[发明专利]极间连接线疲劳实验模拟方法

说明书

本发明公开了一种极间连接线疲劳实验模拟方法，可以利用低周疲劳试验机在极间连接线的实际装配件上施加周期性载荷，模拟水轮发电机在额定运行状态及飞逸状态运行时，两个磁极之间环向的相对位移所产生的交变载荷，同时可以对极间连接线进行加温来模拟机组运行中的实际升温，通过不同载荷下对应的极间连接线的疲劳循环次数，从而获得水轮发电机极间连接线在额定运行或飞逸状态下的启停机次数预测，对极间连接线的结构优化进行指导，为包括抽水蓄能机组在内的大型水轮发电机可靠启停机次数寿命预测提供数据支持。

技术领域

本发明涉及一种极间连接线疲劳实验模拟方法。

背景技术

极间连接线是水轮发电机的关键部件，其作用是将转子磁极线圈 进行连接，形成转子绕组。对水轮发电机尤其是抽水蓄能水轮发电机 而言，由于调峰的需要面临着周期性启停机运行的问题。发电和抽水 工况的转换不但会对极间连接线结构产生很大的机械载荷，同时极间 连接线的温升不断变化也会对其疲劳寿命产生影响。在机组启停机运 行阶段，相邻磁极的环向变形差引起的交变机械载荷，可能会造成极 间连接线材料发生疲劳破坏，影响机组运行的安全性。因此，如果在 实验室环境下进行疲劳实验，利用零到最大机械载荷并配合热影响共 同作用于极间连接线装配件，测定出在给定周期性下最大拉伸力作用 下极间连接线装配件的疲劳周次，则可以反映出水轮发电机极间连接 线在真实运行条件下的安全运行周次。对极间连接线在该类周期性载 荷下的疲劳行为进行准确可靠的评估预测，对于开展水轮发电机可靠 运行寿命的预测以及极间连接线结构的优化具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提出了一种极间连接线疲劳实验模拟方法，可以通过利用 低周疲劳试验机在试验条件下，模拟水轮发电机在额定运行状态及飞 逸状态运行产生的拉伸力，同时通过对极间连接线进行加温来模拟机 组运行中的实际升温,通过长时间在热环境下施加交换机械载荷来评 估该极间连接线的寿命安全。

本发明的技术方案是：

一种极间连接线疲劳实验模拟方法，该方法包括如下步骤：

(a)极间连接线的连接装配：将极间连接线用夹套套好，用双头螺柱、 螺母及垫片进行把合固定，对双头螺柱施加预紧力F₀，F₀＝0.5Aσ_S,σ_S： 双头螺柱材料屈服极限，A：双头螺柱应力截面积；

(b)极间连接线的热疲劳试验：根据水轮发电机稳定运行时的 环境温度和自身发热情况，对极间连接线采取缠绕电阻丝方式进行加 热，来准确地模拟其运行的温度状态，同时用红外测温仪观察极间连 接线的温度情况；

(c)极间连接线装配件的加载试验：在试验台上固定好极间连接线一 端的夹套，在另一端的夹套施加从0到F随时间t作周期性变化的交变载 荷，记录在交变载荷作用下极间连接线发生疲劳破坏的时间t_a，极间连接 线发生破坏时的加载周次N,N＝t_af,其中：t_a为极间连接线发生破坏的时 间，f为疲劳试验机加载频率；

(d)根据需要，改变给定交变载荷中最大力F的数值，重复步 骤(c)进行试验，获得多组F和N数据组，绘制F-N曲线，纵坐标 表示交变载荷力F，横坐标表示极间连接线循环周次N。根据绘制得 到曲线，给出极间连接线在对应转速下的最大力F1下的加载周次N1， 即为水轮发电机组极间连接线在对应转速下能承受的启停机次数， F1＝2T/D,其中：T为发电机对应转速下的扭矩，D为磁轭的外直径。

技术效果