有限元计算结果也表明在辐板应力释放孔附近,以及辐板与筋板焊接位置的应力水平最大,因此选定这两个位置为测点,如(b)所示。其中,A点靠近应力释放孔边,B点离孔边较远,位于焊缝附近,A和B测点均在迎风侧。在A点贴单片应变计,在B点贴应变花(0°―45°―90°),共计在3块辐板上的相似位置设置了测点。其中,辐板3上的A测点较其它两块辐板的A测点更靠近孔边。
桥路通过集流环引出灯泡体,连接到动态应变仪。在布线过程中,要确保连接导线和补偿块固定可靠,否则信号线会被离心力甩断,甚至会因补偿块脱落而导致定子绕组短路恶性事故。集流环的安装和调整是本次测试的成功关键。在安装集流环的转子时,要保证两个半环对齐和连接牢固。转子固定后,用锡焊将两个半环上的导电环连接起来,然后打磨焊接处表面直至平整光滑。集流环安装完成后,所有导电环的绝缘度均在150M以上,完全满足测试要求。
测试分别在空载,10MW,20MW,30MW和过载(33MW)的出力状态下进行。由于受到集流环通道数的影响,每次只能测试一块辐板的动应力,共计进行了三次重复试验,采样频率为1024次/s.测量结果与分析由于采用全桥式应变测量电路,有效消除了集流环接触电阻对测试电路的干扰,测试桥路很容易调平衡,静态下动态应变仪的噪声信号均小于±3m(微应变)。根据测出的应变信号可以计算测点的应力值。
所示为从测试计算结果中截取0.2s时间间隔辐板1B测点的动应力变化曲线。图中变化曲线表明,空载状态下,测点应力变化曲线比较有规律;随着发电机组出力的提高,测点动应力出现随机分布特征,表明机组存在不规律的随机,而且在机组满负荷和过载工作状态下,机组出现较大的单边磁拉力。过大的单边磁拉力将导致转子辐板应力集中位置的疲劳破坏。
由于应力释放孔是采用气割方法加工的,割口没有做进一步的处理,孔边表面相当粗糙,容易产生局部应力集中,因此孔边的应力水平高于测点的应力值。机组已经运行了2万小时以上,造成辐板的疲劳损伤在所难免。我们将根据进一步分析测试数据,编制工作载荷谱,以评价辐板的剩余疲劳寿命。
不同出力工作状态下辐板1B测点动应力变化曲线4结论通过自行设计和制作的分体式碳刷集流环,成功地进行了灯泡贯流式水轮发电机转子辐板的动应力测试。测试结果表明,采用全桥应变测量电路,能够有效消除集流环接触电阻对测试信号的影响。测点位置的应力水平随机组出力增加而提高,在满负荷出力状态下,测点的最大应力辐值为54.31MPa.测量数据将用于转子的工作特性评估和辐板的剩余疲劳寿命分析。