一种发电机空芯铜导线膜层热阻测定装置的制作方法

1.本实用新型属于发电设备腐蚀监测与化学清洗技术领域，尤其涉及一种发电机空芯铜导线膜层热阻测定装置。


背景技术：

2.在发电机内冷水系统长期运行过程中，由于多种原因，空芯铜导线会发生腐蚀(叶春松.纯水中微量铜腐蚀控制原理及应用技术研究[d].上海:同济大学,2002)。当达到化学清洗的条件时(dl/t 801
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2010大型发电机内冷却水质及系统技术要求[s].北京:中国电力出版社,2010)，需要对系统进行化学清洗。在此之前，需要先进行实验室规模的清洗小试试验，以确保清洗对系统无损害、优化工艺条件(dl/t 801
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2010大型发电机内冷却水质及系统技术要求[s].北京:中国电力出版社,2010)。因此，评价空芯铜导线腐蚀程度和清洗效果是清洗小试试验的关键环节。
[0003]
材料表面检测常被用于评价铜导线腐蚀程度和清洗效果。以剖开后的空芯铜导线或从系统中冲洗出的腐蚀产物为检测对象，采用扫描电镜、能谱仪等大型仪器观测其表面微观形貌和测定其表面组成，通过腐蚀产物的分布情况和化学组成表征空芯铜导线的腐蚀程度。同时，通过对比分析化学清洗后的空芯铜导线与腐蚀空芯铜导线的微观形貌与化学组成，评价空芯铜导线化学清洗的效果(voboda r.deposits and corrosion in water
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cooled generator stator windings:part 1:behaviour of copper[j].powerplant chemistry,2018,20(5)；李良,刘国强,宋丽莎,等.发电机定子线棒堵塞问题分析及清洗预膜效果评价[j].清洗世界,2016,32(05):1
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6)。然而，材料表面检测得到的是空芯铜导线内表面局部腐蚀微观形貌和化学组成的信息，并不能从整体上反映空芯铜导线的腐蚀情况。在进行材料表面检测分析前，还需要经过空芯铜导线的剖管、观测试件喷金等预处理操作，操作比较繁琐。
[0004]
空芯铜导线膜层热阻可从整体上评价其腐蚀程度和清洗效果。金属铜与铜氧化物的热导率不同。当铜导线内表面存在氧化物膜层时，这层氧化膜层会产生比较大的传热热阻。在相同的换热条件下，内表面有不同厚度氧化膜的空芯铜导线所测得的膜层热阻不同。因此，根据空芯铜导线膜层热阻的大小可间接表征铜导线腐蚀程度和化学清洗效果。然而，目前尚无用于测定空芯铜导线膜层热阻的集成装置。


技术实现要素：

[0005]
针对背景技术中现存的技术问题，本实用新型提供一种发电机空芯铜导线膜层热阻测定装置，采用该装置，能够测定空芯铜导线的膜层热阻，并通过膜层热阻这一宏观指标从整体上评价空芯铜导线腐蚀程度和化学清洗效果。
[0006]
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0007]
一种发电机空芯铜导线膜层热阻测定装置，包括空芯铜导线试件、导线外侧油循环恒温系统、导线内侧水循环冷却系统和自动控制系统；其中，
[0008]
所述空芯铜导线试件，包含空芯铜导线、套装在空芯铜导线外部的套管、与空芯铜导线两端相连的直流电源；
[0009]
所述导线外侧油循环恒温系统，包含与套管两端通过管线相连的恒温绝缘油箱，恒温绝缘油箱内盛装绝缘油；
[0010]
所述导线内侧水循环冷却系统，包含内冷水水箱，所述内冷水水箱顶部和底部分别通过管线与空芯铜导线两端相连，且内冷水水箱底部与空芯铜导线相连的管线上安装有空芯铜导线试件进水流量检测传感器；
[0011]
所述套管两端与恒温绝缘油箱连接的管线上分别安装有套管进口油温检测传感器、套管出口油温检测传感器，所述空芯铜导线与内冷水水箱两端连接的管线上分别安装有空芯铜导线试件进水水温检测传感器、空芯铜导线试件出水水温检测传感器；
[0012]
所述自动控制系统，包含控制箱，所述控制箱用以控制本装置内部所有电气部件的启停以及采集传感器信号并计算空芯铜导线实时的膜层热阻。
[0013]
进一步地，所述内冷水水箱外部设置有恒温夹层，恒温夹层顶部和底部设置有进出口，本装置还包括恒温水箱，所述恒温水箱与所述恒温夹层的进出口相连。
[0014]
优选地，所述恒温水箱为不锈钢材质，控温精度
±
0.1℃；
[0015]
优选地，所述套管为有机玻璃管，所述有机玻璃管两端采用环氧树脂封闭，所述空芯铜导线套装在有机玻璃管内部且两端伸出有机玻璃管外。
[0016]
进一步地，所述内冷水水箱底部与空芯铜导线连接的管线上还安装有循环泵，所述循环泵出口设置有回流管线与内冷水水箱顶部相连。
[0017]
优选地，所述直流电源为低压直流电源。
[0018]
进一步地，所述内冷水水箱顶部与空芯铜导线连接的管线上还安装有蛇形冷凝管。
[0019]
优选地，所述蛇形冷凝管为玻璃材质。
[0020]
所述内冷水水箱为玻璃材质，外部设置有恒温夹层；
[0021]
所述循环泵，流量范围20～40l/min，扬程12～14m；
[0022]
所述铜导线试件进水流量检测传感器，计量范围0～10l/min；
[0023]
所述空芯铜导线，流通截面长7mm、宽2mm，长1.2m；
[0024]
所述直流电源，恒流模式，电流0～5a；
[0025]
所述恒温绝缘油箱，不锈钢材质，控温精度
±
0.1℃；
[0026]
所述温度检测传感器，型号为pt100，测温范围0～100℃。
[0027]
进一步地，所述空芯铜导的传热热阻计算公式为：
[0028][0029]
式中：
[0030]
r
ht
—空芯铜导线的传热热阻，m2·
k/w；
[0031]
a—空芯铜导线的外表面面积，m2；计算空芯铜导线的外表面面积时只需要知道空芯铜导线外径或外周长以及空芯铜导线的总体长度即可求得其外表面面积。
[0032]
g
r
—空芯铜导线试件进水流量，kg/s；
[0033]
c
p
—水的比热容，j/(kg
·
k)；
[0034]
t1、t2—空芯铜导线试件进水、出水水温，k；
[0035]
t1、t2—套管进口、出口油温，k；
[0036]
所述膜层的传热热阻＝受腐蚀的空芯铜导线传热热阻
‑
未受腐蚀或化学清洗的空芯铜导线的传热热阻。
[0037]
本实用新型具有以下有益效果：
[0038]
本实用新型模拟内冷水流速和空芯铜导线通电及换热条件，通过集成控制膜层热阻测定装置的各个组成部分，简化了试验测定的步骤，且可以根据实时的温度、流量及膜层热阻测定值判断试验的终点和对装置进行故障诊断。
[0039]
通过测定腐蚀空芯铜导线及其化学清洗后空芯铜导线的膜层热阻，可从整体上评价空芯铜导线腐蚀的程度、氧化物膜化学清洗的清洁程度，进而为决定空芯铜导线是否进行化学清洗、选择化学清洗工艺提供判据。
附图说明
[0040]
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步地说明。
[0041]
图1为本实用新型整体结构示意图；
[0042]
图2为本实用新型中空芯铜导线试件结构示意图；
[0043]
图中：1
‑
恒温水箱；2
‑
内冷水水箱；3
‑
循环泵；4
‑
空芯铜导线试件进水流量检测传感器；5
‑
空芯铜导线试件；51
‑
有机玻璃管；52
‑
空芯铜导线；53
‑
环氧树脂；54
‑
低压直流电源；6
‑
恒温绝缘油箱；7
‑
蛇形玻璃冷凝管；8
‑
控制箱；9
‑
内冷水水箱排气阀；10
‑
内冷水水箱底排阀；11
‑
循环泵进口阀；12
‑
循环泵出口阀；13
‑
循环泵回流阀；14
‑
空芯铜导线试件进水阀；15
‑
空芯铜导线试件出水阀；16
‑
空芯铜导线试件进水水温检测传感器；17
‑
空芯铜导线试件出水水温检测传感器；18
‑
有机玻璃管进口油温检测传感器；19
‑
有机玻璃管出口油温检测传感器。
具体实施方式
[0044]
实施例：
[0045]
如图1所示，本实用新型实施例提供一种发电机空芯铜导线膜层热阻测定装置，包括空芯铜导线试件5、导线外侧油循环恒温系统、导线内侧水循环冷却系统和自动控制系统。
[0046]
其中，如图2所示，空芯铜导线试件5包括空芯铜导线52、有机玻璃管51和低压直流电源54，所述空芯铜导线52用环氧树脂53封装于有机玻璃管51中，所述有机玻璃管51侧面设有恒温油进出支管，所述空芯铜导线52超出有机玻璃管51的两端与所述低压直流电源54的正负极接头，所述空芯铜导线52两端分别于内侧水循环冷却系统的循环冷却水进出水接头连接。
[0047]
再如图1，导线外侧油循环恒温系统包括恒温绝缘油箱6、有机玻璃管进口油温检测传感器18和有机玻璃管出口油温检测传感器19，所述恒温绝缘油箱6通过管道连接所述有机玻璃管51侧面的恒温油进出支管。导线内侧水循环冷却系统包括恒温水箱1、内冷水水箱2、循环泵3、空芯铜导线试件进水流量检测传感器4、空芯铜导线试件进水水温检测传感器16、空芯铜导线试件出水水温检测传感器7和蛇形玻璃冷凝管7。内冷水水箱2外部设置有
恒温夹层，恒温夹层上设置有进出口，所述恒温水箱1通过管道连接恒温夹层的进出口。所述内冷水水箱2底部出口通过管道依次连接循环泵3、空芯铜导线试件进水流量检测传感器4、空芯铜导线试件进水水温检测传感器16、空芯铜导线试件5、空芯铜导线试件出水水温检测传感器17、蛇形玻璃冷凝管7。所述循环泵3进出口分别设置循环泵进口阀11、循环泵出口阀12。所述空芯铜导线试件进水流量检测传感器4前端设置空芯铜导线试件进水阀14，所述循环泵出口阀11和空芯铜导线试件进水阀14之间设有回流管，所述回流管上设有循环泵回流阀13，所述蛇形玻璃冷凝管7与所述空芯铜导线出口之间设有空芯铜导线试件出水阀15。
[0048]
自动控制系统包括cpu及其扩展模块、触控屏及其相应的电气配件，远端控制恒温水箱1、循环泵3、恒温绝缘油箱6及低压直流电源54的启停，在线采集流量检测传感器及各温度检测传感器信号，根据膜层热阻计算式计算空芯铜导线52实时的膜层热阻。
[0049]
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。