平衡计算机辅助软件。实践证明,使用GRB-CAP软件,减少人为失误,试验过程反复次数也相应减少,提供了更安全、可靠和高精度的试验分析数据和配重方案,检修工期缩短5~6 d,使得检修人员能将更多的精力放在其他重要检修安装环节上,为水电厂水轮机检修安装的顺利进行提供了有力的支持和保证。GRB-CAP软件的应用,给水电厂带来的经济效益是显而易见的。同时GRB-CAP软件在现场使用,也为提高电厂的管理、运行和维护水平提供了又一有效的手段。 参考文献: [1]　艾友忠•125 MW轴流转桨式水轮机叶片更换及现场静平衡试验[J]•中国三峡建设•2001(增刊)• [2]　大电机水轮机标准汇编[S]&