本发明专利技术提出一种适用于凝汽器换热管振动实验装置及方法，搭建实验台架、空气激励系统和数据采集分析系统；所述的实验台架由工字导板、隔板、滑动支架、支架、导轨构成的基架，以及换热管、水箱构成，所述的空气激励系统空气流速是由风机、电机、通风管道产生的，其中风速是通过PLC来控制变频器，从而控制电机来实现的，所述数据采集分析系统对电涡流位移信号和空气流速参数值进行采集和分析处理，所述空气流速参数值包括风速值。本发明专利技术建立了空气激励和蒸汽激励间等效关系，在气流弹性振动的模拟实验中，用空气介质代替蒸汽，通过数据采集分析系统测定在模拟条件下凝汽器换热管的振动参数。数。数。
【技术实现步骤摘要】
一种凝汽器换热管振动实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种凝汽器换热管振动力学分析方法
，具体涉及一种凝汽器换热管振动实验装置及方法，搭建实验台架，采用空气激励系统代替实际蒸汽，测量将蒸汽等效成空气条件下换热管的振动特性。
技术介绍
[0002]凝汽器作为电力系统中的一种典型设备，其各方面性能受到了各国学者的广泛关注和研究。凝汽器的振动性能优劣，寿命长短直接关系着机组结构的运行效率。在工作状态下，由于凝汽器中流体的流动方向复杂多变，会导致工质沿换热管横向、纵向、旁通和泄漏等多个方向的流动，进而诱发换热换热管的振动。如果振动剧烈，将严重地损坏换热元件乃至引起整个结构破坏。凝汽器的换热管在实际工作时管内通循环冷却水水，外流高温的蒸汽，由于换热管一直处在的高温高压的恶劣环境下，导致换热管上难以直接布置传感器进行振动测试，无法获得换热管真实的振动特性。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种凝汽器换热管振动实验装置及方法，搭建实验台架，换热管在空气激励下的最大振幅测试是通过平台中空气激励系统模拟真实环境下蒸汽激励，通过采集到的涡流传感器信号分析在有激励源下换热管的振动特性。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]一种凝汽器换热管振动实验装置，包括实验台架、空气激励系统和数据采集分析系统；所述实验台架包括基架、换热管及水箱；所述换热管设置在基架上，所述水箱设置在换热管的两端；所述基架由工字导板、隔板、滑动支架、支架、导轨构成，所述隔板与滑动支架连接，所述滑动支架可在导轨上滑动，从而可以实现调整换热管隔板的跨距；
[0006]所述空气激励系统包括风机、电机和通风管道；风速、温度、压力测量仪器设置在通风管道下方管口内；被测换热管段安装在通风管道下方；
[0007]所述数据采集分析系统对电涡流位移信号和空气流速参数值进行采集和分析处理，所述空气流速参数值包括风速值，温度值和绝对压力值，由风速、温度、压力测量仪器产生，所述电涡流位移信号由涡流传感器产生，所述涡流传感器有3个均设置在换热管下方。
[0008]进一步的，所述3个涡流传感器四等分的分布在被测换热管段下方；
[0009]进一步的，所述风速值是采用间接测量，通过平均式风速测片来获得管道的差压值，然后通过伯努利方程来计算风速值，温度和绝对压力采用直接测量；
[0010]进一步的，风速调节是通过PLC调节变频器，从而控制电机来实现的。
[0011]一种装置的凝汽器换热管振动实验方法，包括如下步骤：
[0012]步骤一：将滑动支架置于换热管下方，在换热管测点对应位置下方固定涡流式位移传感器，调整涡流传感器高度与换热管距离1mm左右；
[0013]步骤二：进行涡流传感器校准工作，得到涡流传感器位移与电流信号的线性关系；
慢慢转动涡流传感器螺杆，将涡流传感器探头均贴于换热管下方；对于每个涡流传感器，转动涡流传感器螺杆，增大探头与换热管距离，分别在距离为0.4mm、0.6mm、0.8mm时按下涡流传感器校准系统的采集按钮，获得在三个位移下涡流传感器测得的电流值，完成涡流传感器的校准工作；
[0014]步骤三：如果有注水需求，在换热管两端的水箱中注入纯净水，直到水箱中水面没过换热管最上层管口，检查是否漏水，从而保证了换热管中注满水，空管实验则跳过该步骤；
[0015]步骤四：进入数据采集分析系统，观察涡流信号情况，对涡流传感器进行调整，将涡流传感器都调整至位移最佳，开启风机，用风速测量仪测通风管道出口至管子上方的平均空气流速，根据空气模拟湿蒸汽流动过程的转换计算等效风速，通过PLC控制平均风速待空气流稳定后完成数据采集；
[0016]步骤五：进入空气激励系统，对换热管有空气激励情况下所采集数据进行读取，处理分析后可求得在对应风速下时换热管的最大振幅。
[0017]进一步的，空气模拟湿蒸汽流动过程的转换计算公式为：
[0018][0019]式中：下标s—蒸汽工质；
[0020]下标a—空气工质；
[0021]W—工质流速，m/s；
[0022]ρ—工质密度，kg/m3。
[0023]基于能量守恒定律，在不影响换热管固有频率及振动特性的前提下，作用在换热管的流体介质动能一致，因而可用等效流速的空气流模拟汽轮机湿蒸汽排汽，通过计算转换得：与湿蒸汽相对应空气的等效流速：W
a
＝W
s
(ρ
s
/ρ
a
)
0.5
。
[0024]本专利技术具有的有益效果是：
[0025](1)本专利技术方法可以对比换热管不同尺寸、材料、隔板间距等因素对换热管振动的影响规律；
[0026](2)本专利技术方法可以对比换热管在管内有无注水及不同风速激励下振动特性；
[0027](3)本试验方法可以根据空气激励和蒸汽激励间等效换算关系，更加真实的获得实际汽轮机蒸汽状态下换热管的振动特性；
[0028](4)本专利技术考虑到目前工程上没有较为成熟的技术测量蒸汽作用下换热管的振动状态，结合工程上的实际要求，搭建有效的空气激励系统及实验台架，并建立空气激励和蒸汽激励间等效关系，能够更加精确测试出换热管在模拟实际蒸汽工况作用下的振动特性。
附图说明
[0029]图1换热管振动测试示意图；
[0030]图2实验台架示意图；
[0031]图3传感器安装位置图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对
技术实现思路
作进一步说明：
[0033]本专利技术实验装置如图1所示包括实验台架、空气激励系统、数据采集分析系统。在空气激励实验中，需布置成换热管6与实验台架中间的隔板2可在导轨5上滑动，从而可以实现调整换热管隔板的跨距，对最下排的单根换热管进行振幅测量。在本专利技术中，通过与湿蒸汽相对应空气的等效流速，来分析换热管在注水和空管情况下的振动特性。
[0034]所述的实验台架示意图如图2所示，由基架、换热管6及水箱7构成。其中基架由工字导轨1、隔板2、滑动支架3、支架4、导轨5构成，中间滑动支架3可在导轨5上滑动，以调整换热管隔板跨距。
[0035]所述的空气激励系统，空气流速是由风机8、电机9、通风管道10来产生的，其中风速是通过PLC来控制变频器，从而控制电机8来实现的。空气流速参数值测量系统由平均式风速测片、差压变送器、温度传感器、绝压传感器来实现风速、温度、绝对压力值的测量，通过引线将信号传回中央控制台，实现风速及压强的读取，其中被测换热管直接安装在出风口里面，这样保证由风速传感器测量的风速就是换热管上的风速。
[0036]所述的数据采集分析系统主要由涡流传感器与基于LabVIEW开发的数据采集模块、数据处理模块、图形显示模块以及数据管理模块组成；用于对电涡流位移信号、风速压差信号、空气温度信号进行采集和分析处理。在出风口中跨换热管下面放置3个涡流传感器，其中1号传感器位于中跨，2号本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种凝汽器换热管振动实验装置，其特征在于：包括实验台架、空气激励系统和数据采集分析系统；所述实验台架包括基架、换热管(6)及水箱(7)；所述换热管(6)设置在基架上，所述水箱设置在换热管(6)的两端；所述基架由工字导板(1)、隔板(2)、滑动支架(3)、支架(4)、导轨(5)构成，所述隔板(2)与滑动支架(3)连接，所述滑动支架(3)可在导轨(5)上滑动，从而可以实现调整换热管隔板(2)的跨距；所述空气激励系统包括风机(8)、电机(9)和通风管道(10)；风速、温度、压力测量仪器设置在通风管道(10)下方管口内；被测换热管段安装在通风管道(10)下方；所述数据采集分析系统对电涡流位移信号和空气流速参数值进行采集和分析处理，所述空气流速参数值包括风速值，温度值和绝对压力值，由风速、温度、压力测量仪器产生，所述电涡流位移信号由涡流传感器产生，所述涡流传感器有3个均设置在换热管下方。2.根据权利要求1所述的凝汽器换热管振动实验装置，其特征在于：所述3个涡流传感器四等分的分布在被测换热管段下方。3.根据权利要求1所述的凝汽器换热管振动实验装置，其特征在于：所述风速值是采用间接测量，通过平均式风速测片来获得管道的差压值，然后通过伯努利方程来计算风速值，温度和绝对压力采用直接测量。4.根据权利要求1所述的凝汽器换热管振动实验装置，其特征在于：风速调节是通过PLC调节变频器，从而控制电机(9)来实现的。5.使用如权利要求1
‑
5任意一种装置的凝汽器换热管振动实验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将滑动支架(3)置于换热管(6)下方，在换热管(6)测点对应位置下方固定涡流式位移传感器，调整涡流传感器高度与换热管(6)距离1mm左右；步骤二：进行涡流传...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶新茂，吕思聪，王景富，詹腾腾，李昂，郭亮，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：
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