发电机气密性试验

发电机气密性试验（精选6篇）

发电机气密性试验 第1篇

浙江萧山天然气发电工程是在一期2台125MW发电机组的基础上扩建2套由德国SIEMENS公司引进的GUDJS94.3A的燃气-蒸汽联合循环发电机组。发电机型号THDF108/53, 为水氢氢型的机组, 额定出力403MW/MVA, 额定电压为21KV, 频率为50Hz, 重量为372t。

发电机配有氢、油、水控制系统, 以提供和控制发电机冷却用氢气, 密封用油和定子线圈冷却用水。氢系统设有氢气汇流排、氢气干燥装置、漏氢检测装置等设备, 机组还设计了CO2置换系统, 用于停机后用CO2置换出定子内部的氢气, 防止发生爆炸。密封油系统 (如图1所示) 主要是向密封瓦提供压力油源, 防止发电机内部压力气体沿转轴逸出。正常运行期间, 主密封油泵从密封油真空油箱中抽出密封油, 然后通过冷却器和滤油器把密封油送到轴封。向轴封提供的密封油分别以大约相同的数量通过轴与密封环间的间隙流向轴封的氢气侧和空气侧。从轴封的空气侧排出的密封油直接流入轴承油回流管路, 再返回密封油真空油箱;流向氢气侧的则首先汇聚到发电机消泡箱, 然后到氢侧回油箱内。与常规机组密封油系统不同的是该机型的密封瓦结构不是采用双环双流式油密封, 而是采用单环结构;该机型还配有真空净油装置 (含真空泵) , 使真空油箱内的密封油保持真空状态, 去除密封油中的气体, 防止油中的气体污染发电机中的氢气。

2 气密性试验工艺

2.1 发电机气密性试验具备条件

(1) 发电机设备及其气体系统和密封系统安装完毕。

(2) 发电机气体系统吹扫干净。

(3) 密封油系统经油 (与汽机润滑油共用一个油源) 冲洗化验合格。

(4) 密封油系统调试工作 (如消泡箱液位、发电机漏液检测、压力变送器等) 已经完成, 并能投入正常运行。

(5) 为确保气密性试验用气, 干燥的仪用空气可投入使用。

(6) 发电机内部温度测点、内部气压测点等可以投入使用。

2.2 发电机气密性试验工艺过程

2.2.1 气系统升压

密封油已经投入使用, 向发电机内部以一定速率 (不高于0.2MPa/min) 充入仪用空气;待发电机机内压力达到500KPa停止升压, 在过程中继续监视氢油压差, 保持在0.1MPa左右。

2.2.2 检查漏点

发电机气体泄漏由受控部分和非受控部分组成。受控部分主要指已知的或人为的氢气消耗, 如气体分析仪消耗的氢气、密封油中被真空系统排出的氢气等。非受控部分泛指管道、阀门、发电机盖板等不确定性泄漏的氢气。

根据常规机组的经验并结合本机组结构特点, 发电机本体及气管线等部位的检查漏气部位 (用肥皂液进行检漏) :机座端盖、定子出线、转子引线 (之前已经做完该部分气密试验) 、氢气和二氧化碳管道焊口及阀门 (消除阀门内漏和密封不严等现象) 和法兰结合面、氢冷器端面、端盖上的堵板法兰、定子冷却水接地线接头等。氢冷器、氢气干燥器、密封油系统、氢气控制系统均为模块化供货, 安装质量由厂家保证, 现场仅就其对外接口检查。由于密封瓦座与端盖连接之间没有定位销, 必须在施工密封瓦与转轴之间的径向间隙、密封瓦与密封瓦支座的轴向间隙以满足厂家规范;密封瓦上下两半端面平行, 在0.03mm范围内。

过程中处理的漏点如下:发电机定子冷却水接地线接头有漏气, 经厂家来现场进行更换处理合格;发电机汽端 (燃机侧) 有一堵板泄漏, 拆除发现堵板法兰密封圈磨损, 更换后无泄漏。未发现其他泄漏点。

2.2.3 进行试验

本机组发电机气密性试验分为两个步骤: (1) 气体泄漏总量试验; (2) 受控部分漏气量试验。1项与2项之差既为需要控制的系统漏气量。

(1) 气体泄漏总量试验。

系统状态:密封油系统正常工作, 真空泵不工作, 但打开真空泵通向排油烟机的旁路阀门。若机组检查无明显泄漏, 待机内气体压力稳定1小时后持续记录48小时内数据。

计算公式如下:

V为发电机系统气体体积, 105m3j;

H为试验时间h;

M1和M2为试验前后压力mbar;

B1和B2为试验前后大气压力mbar;

T1和T2为试验前后气体温度℃。

根据48小时内实测数据计算得

Lt=2.1 2 7 N m3/d。

(2) 受控气体泄漏试验。

系统状态:真空泵必须关闭, 真空泵隔离阀、旁路阀也同时关闭。当真空油箱压力变化超过0.1bar左右开始记录数据。

数据如表1所示。

计算如下:真空油箱体积为V=π1.31.31.25/4=1.658立方米, 其中1.3为真空油箱直径, 1.25为真空油箱油位上部的高度。

VT为真空油箱自由容积, m3;

T为真空油箱空气温度, ℃;

真空油箱压力增加, mbar;

计算得L=1.276 Nm3/d;

(3) 非受控部分体积=Lt-Lv=2.127-1.2 7 6=0.8 51 Nm3/d

符合西门子技术规范泄漏量小于1.5m3 (s.t.p.) /d的要求。

3 气密性试验注意点

在试验初期, 48小时后的计算结果均为负值, 在确认所有仪表均正常投用之后发现以下几个问题。

3.1 定子冷却水系统冲洗与实验同时进行

定子冷却水泵运行一段时间后水温高达40℃, 由于我们做气密性试验时间为冬季, 昼夜温差较大, 定子冷却水系统时停时开引起发电机内部气体温度不自然的快速变化, 。后决定暂停定子冷却水系统冲洗。

3.2 选取发电机线圈温度测点数据

试验开始时, 由于发电机氢气冷却器温度测点未安装, 遂以发电机线圈温度测点数据代替, 却发现48小时后计算结果为负。后在施工人员完成发电机氢气温度测点接线后, 顺利试验。氢气冷却器处是发电机气系统内空间最大且温度测点布置最多最均匀的地方 (共6个测点分别布置在氢气冷却器上下) , 所以此处温度数据最能体现发电机内部气体实际温度。

以上两个问题实际上均由于气密性试验进行过程中, 系统内气体几乎没有对流无法传递热量并均衡其温度, 使得发电机内等温面形状复杂, 如果在试验中采用将各个温度测点的数据简单数值平均的方法势必无法精确计算出发电机漏气量。

4 结语

经过对以往工程的分析和萧电#4机组的试验证明, 发电机气体管道和本体的安装质量是造成气密性试验时间长短的主要原因, 特别是管道法兰、发电机密封瓦及端盖等安装尤其重要, 避免造成不必要的重复工作;过程中试验温度、压力等测点的选择也能对气密性试验结果产生严重影响。只要在安装过程中认真分析和总结, 采取有效的措施, 发电机运行中的漏氢能够控制在一个良好的水平。

摘要：发电机的漏氢量是整个电厂机组运行考核的一个重要指标。如何最大限度地控制发电机的漏氢, 是提高发电机组安装质量的重要节点。本文就针对萧山4#机组350MW燃气-蒸汽联合循环配套发电机组的结构类型, 重点描述了气密性试验的流程及注意要点, 最终证明所采取的措施是有效的, 并能在同类型机组中得到广泛推广。

发电机气密性试验 第2篇

关键词：埋地管道,气密性试验,温度场,理论模型

0 引言

运输是天然气供应链中的重要环节, 在很大程度上影响着天然气供应和消费的经济性。管道作为五大运输工具之一, 在运输液体、气体、浆液等方面具有独特的优势。世界上已建有各种管道1.50106km。我国的管道运输业发展很快, 到20世纪末, 我国输油、输气管道总长度已超过6104km, 管道运输被认为是传输能量最为安全、经济的方法[1]。

为避免管道运输过程中发生泄漏而引起爆炸、环境污染、人身事故, 保障人身财产和设备环境安全, 有关部门在管道投产前必须对管道、阀门、焊缝等进行气密性试验。因此, 管道的气密性检测是管道生产管理中的重要环节, 可以防患于未然。

然而气密性试验过程中管内温度难以准确测量, 本研究通过准确地建立埋地管道土壤温度场的物理模型, 数值模拟得到不同时刻的温度场分布, 预测管内温度随时间的变化情况以及温度场达到稳定时所需要的时间, 对埋地管道气密性试验过程如何获得稳定的温度测量结果具有指导作用;再通过试验研究, 获得管内外温度随时间的变化数据, 并拟合管内外温度在气密性试验过程中的关系式, 与数值模拟得到的关系式进行比较, 以验证理论模型和模拟结果的准确性;气密性试验时, 通过测量管外温度, 将管外温度代入管内外温度关系式计算管内温度, 从而提高管道气密性试验的精度, 降低误判和漏判的概率, 减少不必要的资源浪费和安全隐患, 对埋地管道安全投产和运行具有十分重要的意义和价值。

1 埋地管道温度场的理论模型

规格为фδ埋地管道, 埋于地下h1处, 土壤温度为自然分布, 管道材质为聚乙烯管 (PE) , 密度为ρG, 比热容为cG, 导热系数为λG, 土壤与试验气体物性由现场实验测量获得, 气密性试验时间为24 h。

1.1 物理模型的建立

管道埋设于水平方向, 长度为25 m, 试验时, 埋地管道内部传热属于定容降温过程[2], 试验稳定后, 由于试验气体的分子运动, 埋地管道内温度分布可认为均匀分布, 因此, 可将模型简化为二维模型。埋地管道热传导对周围土壤温度场的影响局限在一个有限的范围内, 因此, 又可将无限大土壤区域简化为有界矩形区域, 即距离管道水平一定远处 (±l) , 受管道温度场影响非常小, 可作绝热层条件, 距地面一定深处 (h) , 温度终年变化小于1℃, 可认为是恒温层[3]。又埋地管道温度场关于管道中心左右对称, 模型可再简化为二维对称模型, 埋地管道温度场物理模型简图如图1所示。

1.1.1 温度场在水平方向的影响范围l及边界条件

管道内介质含热量越大, 管道对土壤温度场的水平方向影响范围越大。距埋地管道截面水平方向一定距离处对管道热量的耗散影响非常小, 可认为是绝热的, 即该处的边界条件为绝热边界条件[4]:

水平影响范围的取值与当地土壤性质、管道介质、温度等有关, 文献[5-6]取水平方向影响范围为5 m, 文献[7]的取值为3 m。

1.1.2 恒温层深度h、温度Th及边界条件

土壤温度是管道设计、施工及运行管理的基础参数, 恒温层温度及深度是土壤温度场的重要指标。土壤温度随着大气温度年周期变化而变化, 至一定深度处, 地温变化渐趋消失, 在此深度上, 地温常年保持恒定, 这一地温常年基本保持恒定不变的层叫做恒温层。恒温层深度随着地域纬度变化而变化, 其计算公式为:

式中:常量;Tamax大气最高日平均气温, ℃;Tam大气年平均温度, ℃;ε土壤恒温层温度振幅, ℃;a土壤的导温系数, m2/s;τ0年周期时间, s。

文献[8]对4座城市的恒温层温度与气象数据提供的年平均气温进行了对比, 研究结果表明, 土壤恒温层温度与当地年平均气温绝对差值在1.5℃内。

恒温层温度可通过钻孔探测法进行测量, 但钻孔探测需要长期的观测才能得到准确恒温层温度。恒温层温度也可通过计算公式进行计算:

式中:T1.6-3.2该地区地表下1.6 m~3.2 m处的多年平均地温, ℃;Δh与恒温层的高度差, m。

恒温层的边界条件为绝热边界条件, 即:

1.1.3 土壤的自然温度场及大气温度突变对土壤温度场的影响

土壤自然温度场是随着大气温度的年周期性变化而做周期性变化的[9], 土壤自然温度场的计算可以简化为第三类边界条件下的半无限大物体一维周期性导热问题, 土壤自然温度场的解析表达式[10]为:

式中:T (y, τ) τ时刻y深度处的土壤温度, ℃;τ距离最高日均气温的时间, s;y土壤深度, m;λ土壤导热系数, W/ (m℃) ;α2地表与大气间的对流换热系, W/ (m2℃) 。

但实际大气温度并不严格按周期变, 当有寒流或暖流通过时, 大气温度就会有突变。气温突变持续时间越长, 对土壤温度场的影响程度越大;土壤深度越深, 气温突变对其影响程度就越小。大气温度日变化对距离地表0.4 m以内的土壤温度有较大的影响, 而对0.4 m以下的土壤温度影响不大, 更深处土壤只受月、年气温波动的影响。当气密性试验过程中没有较大的气温突变时, 可以忽略大气温度变化对埋地管道传热的影响。

1.2 埋地管道温度场的数学模型

传热的3种基本方式为热传导、热辐射和热对流, 本研究模型的传热方式主要是热传导和热对流。热传导是指不同温度的物体接触时所发生的热能传递现象, 土壤、管壁以及土壤与管壁之间的传热方式为热传导;热对流是指流体流过另一物体表面时所发生的热交换, 管壁与空气、土壤与大气之间的传热属于热对流。热传导与热对流的导热微分方程式如下[11]。

(1) 土壤热传导:

(2) 管壁热传导:

(3) r=R处, 即管壁与介质之间的热对流:

(4) r=R+δ处, 即土壤与管壁之间热传导:

式中:Tt任意时刻土壤温度, ℃;λt土壤导热系数, W/ (m℃) ;ρt土壤密度, kg/m3;ct土壤比热容, J/ (kg℃) ;TG任意时刻管壁温度, ℃;λG管子导热系数, W/ (m℃) ;ρG管子密度, kg/m3;cG管子比热容, J/ (kg℃) ;Ta任意时刻管内气体温度, ℃。

1.3 埋地管道温度场的数值模拟结果

以规格为ф16014.5的PE埋地管道为例进行模拟计算, 试验时打入的空气温度为40℃, 地下恒温层温度为16℃, 地表温度为20℃, 管道、土壤及空气的物性参数如表1所示。

本研究通过ANSYS有限元软件建立埋地管道及土壤温度场的计算模型, 将土壤恒温层、土壤上表面及水平方向l截面设置为绝热边界条件, 土壤上表面施加的温度载荷为20℃, 恒温层土壤施加的温度载荷为16℃, 其他位置处的土壤温度沿深度呈线性分布, 管道内壁设置为对流边界条件。运用ANSYS软件的热分析功能, 对埋地管道气密性试验过程24 h内的温度场分布进行模拟, 模拟结果如图2所示。

由图2 (a) 可以看出, 试验初始时刻, 土壤温度场呈自然分布, 温度场最高温度在管道中心, 为40℃;随着传热过程的进行, 管内温度逐渐降低, 100 s和200 s后, 最高温度在管道中心, 温度分别降至30℃和23℃;700 s后, 温度场最高温度出现在土壤上表面, 12 h和24 h时, 温度场分布与700 s时基本相同, 说明土壤温度场在700 s后基本达到稳定。

根据模拟结果得到管道中心 (A) 和管道外壁 (B) 的温度随时间的变化曲线如图3所示。

由图3可以看出, 管道中心的温度在试验刚开始阶段下降较快, 400 s后管道中心温度接近管道外壁温度, 管道中心温度下降速度减缓。随着传热过程的进行, 管道外壁温度缓慢上升, 逐渐接近管道中心温度, 在1 600 s后, 两条温度曲线基本平行。取1 600 s后的管内外温度数据进行拟合, 得到管内外温度的拟合曲线及关系式如图4所示。

查看Origin拟合的结果, 得到数值模拟的管内、外温度拟合的方程为:

相关系数:RS=0.999 44, 标准差SD=0.000 039, 方差S2=1.5210-9。

2 温度场的试验研究及与模拟结果的比较

根据CJJ332005《城镇燃气输配工程及验收规范》中规定, 气密性试验应在强度试验合格、管线回填后进行。气密性试验稳压的持续时间应为24 h, 每小时记录应不少于1次, 当修正压力降小于133 Pa为合格。修正压力降应按下式确定:

式中:ΔP修正压力降, Pa;P1, P2试验开始和结束时的管内气体压力, Pa;Pa1, Pa2试验开始和结束时的大气压力, Pa;Ta1, Ta2试验开始和结束时的管内介质温度, ℃。

正确计算修正压力降的关键在于准确测量管内温度, 而管内温度随着温度场的变化而变化, 难以准确测量, 工程上常用管外壁温度代替管内温度;而实际上, 管内温度与管外壁温度并不相等, 管内温度略高于管外壁温度, 导致修正压力降的计算存在误差, 引起误判和漏判。因此, 本研究通过实验测量管道气密性试验过程管内、外不同时刻的温度, 拟合管内温度的计算经验公式, 并与数值模拟的结果进行比较, 验证管内外温度计算关系式的准确性。埋地管道气密性试验时, 通过测量管外壁温度, 根据管内外温度关系式计算管内温度, 再代入修正压力降计算公式, 得到较为准确的修正压力降, 从而提高气密性试验的准确度和可靠性。

2.1 试验管道的布置

埋地管道试验深度为地下1 m, 试验场所为一南方城市, 管道规格为16014.5, 材料为PE80, 无防腐层, 管道长度为25 m, 在管道上安装一个压力传感器, 在外壁安装8个温度传感器, 内壁同位置安装8个温度传感器, 温度传感器布置如图5所示。管道中间段温度分布较为均匀, 温度传感器分布较疏, 管道两端温度受到无限大土壤的影响, 温度分布较为不均, 温度传感器排列较密。

2.2 试验步骤

(1) 管道敷设。

在埋地管道安装温度及压力传感器后, 进行填土, 土宜采用天然砂, 埋深为1 m, 保证埋管水平埋设。

(2) 打压。

根据CJJ332005《城镇燃气输配工程及验收规范》, 设计压力小于5 k Pa时, 试验压力应为20 k Pa;设计压力大于或等于5 k Pa时, 试验压力应为设计压力的1.15倍, 且不得小于0.1 MPa。

试验时的升压速度不宜过快。对设计压力大于0.8 MPa的管道试压, 压力缓慢上升至30%和60%试验压力时, 应分别停止升压, 稳压30 min, 并检查系统有无异常情况, 如无异常情况继续升压。

(3) 稳压。

打压时, 经压缩机压缩的空气温度高于大气温度, 为消除压缩空气热量的影响, 应稳压一定时间后进行数据采集。

(4) 数据采集与记录。

经稳压后, 每隔30 min记录一次管内、外温度和压力数据, 气密性试验时间约为24 h。

2.3 试验结果及数据处理

本研究分析温度传感器采集的管内、外温度数据, 将具有明显误差的数据剔除。温度数据的记录时间间隔约为30 min, 24 h的数据约为45组, 一个测温点一个月所记录的数据约为1 350组。若将8个测温点的所有数据进行拟合, 不仅工作量庞大, 而且拟合结果误差也较大。因此, 本研究取8个测温点5天的平均温度作为一个数据点, 如将3月1日~3月5日8个测温点的管内、管外温度分别取平均数, 得到管内平均温度为10.05℃, 管外平均温度为9.78℃, 将 (9.78, 10.05) 作为拟合的数据点, 温度数据的处理结果如表2所示。

本研究将所有温度数据通过Origin软件拟合, 得到温度数据的散点图如图6所示。由图6可以看出, 温度数据点基本在一条直线上, 因此笔者用一次函数进行拟合, 数据点基本上在拟合的直线上。

查看Orgin拟合的结果, 得到管内、外温度拟合的方程为:

相关系数RS=0.999 75, 标准差SD=0.055 05, 方差S2=0.003 03。

2.4 试验与模拟结果对比分析

由图3、图4可以看出, 数值模拟的结果主要集中在19℃~21℃, 拟合的关系式在该温度范围内计算具有较高准确度。因此, 本研究取试验测得的19℃~21℃范围内的几组管内外温度, 将管外壁温度分别代入数值模拟和试验得到的关系式计算得到管内温度, 并与实际测得的管内温度进行比较, 分析两者的误差。试验与模拟的比较结果如表3所示。

由表3可以看出, 通过数值模拟和试验得到的管内、外温度关系式计算的管内温度TN1和TN2相近, 且TN1和TN2均大于实际的管外温度TW, 计算结果符合实际, 说明埋地管道温度场的理论模型与数值模拟结果基本准确。通过误差分析可知, 根据试验得到的管内外温度关系式计算的管内温度误差较小, 均小于1%, TN2比实际管外温度TW更接近实际的管内温度TN。因此, 用计算得到的管内温度代入修正压力降计算公式, 比直接用管外温度代替管内温度代入计算修正压力降更加准确, 可提高埋地管道气密性试验的准确度, 降低漏判和误判的概率。

TW, TN管内、外温度值;TN1, TN2通过模拟和试验获得的管内外温度关系式计算得到的管内温度值

3 结束语

(1) 本研究建立了埋地管道气密性试验过程温度场的理论模型和数值模型, 物理模型全面考虑了埋地管道温度场在水平方向的影响范围, 土壤恒温层深度与温度的确定与理论计算公式, 分析了土壤自然温度场的周期变化规律与大气温度突变对土壤自然温度场的影响。通过数值模拟, 得到了埋地管道气密性试验过程中不同时刻的温度场分布和温度场达到稳定的时间, 并拟合得到了管内外温度计算关系式。

(2) 按照埋地管道气密性试验的验收规范, 笔者对埋地管道气密性试验过程的温度场进行了试验研究, 全面考虑了埋地管道的材料、规格、埋深及温度传感器的布置等, 根据试验测得的温度数据, 拟合得到了埋地管道气密性试验过程中管内温度的计算公式。

(3) 在本研究中, 根据管内、外温度关系式计算的管内温度与实际的管内温度误差较小, 且大于管外温度, 用计算得到的管内温度计算修正压力降比直接用管外温度代替管内温度计算的修正压力降更加准确合理, 可以提高气密性试验的准确度。

参考文献

[1]吴长春, 张孔明.天然气的运输方式及其特点[J].油气储运, 2003, 22 (9) :39-43.

[2]陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社, 2002:337-350.

[3]张青松.输油管道三维非稳态温度场数值研究[J].天然气与石油, 2010, 28 (3) :32-34.

[4]许丹, 申龙涉, 杜明俊, 等.埋地热油管道停输三维非稳态传热过程的数值模拟[J].辽宁石油化工大学学报, 2010, 30 (4) :47-50.

[5]王常斌, 徐洋, 赵艳红, 等.埋地热油管道沿程温降的数值模拟[J].管道技术与设备, 2012 (1) :15-17.

[6]孙亭, 刁乃仁, 肖洪海, 等.水平地埋管换热器的传热性能研究[D].济南:山东建筑大学热能工程学院, 2009.

[7]吴挺, 赵军, 张春雷, 等.水平埋管周围土壤温度场数值模拟研究[J].华北电力大学学报, 2004, 31 (6) :68-71.

[8]刘晓燕, 赵军, 石成, 等.土壤恒温层温度及深度研究[J].太阳能学报, 2007, 28 (5) :494-498.

[9]崔慧.环境变化对热油管道运行过程的影响分析[J].油气田地面工程, 2004, 23 (12) :10-12.

[10]刘晓燕, 石成, 赵军, 等.大气温度突变对土壤温度场的影响研究[J].太阳能学报, 2007, 8 (8) :918-921.

发电机气密性试验 第3篇

作为发动机重要的零部件, 活塞环的性能直接影响着发动机性能的好坏, 而密封性又是活塞环工作好坏的评价指标。密封不良, 直接影响到发动机燃烧效率, 经济性恶化, 降低发动机功率, 造成发动机动力性下降, 并且浪费燃料, 排放物对环境的污染较为严重, 因此我们提出了一种新型活塞环, 并且利用倒拖法试验来验证它的气密性的好坏, 根据实验方案成功搭建了试验台架对比分析新型活塞环和传统活塞环的气密性优劣。

1 新型活塞环的结构及密封机理

1.1 新型活塞环的结构

新型复合活塞环结构见图1, 将三片单气环叠加安装在同一个环槽内。这并不是简单意义上的叠加, 为了使三个环的开口间隙因为环的周向运动而重合, 我们在第二道环、第三道环上面分别设置了凸台, 见图2。这个凸台可以限制环间的相对转动, 增强了活塞环的密封性。安装时, 三个单气环开口错开120°。这样的结构一方面增加了漏气通道的曲折性, 另一方面封闭了单气环的闭口间隙, 并且环与环之间的相互作用提高了活塞环的自净能力, 从而提高了活塞环组的气密性, 降低压缩行程漏气量。第一道单气环我们称之为上浮动气环, 采用磨合性和密封性较好的扭曲环结构;第二道单气环我们称之为, 稳定气环, 采用稳定性较好的矩形环结构;第三道单气环我们称之为下浮动气环, 采用布油和刮油性能较好的锥形环。同时稳定气环较上、下浮动气环厚一些, 闭口间隙大一些, 以补偿热膨胀量, 防止活塞环卡死在活塞环槽中。

1.2 新型活塞环的密封机理

上浮动气环、稳定气环、下浮动气环布置紧凑, 弥补了每一个单气环与缸套的配合缝隙, 增加了圆周方向的密封性。相对于上、下浮动气环, 中间稳定气环半径较大。在发动机工作状态下, 由于中间稳定环的热膨胀, 与上、下浮动气环一起封闭了活塞环闭口间隙, 解决了闭口间隙漏气问题。由于上浮动气环、稳定气环、下浮动气环组成的特殊结构, 避免了活塞环间共振现象的发生, 减低了活塞环因“颤振”产生的浮动漏气。由于三环的开口错开120°, 安装于同一环槽中, 形成复杂曲折的漏气通道, 可以有效地降低活塞环的漏气。

2 活塞环气密性的试验研究

2.1 实验台架的搭建

根据实验的有关参数选取适合的实验设备, 搭建的试验台见图3。

2.2 气密性动态试验方法

要检测新型活塞环气密性的好坏, 必须要和传统活塞环做对比分析, 具体操作如下:

a. 将传统活塞环按规定装入单缸机, 并保证每个环开口错开120°。

b. 开启单缸机减压阀, 接通滑差电机电源, 带动单缸机启动, 待转速稳定后关闭单缸机减压阀。

c.单缸机在滑差电机的倒拖下运转30 min, 待单缸机油温和水温稳定在一定值时, 开启数据采集系统进行压力数据的采集。

d. 采集多个不同转速下, 单缸机的缸内压力值。

e. 采集压力的同时, 监测并记录在每个稳定转速下, 缸内压缩空气的温度。

f. 更换上新型复合式活塞环, 重复以上步骤。

2.3 气密性动态试验结果

在搭建的气密性动态台架上, 分别对传统活塞环和新型活塞环进行气密性检测, 对包括压力、转速数据进行了采集和记录, 并进行了初步的整理, 各类数据如下:

2.3.1 压力随时间的变化数据

在实际压力数据测取时, 测取了多个稳定转速下压力随时间的变换曲线, 我们只列出某几个转速下新型活塞环和传统活塞环在采集时间为1 s的一组压力数据。见图4 。

2.3.2 最高压缩压力与转速的数据

利用软件的虚拟仪器波形回放功能, 把每个稳定转速下的最高压缩压力提取出来, 并结合转速测量仪记录下的稳定转速, 得到了最高压缩压力与转速的关系, 并用Matlab软件作出了曲线, 见图5, 为数据分析打下基础和做好充分的准备。

3 动态实验数据分析

单缸机在电磁调速电机的拖动下转动, 活塞完成进气、压缩、排气工作过程, 并且在电磁调速电机的可调转速范围内, 气缸内达到最高压缩压力时, 转速对活塞位置的影响微小, 忽略不计。这个过程中的气体流动为可压缩理想气体的多变过程, 满足理想气体状态方程:

试验中, 取初始压力p0为一个标准大气压, 为1.01×105Pa;p1为某一转速下最高压缩压力;总容积V =V1+V2, V1为单缸机工作容积, V2为单缸机燃烧室体积;T0为环境温度293 K;T1为某一转速下的最高压缩温度, K。得到某一转速下压缩行程活塞环气体泄露质量 △m :

根据以上对试验数据的处理和提出的模型作为基础, 取初始压力p0为1.01×105Pa, 环境温度T0为293 K, 并结合气体状态方程, 将参数代入进行计算, 可以得到新型活塞环和传统活塞环压缩行程漏气量与转速的关系曲线, 见图6。在转速为180~300, 300~1 000, 1 000 r/min的三个阶段内, 新型活塞环的压缩行程漏气量低于传统活塞环的压缩行程漏气量分别为:4.67×10-5, 8.39×10-5, 1.103×10-4kg/s。总体来看, 随着转速的增加新型活塞环压缩行程漏气量平均降低值为8.03×10-5kg/s。

4 结论

我们提出了一种新型复合式活塞环, 分析了其密封机理, 并且通过动态实验采集压力数据得到:安装有新型活塞环的气缸压力要大于安装有传统活塞环的气缸压力。由理想气体状态方程推导出活塞环压缩行程气体泄漏量公式, 通过实验数据计算得出新型活塞环在压缩行程的漏气量低于传统活塞环。因此, 新型活塞环的密封性要好于传统活塞环。

参考文献

[1]杜建鼎, 赵丹平, 陈涛.发动机新型复合式单气环的研究[J].内燃机与动力装置, 2012, (1) :5-7.

[2]莫森泉.新型活塞环润滑与密封性能研究[D].广州:华南理工大学硕士学位论文, 2010.

[3]Michail S K and Barber G C.The Effects of Roughness on Piston Ring Lubrication:Part I Model Development.STLETribology Transactions, 1995, 38 (1) :19-26.

[4]徐高宏.浅谈发动机活塞环间隙[J].内燃机与配件, 2012, (6) :12-14.

发电机气密性试验 第4篇

气体灭火系统主要用在不适于设置水灭火系统等其他灭火系统的重要设备房中, 比如通信设备房、计算机网络机房、UPS电源室等。

气体灭火系统是一套能够智能探测气体保护区内火灾情况并在确认火警后能喷发灭火剂实现自动灭火功能的系统, 其主要分为控制系统和管网系统两大部分。控制系统包括气体灭火系统主机、就地控制盘、探测器 (烟感、温感探测器) 、声光报警器、释放指示灯、警铃等, 目前已有部分项目将气体灭火系统的控制部分纳入火灾自动报警系统中, 作为火灾报警系统的一项功能。管网系统包括灭火剂存储钢瓶、启动瓶、选择阀、单向阀、安全阀、集流管、灭火剂输送管道、启动管道、钢瓶支架等[1]。管网系统一般使用专用的启动瓶作为气动驱动打开装置, 另外一部分不使用单独启动瓶, 而是使用其中一个或几个灭火剂存储钢瓶作为专用驱动装置以及少量使用电动驱动装置, 本文仅对使用专业启动瓶情况进行讨论。

控制系统通过探测器探测保护区内火灾情况, 同时通过声光形式发出警示, 并输出电磁阀/电爆管动作信号启动管网系统喷气程序。管网系统通过电磁阀/电爆管接收控制系统的启动信号, 接收信号后启动瓶内气体通过启动管道打开对应保护区的选择阀和灭火剂存储钢瓶, 灭火剂通过集流管道、选择阀和灭火剂输送管道喷发到对应的保护区, 最终实现灭火功能[2]。

2 启动管道气密性试验的必要性

其中管网系统的启动管道负责打开对应保护区的选择阀和灭火剂存储钢瓶, 是实现灭火剂喷放的关键环节之一, 但由于启动管道自身较小 (内孔径约为3~5 mm) , 且需连接低通高阻阀、气流单向阀、选择阀和各灭火剂存储钢瓶瓶头阀等, 连接点较多, 容易出现启动管道密封性不符合要求、启动管道内存在异物导致部分位置堵塞或者气路不通畅的情况, 极有可能导致在火灾情况下无法正常打开对应保护区的选择阀和灭火剂存储钢瓶, 无法实现应有的灭火功能。

按照《气体灭火系统施工及验收规范GB50263-2007》的安装调试要求“5.4.6气动驱动装置的管道安装后应做气密性试验, 并合格”[3], 因而启动管道安装完成后必须进行气密性试验。另外建议在进行启动管道安装时检查各启动管道是否有异物堵塞, 并在气密性试验期间同步检查启动管道各部件和灭火剂存储钢瓶瓶头阀驱动装置是否正常动作, 以保证火灾情况下启动装置能正常发挥应有作用。

3 启动管道气密性试验方法

启动管道气密性试验在《气体灭火系统施工及验收规范GB50263-2007》附录E.1具体要求为:“对气动管道气密性试验压力应取驱动气体储存压力。进行气密性试验时, 应以不大于0.5 MPa/s的升压速率缓慢升压至试验压力, 关断试验气源3 min内压力降不超过试验压力的10%为合格。”

以广州地铁二八延长线使用的南京消防器材股份有限公司的IG541气体灭火系统为例, 启动管道气密性试验具体可分为以下步骤。

(1) 断开所有气体保护区启动瓶 (存储压力为6MPa) 出口接头与启动管道的连接 (如图1) , 利用两个扳手一个固定启动瓶瓶头阀端、另一个拧启动管道螺母, 另外拆去电磁阀后端电源线连接。

(2) 所有灭火剂存储钢瓶瓶头阀安装安全卡套, 利用一字螺丝刀拆卸瓶头阀正面如图2中的一字螺丝, 将安全卡套安装后再将一字螺杆拧紧。

(3) 拆除所有灭火剂大气瓶头阀后操作杆的一字螺丝和操作杆 (如图3椭圆处) , 利用一字螺丝刀拆卸大气瓶瓶头阀背面如图3中的一字螺丝, 再拆卸瓶头阀操作杆, 并统一放置保存好。

(4) 在 (最大保护区启动管道末端) 启动管道末端安装压力表 (如图4) , 观察启动管道末端压力情况。

(5) 对最大保护区 (即使用灭火剂存储钢瓶最多的保护区) 进行气密性试验。

1) 将启动管道起点处 (图3椭圆处, 步骤1中拆卸下的启动管道螺母) 与氮气瓶充气装置的出口充气管路连接 (如图5) , 并在启动管道各连接点洒少量肥皂水。

2) 缓慢打开氮气瓶阀, 注意观察压力表, 以不大于0.5 MPa/s的升压速率给启动管道加压至1 MPa, 检查启动管道各连接点无明显泄漏 (观察启动管道各连接点是否出现肥皂泡等漏气现象或漏气声音) ;如有明显泄露则关闭充装阀并对其做针对性处理 (如连接不紧固的进行紧固, 如连接件质量问题的应拆卸替换后安装紧固) , 处理后重复此步骤。

3) 如连接部位无明显泄漏, 则拧动充装阀 (缓慢) 升压至6 MPa。

4) 保压3 min, 压降不超过10% (即剩余压力超过5.4 MPa) 为合格;保压期间做好以下工作:

(1) 观察大气瓶瓶头阀后端的气缸顶杆是否顶出和选择阀是否动作, 对应试验保护区所需动作的大气瓶瓶头阀和选择阀判断启动管道的单向阀是否实现单向导通功能。

(2) 观察启动管道的低通高阻阀 (小于0.5 MPa可导通, 大于0.5 MPa截止) 是否漏气, 判断其是否实现高压截止功能。

(3) 观察启动管道各连接点是否出现肥皂泡等漏气现象或漏气声音, 并作记录。

(4) 观察各大气瓶瓶头阀后面启动气缸的动作情况并记录。

(5) 观察末端压力表的压力情况, 必须大于1 MPa。

(6) 通过充气装置的排气阀将启动管道中的氮气排出。

(7) 如试验时发现不合格的管路应查找泄漏点, 并针对性处理 (如连接不紧固的进行紧固, 如连接件质量问题的应拆卸替换后安装紧固) , 然后重新进行1) 至4) 步骤试验直至合格。

(8) 拆除充气装置与启动管道的连接。

(6) 对其它套气体保护区进行气密性试验 (参考步骤 (5) ) 。

(7) 所有启动管道测试完成后, 将系统恢复。

4 启动管道的维护保养

启动管道在施工验收完成后一般不进行内部检查和保养, 在《气体灭火系统施工及验收规范GB50263-2007》的第8章维护保养中也无具体要求, 除灭火剂存储钢瓶漏气更换或者火灾灭火喷发后恢复均需要对启动管道进行拆装外, 大部分维护保养单位均以外观检查维护为主。虽然启动管道各连接点基本不适用垫圈螺纹连接, 但是如果经过二次拆装或者5年以上未进行内部检查的启动管道, 就难以保证其气密性满足规范的要求, 因而建议在施工验收后每5年对启动管道进行气密性试验, 以保证其满足气密性要求。

5 小结

气体灭火系统的启动管道是火灾情况下气体能够正常喷放的关键环节, 在施工验收时进行气体性试验和在维护保养中关注启动管道的气密性是否满足规范要求是保证气体正常喷放的重要措施。

参考文献

[1]梅沈斌.地铁车站气体灭火系统控制模式分析[J].科学时代, 2012 (02) :38-39.

[2]南京消防器材股份有限公司.IG541气体灭火系统培训手册[Z].2010.

发电机气密性试验 第5篇

1 直接空冷系统严密性的主要影响因素

1.1 设备制造质量

空冷系统设备及管道种类、数量众多, 其制造质量, 尤其是厂家焊缝的焊接质量, 是影响空冷系统严密性的重要因素, 因而首先要把好设备质量关。

1.2 现场安装质量

空冷系统设备、管道在现场的组合安装质量, 尤其是焊接质量, 是影响空冷系统严密性的主要因素。

2 控制措施

在基建阶段, 需从设备监造与检查、现场组合安装、焊接作业等方面加强质量管理和控制。

2.1 设备监造与检查

2.1.1 加强设备监造工作

督促设备制造厂在设备生产过程中加强过程质量控制、改进生产工艺、最大限度地提高产品质量。重视设备出厂及到货质量验收工作。

2.1.2 加强设备及管道安装前的检查

1) 对真空除氧器做灌水试验, 进行严密性检查, 确认所有焊缝、法兰结合面无渗漏, 放水后对其内部进行彻底清理。

2) 冷凝管束外观检查应无裂纹、砂眼、蚀坑凹陷、重皮等缺陷。

3) 管道表面应无裂纹、缩孔、夹杂、漏焊、重皮等缺陷, 无尖锐划痕, 凹陷深度不得超过1.5mm, 凹陷尺寸不应大于管子周长的5%, 且不大于40mm。

4) 膨胀节外观检查应无损伤, 封堵良好, 符合设计要求。

5) 重点对厂家焊缝进行外观检查和必要的检验, 避免因厂家焊缝质量问题造成空冷系统严密性较差。对发现的设备缺陷按管理文件要求及时逐件填写“设备缺陷通知单”, 并按照厂家、监理、业主联合制定的方案处理, 处理合格后进行报验。

2.2 现场组合安装

2.2.1 组合安装前

1) 制定空冷系统严密性的质量保证措施, 并在施工中严格执行。2) 在管道对口焊接前, 要将管道和管件的坡口及内、外壁10~15mm范围内的油漆、污垢、铁锈等清除干净, 直至露出金属光泽。

3) 检查管道坡口形式应符合设计要求, 且坡口部位无裂纹、夹层等缺陷。坚持先检查后焊接。

2.2.2 组合安装过程中

1) 管道对口间隙要均匀, 符合设计要求, 折口偏差3mm, 内外壁应平齐, 内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%, 且不应大于2mm。管道对接经检查合格后, 沿对接焊口的周围进行固定焊, 固定焊应采用与该焊缝相同的焊接材料和焊接工艺。

2) 焊接过程中必须认真执行焊接工艺要求 (包括焊接方法、焊接材料、焊接规范等) , 严格控制焊接质量工艺, 防止焊接变形、漏焊、咬边、夹渣、气孔、裂纹等缺陷, 保证每一道焊口严密无渗漏。

3) 施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量, 收弧时应将弧坑填满, 多层焊的层间接头应错开。

4) 在风、雨、雪天气中施焊时, 应搭设活动焊接防护棚, 将焊缝处于室内并营造比较干燥的小环境;将管子两端封堵, 防止管内穿堂风;使用手提防潮保温筒装焊条。

5) 加强焊工自检, 对发现的不合格焊口及时返修, 确保焊口部位无渗漏。

6) 对接纵向焊缝、环向焊缝的地面组合焊口按15%进行射线检验, 平台安装焊口按30%进行超声检验;所有T型接头100%进行射线检验;管束下联箱纵向焊缝全部进行渗透 (着色) 检验, 尤其要对死角部位进行重点检验。对经检验不合格的焊缝及时安排技能水平高的焊工认真整改, 并再次进行检验, 直至合格为止。

7) 膨胀节与管道应自由连接, 膨胀节应有足够的膨胀量, 密封良好, 冷拉按设计规定, 密封板焊接方向应与介质流向一致。

8) 法兰连接处、设备及管道人孔门处法兰结合面应平整光洁, 接触良好, 无径向贯穿性划痕;法兰垫片材质要符合设计要求, 垫片表面要平整光滑、无缺损, 垫片两面应均匀涂抹密封胶;螺栓、螺母的材质和规格应符合设计要求, 方向一致, 紧固到位且紧力均匀, 并应露出2~3扣。

2.2.3 安装后

空冷系统安装完毕后采用无油清洁的压缩空气对整个系统进行严密性试验。在试验过程中使用肥皂液或其它泡沫液对系统中所有的焊缝、法兰结合面、仪表接头及堵头等部位进行检查, 应无渗漏。若发现渗漏点后做好标记, 待系统卸压后及时修补, 并再次进行系统严密性试验, 直至试验结果合格 (系统相对压降24小时不超过5KPa或小于设计值) 。

2.2.4 其他注意事项

1) 管道与设备的连接必须在管道支吊架安装完毕后进行, 确保无应力连接。

2) 严格检查电焊线的质量, 防止电焊线打火时损伤或损坏设备;严禁在坡口之外的母材表面引弧和试验电流, 防止电弧擦伤母材。

3) 拆除工卡具时不应损伤母材, 拆除后应将残留焊疤打磨修整至母材表面齐平。

4) 焊工资格证应在有效期内, 其实际焊接项目与考试项目相适应。

3 结语

直接空冷系统的严密性是施工阶段的控制重点。以上控制措施经过国电河北龙山发电厂1号机组、山西大同第二发电厂9号机组等新建机组的检验, 均取得了良好效果, 机组投产后真空系统严密性远远低于0.2k Pa/min的质量标准, 直接空冷系统运行良好, 能满足机组长周期安全、稳定运行的需要。

发电机气密性试验 第6篇

目前, 船舶大多采用钢质的舱盖板。其按划分不同, 可分为多种。但通常都是由多个功能块组成, 主要承担保证船舶货物安全, 保证水密功能的封闭作用。

一旦船舶水密装置发生问题, 比如设计制作缺陷、舱盖锈蚀, 外力变形等, 导致水密装置不能发挥正常作用, 就会产生舱盖板漏水等情况发生, 既可能造成舱内货物湿损, 还可能发生舱内进水, 给船舶行驶来安全隐患。因此, 舱盖水密性能的维护和修复, 是船舶修理必须要注意的一个重点。

1 船舶舱盖的修复

船舶舱盖的修复是一个系统的工程, 必须要进行慎密检查和充分准备, 并且在修理后还要进行水密试验。

通常来说, 在船舶舱盖修理前, 由有经验的维修技师反复开关舱盖, 根据开关时舱盖的表现, 结合异常情况分析可能的故障原因, 以便对症下药。比如, 当维修技师在检查翻滚式舱盖时, 发现行走不畅的问题。首先就要分析可能的原因, 要针对常见的故障进行排查, 逐步排查滚轮轴套磨损、轨道磨损、舱盖变形等故障。在先查明故障原因后, 有必要再进行“会诊”, 然后才提出修理修复方案和措施。在正式修理前, 一定要结合图纸, 并根据现场情况进行认真标记。比如, 翻滚式舱盖, 不但舱盖块数多, 而且附属零件也多, 如果不做好标记, 有可能就会给回装时带来不必要的麻烦, 甚至导到回装不上或者错误回装后舱盖打不开、关不上, 更谈不上发挥水密功能的作用了。

在修理过程中, 维修人员通常要特别注意以下几个问题的针对性处理。 (1) 舱盖板或骨架结构变形矫正, 可以进行机械矫正和火工矫正。 (2) 盖板或骨架结构无法矫正时, 必须进行更换, 但要严格注意拆装顺序。 (3) 密封胶条老化时, 必须将旧胶条清理干净后方可涂抹脱水粘贴新胶条。四是更换轴套时回装要注意轴线位置, 确保开关舱盖时滚轮与轨道很好咬合。五是承压直口需要矫正或更换时, 一定要注意新直口的高度。六是如果对液压系统有过拆检, 回装后要先检查系统的油路, 以免带来其他严重后果。

2 舱盖修理后的报验

舱盖修理后的报验工作, 主要是开关舱试验和密性试验。

开关舱试验, 涉及的内容很广。在这里, 我们主要是讲的船舶舱盖修理修复后, 对舱盖开关时的动力装置、传动系统、行走装置和控制系统的各种表现和性能参数的检查。值得注意的时, 在进行开关舱试验时, 要注意观察船身的倾斜度。一旦尾倾严重, 就可能导致在开关舱盖时出现生涩现象。一旦开关舱试验顺畅后, 接下来还要进行密性试验。密性试验即用于检查船舶舱盖的过封闭性能的。

3 常见舱盖水密性监测试验

船舶舱盖修理修复后, 水密性监测必不可少, 方法也有多种, 下面就常见的舱盖水密性监测试验方法进行介绍。

3.1 观测法

观测法的主要方法: (1) 肉眼观察, 开舱之后, 用肉眼观察舱盖状况, 看各种配件是否齐全, 是否存在锈蚀、脱落、老化、变形等, 有无可能的漏水问题发生。 (2) 强光照射, 可以关闭舱盖后, 用强光照射, 看是否有漏光现象发生, 并进而分析会不会导致漏水。 (3) 检查水痕。进入船舱内, 查看运送货物表面有无水湿痕迹, 并分析可是否舱盖漏水所致。

3.2 痕迹试验

主要方法是在压紧钢条和舱盖间连接部位, 反复用粉笔涂擦产生粉笔痕迹, 关闭后再打开舱盖, 查看有无粉笔痕迹。若有则表明封闭, 若无则表明漏水。这种方法操作简单, 但可靠性稍差, 准确度不足。

3.3 冲水试验

冲水试验是利用水压进行检测水密性的一种方法。

先将舱盖关闭到位, 再用高压水 (0.2MPa) 垂直角度对准舱盖及周围的接缝进行直接冲击, 如果冲击一定的时间后, 货舱内无水渗漏, 表明舱盖接缝密闭好, 标志着冲水试验通过。

3.4 超声波试验

超声波试验需要专门的超声波设备, 国外的大型散装干货船普遍采用此种方法试验。这种监测方法特点是单人可进行、实施方便、不受气温、装载状况的影响, 但对监测人员素质要求更高, 对设备的要求也更高。

4 结语

船舶舱盖是否水密, 对船舶的安全航行非常重要。本文所介绍的舱盖变形的修理方法可以较好的进行舱盖的修理, 可根据船舶条件、气温、装载状态不同而采用不同种水密性检测方法。对于舱盖做好日常维护, 定期进行监测水密性测试, 及时发现漏水处, 及时采取措施, 才能经常保持舱盖处于水密状态。

摘要：船舶舱盖的水密性是指船舶在水中能承受的水压差的性能。本文在对船舶舱盖进行简要介绍后, 针对舱盖修理中的常见问题及修理方法进行了进一步阐述, 并就当前常见的一些船舶舱盖进行舱口水密性试验的方法进行了探讨。

关键词：水密性试验,船舶舱盖,修理,研究

参考文献

[1]黄志.关于船体强度应注意的若干问题[J].航海技术, 2003 (1) .

[2]曲家文.船舶减摇水舱试验装置理论及试验研究[D].哈尔滨工程大学, 2003.

[3]吴四川, 徐戎, 周旻.水晶八号轮舱盖液压油缸的修理[J].中国修船, 2006 (1) .

[4]刘宝庆.货船舱口盖装置介绍与检查[J].天津航海, 2005 (2) .