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《华北电力大学(河北)》 2009年
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汽轮机组微波谐振腔湿度测量方法实验研究

田松峰  
【摘要】: 在大型火力发电厂中,汽轮机内蒸汽湿度、透平油中含水率和氢冷发电机中氢气湿度都直接影响着机组的安全经济运行。凝汽式汽轮机的末几级工作在湿蒸汽区。湿蒸汽会对汽轮机运行带来湿汽损失和叶片侵蚀两方面的问题。透平油含水率过高会使油的抗乳化度降低而失去润滑性能,不能在轴承内形成稳定的油膜,引起轴颈和轴承的非正常磨损、“烧瓦”、“抱瓦”等事故。氢冷发电机内氢气湿度增大,将导致发电机定子绝缘及金属结构件腐蚀,严重时造成接地或相间短路等重大事故。因此,蒸汽湿度、透平油中含水率和氢气湿度准确测量与确定是一个重要的研究方向,对机组的安全经济运行提供帮助与指导。 本文以微波谐振腔微扰测湿技术应用研究为课题,主要在汽轮机排汽湿度、透平油含水率和发电机冷却氢气湿度检测技术和实验研究两个方面开展研究工作。 分析了汽轮机排汽、透平油和湿氢气的介电特性,分别导出了含湿介质等效介电常数与介质湿度关系的表达式;提出了基于微波谐振腔微扰技术测量汽轮机透平油含水率的微波谐振腔微扰法,阐述了该测量方法的原理;确定了适用于测量介质湿度的谐振腔类型、谐振腔工作模式、导出了选定谐振腔类型和工作模式的谐振腔频偏与介质湿度的关系。 研究了微波谐振腔微扰法测湿技术实现及测量装置研制中的一些关键问题。对微波谐振腔测湿装置进行了设计,根据微波频段不同波长与水的介电常数对应关系及工作波长对谐振腔尺寸的要求确定了工作频率;谐振腔作为测量装置的传感器,是测量装置的关键部件,其结构及电磁特性优劣对测量精度有很大影响,借助ANSOFT HFSS软件对谐振腔的结构进行了优化设计;对设计的谐振腔进行了高频电磁特性分析。 设计了汽轮机排汽湿度在线测量系统并安装在保定热电厂200MW机组;对该系统采样装置进行了设计工况下的模拟计算,确定了采样位置与实验测量方法。设计、搭建透平油实验系统,为研究谐振腔温度与频偏的关系、透平油含水率与频偏的关系提供了实验平台。 利用自建实验系统,实验得到了透平油测量谐振腔温度与频偏的关系曲线(谐振腔温度漂移补偿曲线)、拟合并得出了关联公式;进行了透平油含水率与谐振腔频偏关系实验,分析了影响测量的主要因素;并对含水透平油电学特性进行了实验与分析;进行了汽轮机排汽湿度在线测量工业试验,测量结果稳定,实验工况下,与现场真空状态相比,谐振腔频偏基本稳定在113KHz,实验表明,谐振腔测湿方法可行。
【学位授予单位】:华北电力大学(河北)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM621.3

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