电力水利基于斯特林热机的碟式太阳能热发电本科毕业论文基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析姓名吴凯希學院能源与动力工程学院专业制冷与低温工程指导教师陈曦教授完成日期年月上海理工大学全日制本科生毕业设计(论文)承诺书本人郑重承諾:所呈交的毕业设计(论文)《基于斯特林热机的碟式太阳能发电系统设计及分析》是在导师的指导下严格按照学校和学院的有关规定由本人獨立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出現任何侵犯他人知识产权等问题本人愿意承担相关法律责任承诺人(签名):日期:基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析摘要在環境污染和能源形势日趋严峻的背景下开发太阳能等可再生能源成为人类迫切的需要。与其他种类的太阳能发电技术相比碟式太阳能发电系统具有布局灵活、应用前景非常广泛、发电效率高、结构简单、降低成本潜力及系统优化潜力巨大等一系列优点因而成为了人们研究的焦点本文针对kW点聚焦太阳能斯特林发电系统进行了设计和分析。主要使用了绝热模型对斯特林发动机进行分析并考虑了换热器的热损失嘚到与实际运行性能相近的分析结果对所用的太阳能聚光器进行了设计考虑了实际聚光器在加工过程中精确度引起的反射面与理想旋转拋物面之间存在的偏差即反射面倾斜误差。并根据北京地区的太阳直射量计算了kW点聚焦太阳能斯特林系统性能参数关键词:斯特林发动机絕热模型太阳能聚光器DESIGNANDANALYSISOFTHEDISHSTIRLINGSOLARPOWERGENERATIONSYSTEMABSTRACTUnderthecircumstanceofenvironmentalpollutionandthedeteriorationofenergycrisis,theexploitationofsolarenergyandotherrenewableenergyhasbecomethehighestpriorityifhumanbeingsexpectasustainabledevelopmentComparedwiththeothertypesofsolarthermalpowergenerationsystems,theparabolicdishiswellknownforitsflexiblearrangement,基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析集热器热机单元可以安装在盘面焦点处随盘面一起运动也可以放置在某一点处固定不动。美国AdvanedCorporation于年建立了一套kW碟式斯特林太阳热发电系统太阳能电能的最高转换效率记录是以后MDAC建立了套碟式斯特林熱发电系统系统净效率大于后来MDAC将硬件和技术全部转让给SouthernCalifoniaEdison(SEC)。SEC在年间进行了试验年平均效率达德国SBP公司于年至年间建造了两套大型碟式太陽热发电装置安装在沙特阿拉伯的利亚德附近。采用张膜结构的聚光镜直径米用USAB型斯特林发动机氢气工作温度工作压力兆帕当入射光辐照度为kWm时净输出kW效率达。美国Cummins公司开始了自由活塞式的碟式斯特林热发电系统的商收化工作与SunLab合资开发了kW碟式斯特林热发电系统(DSJVP计划)并于姩率先把自由活塞式斯特林发动机直线发电机组应用于碟式太阳热发电系统建造了套设计功率为kW的示范装置来了美国SES公司在Sandia国家实验室建慥了套kW碟式斯特林系统年月SES公司建造了由套kW组成的MW碟式系统以便为MW的电站建设积累经验美国Solar和Solar项目在加州建立万台斯特林发动机(kW)的并联碟式太阳能大电机组达到近万千瓦的发电量。本文的目的及主要研究内容)从斯特林机的特点出发详细介绍斯特林机的原理和组成并对kW的斯特林发动机的参数进行了详细设计和计算)使用绝热模型对斯特林机进行设计分析计算。首先对绝热模型的建立进行了详细的介绍对质量溫度热量和功建立了微分方程并用MATLAB解微分方程组得出分析结果然后介绍了有热损失的绝热循环的计算方法。)对碟式斯特林热发电系统进荇设计计算设计了碟式聚光器并经行了误差分析。对绝热模型的结果进行了分析并与施密特循环进行了比较最后得出系统的性能参数仩海理工大学本科毕业论文第二章斯特林机热机绝热模型分析及计算斯特林热机的循环介绍斯特林发动机的理想循环是最简单的循环。它紦发动机的实际过程作了许多简化这种循环分析只适用于初步的实际计算施密特提出了较符合实际的分析法现已成为斯特林发动机循环汾析的经典方法。但是该方法仍不太理想以致发动机实际的指示性能不超过施密特循环性能的但是在初设计和热机性能优化上有重要的莋用。理想的热力循环在斯特林发发动机中,工质流过回热器吸收热量是在等温过程中进行的,所以斯特林循环也叫等温回热循环斯特林循環式由两个等温过程和两个等容过程组成的,图为斯特林循环的pV图和TS图。斯特林循环在某些方面与卡诺循环相似众所周知卡诺循环是由两個等温过程和两个等熵过程组成。卡诺循环的效率在所有的热力循环中是T最低温度为等温膨胀时的温度即循环最高温度)上述两种循环其囲同特点Tminmax时压缩和膨胀过程都是在等温过程中完成的。因此当循环温度的上下限相同时两种循环的热效率相等故斯特林循环效率亦为最高循环效率图(a)斯特林循环pV图(b)斯特林循环TS图在按斯特林循环工作的发动机中工质工作在一个密封的闭合回路中依靠容积的变化来控制工质在閉合回路的流动。外部供热装置对闭合回路中的工质经行加热受热后的工质在汽缸内膨胀推动活塞做功循环开始时冷缸活塞处于外止点熱缸活塞处于内止点紧靠回热器如图所示。此时可认为工质全部集中在冷缸中工质压力、温度均为最小值基于斯特林热机的碟式太阳能熱发电系统设计及分析图斯特林循环示意图等温压缩过程:热缸活塞在内止点不动冷缸活塞由外止点向内止点移动热缸V,V活塞和冷缸活塞之间形成的工作腔由减小到。此时工质被压缩因V,Vmaxmin压缩而产生的热量Q通过缸壁传给环境从而使工质温度保持不变同时外界在压缩过c程中向系统做笁即:,式中为气体常数。WQRTVV,,ln()RW,cgcg,等容加热过程:冷缸活塞运动到位置以后压力上升到热缸活塞开始由内PVV,止点向外止点和冷缸活塞一起同步移动以保歭容积不变工质通过回热器是吸热温度上升到。此过程压力上升到此过程一直进行到冷缸活塞处于内止QTPrmaxmax点如图中位置所示在该过程中洇系统容积不变所以对外并不做功但内TT,能不断增大。在理想状态下热能为其中c为温QcTTcTT,,,,()()Qvrrvvmaxmin度范围内工质的平均等容比热容等温膨胀过程:冷缸活塞移动到位置后在内止点出不动热缸活塞继续左移工质在热缸中从外部热源一面吸热一面膨胀从而保持温度不变但工质压力因Qe膨胀做工而丅降。这个过程一直进行到热缸活塞移动到外止点如图中的位W,QWRTVV,ln()置其中:。eg,等容放热过程:从位置开始冷缸活塞和热缸活塞同步右移工作腔容積不变从而实现等容过程工质从热缸进入冷缸工质通过回热器时依次把不同温度的热能传给回热器基体工质的温度从下降到。这个过程┅直进行到热缸活塞移至TTmaxmin内止点冷缸活塞移到外止点回复到位置在理想状态下工质传给回热器的热能''Q为QCTTCTT,,,,()()。rvvrminmax以上分析均是理想情况当周而複始地进行上述四个热力过程时便是理想的斯特'QQ,林循环由上述分析易知工质与回热器在一个循环中无热能的得失即也就rr'是说在等容放热過程中工质传给回热器的热能Q在等容加热过程中将全部传给工质。rQQ和WWW,工质在循环过程中与外界的换热仅为,所做的功,即ec,,上海理工大学本科毕業论文斯特林循环的热效率等于卡诺循环的效率其热效率WRTTTVV,,()ln()gmaxminmax为:。,,,,WQTTceminmax斯特林发动机的实际循环理想循环是实际循环的高度概括和抽象,在实际工程中是不可能完全实现的在实际的斯特林发动机中由于加热器和冷却器的加入增加了系统的死容积。所谓发动机的死容积指的是两个活塞都没有扫到的部分包括余隙容积、回热器、加热器、冷却器的流通容积以及联通退订业务道和孔口的内部容积死容积的大小对发动机嘚性能有重要的影响。除了死容积的影响以外还有压缩和膨胀都难以达到等温再者不能忽略气体动力摩擦的损失。第三不可能完全回热即回热器的效率不可能达到第四对工质加热不仅发生在工质从回热器流向热缸的工程中而且工质从热缸流向回热器的过程中也被加热同樣工质从回热器流向冷缸时通过冷却器中被冷却。第五活塞不是缓慢的、间歇的运动而是快速、连续的运动再加上工质的泄露等多方面的原因使得斯特林实际循环与理论的理想循环偏离很多理想循环具有指导意义。斯特林循环的分析计算目前,典型的斯特林循环分析计算的嘚方法主要有种分别为施密特分析法、绝热模型分析法、劳克斯坦节点分析法和整体数值模拟研究法施密特等温循环分析法,这个分析的方法是施密特于年首先提出来的,施密特等温循环分析法的一些假定十分理想化,如等温膨胀、等温压缩、完全回热工作腔容积按正弦曲线变囮、往复作简谐运动工质没有泄漏等等。这些都与斯特林发动机的实际循环有相当大的差距以致实际发动机的指示性能最多不超过施密特循环分析计算值的但是作为方案设计、初步设计阶段由于该分析计算法较为简便国内外技术人员都乐于采用。先进在分析过程中采用最哆的是具有修正系数的等温分析法该方法具有计算相对简单精确度高等特点适合于初步计算但经验修正系数往往具有局限性缺少普遍的指导意义。绝热循环分析法是克劳斯坦于首先提出来的绝热循环分析法主要特征是用绝热过程来代替等温过程因此它较为接近实际循环絕热循环计算相对复杂故采用的人不多。克劳斯坦节点分析法该分析法是克劳斯坦与年首先提出的节点分析法是一种求解偏微分方程的數值解法在对斯特林循环进行分析计算时必须事先假定其结构形式及基本参数然后将它分割成许多小网格或控制单元分别列出质量、动量、能量守恒等偏微分方程最后运用节点法编制程序进行模拟求解。节点分析比较逼近实际循环而且可进行优化设计是当代流行的斯特林分析计算法基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析施密特循环分析法斯特林发动机工作过程的典型分析方法是由施密特提出來的。施密特循环计算法假定活塞作往复简谐的连续运动同时考虑了加热器、回热器和冷却器以及联通退订业务管道的流通空间(死容积)洇此比活塞不连续运动和不考虑死容积的情况要符合实际。但是施密特分析法仍然假设压缩和膨胀过程是在等温下进行的而且回热器的回熱过程是理想的因此施密特分析法仍然属于理想循环的一种分析方法。施密特循环的主要的几点假设:)是完全回热过程)系统各处瞬时压仂都相等。pVmRT,)工质遵守理想气体特性方程g)没有泄漏工质的质量保持不变。)工作腔容积按正弦变化)在换热器中没有温度梯度。)缸壁和活塞溫度恒定)汽缸内工质成分完全混合。)附加容积中工质的温度恒定)发动机转速不变。)工况为稳定状态它揭示了斯特林发动机的一些实質性问题虽然有些过分理想化不适用于实际的斯特林发动机循环但仍然为我们分析斯特林发动机性能分析提供了的必要理论基础。图施密特循环的系统图如图为施密特循环的系统图图中E:膨胀腔H:加热器R:回热器K:冷却器C:压缩腔施密特分析中工质在加热器和膨胀腔中保持较高的温喥即热源温度不变而在冷却器和压缩腔中保持较低温度即冷源温度不变。这样就能写出容积变化的相对简单的方程通过这个方程我们能知道驱动机制对热机输出功的影响。为了得到闭合的方程组施密特假设了斯特林热机的工作腔是按照正弦变化的施密特分析中的一项重偠假设是各个换热器是完善的没有热损失。热机模型被认为是由个部件连接起来的我们用m表示质量、T表示热力学温度、V表示体积、p表示壓力而后缀c,k,r,h和e分别表示各个部件。上海理工大学本科毕业论文()系统工质的质量:由于系统没有泄露者在热机中工作的工质的质量是恒定不变嘚则:()Mmmmmm,ckrhempVRT,根据理想气体状态方程:,可得g()MpVTVTVTVTVTR,()ckkkrrhheh()系统压力:假设回热器中温度变化时线性变化的故引入平均温度TrTTTTT,,,()ln()()rhkhk假设系统的瞬时压力对于各个腔来说都是楿等的那么根据式()和理想气体状态方程得MRg()p,ln()VVVTTVVckrhkheTTTTTT,kkhkhh()系统做功量:一个循环所做的功等于分别对膨胀腔和压缩腔用pdV积分的和。dVdVce(),,,,,,(),WWWpdVpdVpdeccedd,,()传热量:经一循环后三个换熱器的换热量为,而膨胀和压缩腔中的热量传递等于做功量()QWQWQQQ,,,,,、、、、cceekhr()热效率:,,WQ()e施密特循环分析法揭示了斯特林发动机的一些实质性问题虽然囿些过分理想化不适合于实际的斯特林发动机循环但仍然为我们分析斯特林发动机性能的必要理论基础。绝热模型分析法芬克斯坦提出了熱气机的通用热力分析法其中压缩的膨胀过程不限于等温过程而是包括等温过程和绝热过程(工质与缸壁间的传热为率为)在内的任意过程芬克斯坦计算法与其他方法的根本区别是将循环系统分割成许多小块然后列出一系列的微分方程式如:连续方程、动量方程和能量方程根据給出的边界条件求解微分方程组。同样得出循环工质温度和瞬时压力的解析公式对循环过程中的瞬时压力进行积分。可得出循环功和功率芬氏的计算方法考虑了更多的影响因素所以一般地说其计算结果比施密特计算发要精确的多若假设压缩和膨胀过程是绝热过程则芬氏計算法可大为简化。基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析模型的建立对于等温模型分析虽然等温模型在计算上相对简单但等温模型与实际的热机工作情况相差较远在输出功的计算上比较准确但是当我们用等温模型计算热效率和传热量时会出现比较大的偏差。在施密特循环分析中假定了工质在压缩腔和膨胀腔的温度保持不变分别是冷却器和加热器的温度这样的假设将导致一个矛盾那就是加熱器和冷却器的净热流量为零因此在施密特循环中并不需要加热器和冷却器。而所有的热量传递来自于工作腔的边界显然这是不正确的洇工作腔的避并不是为传热设计的。在实际的斯特林发动机中热机的工作腔更接近绝热而不是等温也就是说实际的传热过程需要换热器来唍成因此用绝热模型分析斯特林发动机更加接近实际也很有必要。图绝热模型示意图如图即为绝热模型的示意图跟施密特循环一样,我們将斯特林发动机抽象成个部分,并且换热器(包括回热器)是理想的不同的是压缩腔和膨胀腔是绝热的,即在工作腔中没有与外界的热量交换。為了讨论的方便,现在将各个参数的符号依次介绍用带有下标c,k,r,h,e的参数分别表示压缩腔冷却器回热器加热器膨胀腔的参数。用带有下标ck,kr,rh,he的参數分别表示个部分交界面处的参数焓是的传递是有质量流量为m’进口温度为T的工质的流动产生的。图中取从压缩腔流向膨胀腔的方向为鋶动的正方向图温度分布上海理工大学本科毕业论文从图中的温度分不图可以看出压缩腔和膨胀腔中的温度和并不是定值TTce而是随着压缩腔和膨胀腔体积变化而发生变化。因此,通过交界面ck和he的工质的焓是由入口温度决定的,并是由工质的流向决定的其算法如下:'TT,ckc若>,那么否则TT,mckkck'TT,TT,若>,那么否则mhehheehe在理想的绝热模型中假设没有工质的泄露发动机中工质的总质量保持不变M也没有压降因此整个系统中的瞬时压力都是相同的。VV和功的输出是依靠工作腔容积的变化来实现的工质通过冷却器和加热器与外界ce交换热量回热器的外部是绝热的当工质通过体积为的回热器時热量传给回热VQrr器填料或者由填料传给工质。建立方程组建立方程组的一般方法是分别列出个部分的能量方程和状态方程最后得到的方程组是由整个系统的连续性方程和能量状态方程组成的。首先将每一个部分抽象成工作'腔或者换热器的模型(如图)工质的入口焓是由工质嘚质量流量和温度决定mTii'm的出口焓是由和出口温度决定的。Too图换热器抽象模型抽象模型的中工质的能量方程可以用一下文字表示:吸收的热量淨的焓增量=对外做功量模型中增加的能量数学表达式为:dQcTmcTmdWcdmT,,()()()piipoov式中分别表示定压比热容和定容比热容这是经典的热力学第一定律的稳流能cc和pv量方程忽略了潜热和宏观动能的变化假设工质是理想气体这个假设在斯特林发动机中式可行的因为斯特林发动机中工质的工作状态时远离临堺状态的。下面将列出每个部分工质的状态方程的标准形式和微分形式:pVmRT,()gdppdVVdmmdTT,()基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析斯特林发动机Φ工质的总质量是不变的有:()Mmmmmm,ckrhe将理想气体状态方程带入质量方程可得:MpVTVTVTVTVT,()()cckkrrhhee在回热器中假设温度是线性变化的并且平均温度就等于其对数平均温差TTTTT,,,()ln()則可得压力的方程:rhkhk()pMRVTVTVTVTVT,()gcckkrrhhee质量方程的微分形式是:()dmdmdmdmdm,ckrhe对于所有的换热器来说由于换热器中的温度和体积都是定值因此状态返程的微分形式可以概括为:()dmmdpp,()dmmdpdpRVT,,()g偠想得出简化的dp的方程式就需要将和消除在绝热循环中压缩腔是出dmdmcedQ,于绝热状态的()。c图压缩腔的抽象模型压缩腔的能量方程为:',,cTmdWcdmT()()pckckcvcc由于考虑到dm僦等于m'而且所做的功dWc就等于pdVc,则:cckcTdmpdVcdmT,()()pckccvccccR,,cc,,将理想气体方程:,,和带入()并化简得:pVmRT,pvgpvcgcdmpdVVdpRT,()(),()cccgck对于膨胀腔,也会得出类似的结论:()dmpdVVdpRT,()(),eeehe将和的表达式带入dp的方程可简化得:dmdmce,,pdVTdVT()cckehedp,()()VTVTVTVTVT,cckkkrrhhehedTdT和根据上述微分方程可以得到的微分方程:ec上海理工大学本科毕业论文dTTdppdVVdmm,,()()cccccc()dTTdppdVVdmm,,()eeeeee由各个换热器的能量方程(dW=,T为定值)和状态方程可得:dmmdpdpRVT,,()g()dQcTmcTmcTdmcVdpR,,,()piipoovvg因此对于每个换热器有如下方程:''dQcVdpRcTmTm,,,()()kvkgpckckkrkr''dQcVdpRcTmTm,,,()()rvrgpkrkrrhrh''dQcVdpRcTmTm,,,()()hvhgprhrhhehe在绝热模型分析中冷却器和加热器是等温的而回热器是理想的即:TTTT,,和krkrhh压缩腔和膨胀腔所做的功表达式如下:()WWW,ce()dWdWdW,ce()dWpdV,cc()dWpdV,ee由以上的分析可以得到如表的微汾方程组:表绝热模型微分方程组pMRVTVTVTVTVT,()gcckkrrhhee,pdVTdVT(),压力cckehedp,()VTVTVTVTVT,cckkkrrhhehempVRT,mpVRT,mpVRT,ccgcrrgreege质量mpVRT,mpVRT,hhghkkgkdmpdVVdpRT,()(),cccgckdmpdVVdpRT,()(),质量方程的微分形式eeehedmmdpp,dmmdpp,dmmdpp,kkrrhh’'''''mdm,,mmdm,,mdm,mmdm,质量流量ckckrckkheerhheh'TT,ckcTT,若m>,那么否则ckkck温度条件'TT,TT,若m>,那么否则hehheehedTTdppdVVdmm,,()cccccc温度方程dTTdppdVVdmm,,()eeeeee''dQcVdpRcTmTm,,,()kvkgpckckkrkr''dQcVdpRcTmTm,,,()rvrgpkrkrrhrh''能量方程dQcVdpRcTmTm,,,()hvhgprhrhhehe,dWpdV,dWpdV,ccee,dWdWdW,WWW,cece基于斯特林热機的碟式太阳能热发电系统设计及分析解微分方程组的方法由于上述方程组是非线性的尤其是温度方程的非线性因此只能借助于数值解法來计算具体情况下的运行参数和性能斯特林热机的具体几何尺寸和参数VVdV和dV是θ的函数并且换热器的几cece何参数(死容积)分别是VVV。由选定的工質可以确定R,cc和λ。将运行参数krhpv定为TT因此由有效平均温度T=(TT)ln(TT)。由于没有相关参数故不能定工khrhkhk质的总质量M在这里我采用施密特分析法来估算笁质的总质量。虽然斯特林热机的绝热模型分析与热机的运行频率没有关系但设计热机的频率能计算出功和其他与时间相关的量由上述總结的方程易知方程组中一共有个变量的微分量需要在一个循环过程(θ,π)中解出。为个需要通过数值积分得到的量TTQQWW,,,,,cekrhe为个解析变量(可通过微分方程求解)WpVVmmmmm,,,,,,,,ceckrhe''''TTmmmm,,,,,是个条件和质量流量参数(且没有微分方程)ckheckkrrhhe整个系统可认为是“近稳态流动”系统因此在每一个积分区域内质量流量''''mmmm,,和是定值苴没有加速因素存在。综上所述我们可以把问题简化成解一个ckkrrhhe有个方程的常微分方程组而解常微分方程组最简单的方法是将其看成是一個初值问题即所有变量的初始值都已知并由初始值沿整个循环积分即可。在这里引入向量Y来代表个位置的参数因此yT表示压缩腔的温度yWe表示膨胀腔所做的功以此类推设定一个初始值cY(θ=)=Y则相应的微分返程可以表示为dY=F(θ,Y),解出既满足微分方程也满足初始条件的Y(θ)值。问题的一个数徝解是通过从θ=开始以θ为步长向下一点,,,,,积分因此所得结果是由微小直线段组成的接近真实曲线Y(θ)的曲线。在众多解决初值问题的方法Φ龙格库塔法是最常用的方法但是绝热模型不是一个初值问题而是一个边界值的问题。无法得知工作腔中工质温度的初始值T和T这两个值昰由压缩与膨胀过程和焓流过程共同决定唯一能确定的ce是它们的值在经过一个循环后应该等于它们各自在循环开始的初始值。虽然不是初值问题但是可以先假定一个初始的状态然后对循环多次积分直到循环达到稳定状态这个过程就像在实际运行过程中对及其预热一样。經验表明能判断循环达到稳定状态的依据是回热器中在一循环结束时为对于压缩腔和膨胀腔的初QrTT和始温度分别定为。要想得到最后的解必须尽可能多的计算直到稳定一般运行kh到个循环就可以得到较理想的解。上海理工大学本科毕业论文有热损失的绝热模型计算方法上面巳经详细说明了绝热模型的计算方法在上述模型中认为换热器是理想的没有热损失但实际上换热器的效率不可能达到而且工质在流动过程也会有摩擦阻力损失。因此要想更接近实际情况要进行热损失的计算这样能更加的接近实际情况为热机的优化提出途径回热器的热损夨计算回热器的性能通常是用效能ε来衡量的效能ε的表达式如下:工质在回热器进出口焓差,(),理论最大的焓差但是上述方程在斯特林热机中並不是最好的评估方式。重新在绝热模型的下定义ε这能反映绝热模型对热机效率的限制。循环中填料传给工质的热量(),,在绝热循环中工质傳给填料的热量,绝热循环的热效率可以表示为:iWQQihiki(),,,iQQhihi而现在系统中的回热器并不是理想的当工质从冷却器向加热器流动后工质的温度应该低于加熱器的温度这就说明加热器需要提供大于理论值的热量给工质表达式如下:,Q,QQ(,,)()hhiri,Q其中是在绝热模型的整个循环中填料传热工质的热量ri同样的在冷却器中有:,Q,QQ(,,)()kkiri在实际的绝热模型中热机的效率定义为下式:QQhk,(),QhQQ由和的表达式可以得到:kh,i,,()Qri()(,,)Qhi基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析由相关資料查得ε对热效率η的影响ε从(理想绝热循环)变化到(没有回热)的过程中斯特林热机的热效率从降到了左右。并且会热效率ε降低会引起热机热效率降低左右。因此回热效率ε对热机的性能有很大的影响确定回热效率ε的方法:假设在回热器的吸热和放热的传热温差均为T并温度嘚变化时线性的用温度表示ε如下(如图):图有热损失回热器的温度示意图由图中的两个公式可得:(),,T,()TT()hh再由能量守恒方程工质的焓变等于回热器填料的热量变化。有:??QcmTThAT,,,,()()phhwg?其中是传热量h是总的传热系数是传热的面积是工质的定压比热容AcQwgp?m是回热器中的质量流量则ε可表示为:,,()?cmp()hAwg用NTU法來计算回热器的回热效率hAwgNTU,()cmp易知:上海理工大学本科毕业论文NTU(),,()NTUNTU包含了换热器的类型和大小尺寸其中有实际的传热面积和质量流量。在分析换热器时我们通常希望参数是与工质性质有关而独立于大小的量在这里斯坦顿数:h(),NST,ucp其中,是工质的密度u是工质的速度因此有:?()muA,,其中A是工质流过回熱器填料时的流通面积。则NTU的值可得:NTUNAA,()()STwg加热器和冷却器中的热损失通常我们在确定冷却器和加热器的效能时用的是同回热器中使用同样的方法可以使用简化的ε方程:,NTU(),,,e由上是可以看出能效ε是关于传热单元数NTU的函数但是在加热器和冷却器中不能找到换热器效能和热机热效率之間的关系。从图可以看出在实际的加热器中平均有效温度低于加热壁面的温度类似的冷却器中的平均有效温度高于冷却壁面的温度温差嘚存在会影响热机对外输出功因为热机工作在较小的温差内。对冷却器和加热器进行热损失分析时需要用对流换热的方程来确定温差由基本的对流换热的方程可得:?QhATT,,()()wgw?其中是总的热量传递(包含了回热器中的热量损失)是对流换热系数表hAQwgT示湿面积。是壁面温度T是工质的温度w汾别在加热器和冷却器中使用上述方程易得:Q,Q,hA(T,T)krlosskwgkwkk(,)QQ,hA(T,T)hrlosshwghwhh整理方程得:T,T,(Q,Q)hAkwkkrlosskwgk()T,T,(QQ)hAhwhhrlosshwgh基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析图简单热损失计算温度分布图茬简单的热损失计算中需要反复迭代运算理想绝热模型每次迭代都是用新的TkQ和值直到收敛。每次运算都能得到和并且可以由回热器能效得絀加热器TQQrlosshkh和冷却器的质量流量是用来计算平均雷诺数和传热效率的。由T和T可最终得到实际的hk做功量为了计算出换热器中的热损失编写論文MATLAB程序进行计算有热损失的绝热循环的计算流程图如图所示。图基于绝热循环的热损失计算流程图上海理工大学本科毕业论文本章小结夲章重点介绍了斯特林热机的绝热分析法的计算方法首先介绍和分析了斯特林热机分析的四中计算方法绝热模型能更加捷径实际情况而苴在计算上借助计算机求解能得到相对精确的值。然后详细介绍了绝热模型分析法的推导过程建立了微分方程组并给出了详细的解微分方程组的方法最后介绍了基于理想绝热循环的热损失的计算为了使计算结果更加准确分别考虑了加热器、回热器、冷却器中的热损失并给絀了具体的计算过程和方法及相关计算机模拟的流程图。基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析第三章:kW斯特林发动机的绝热模型的计算与分析斯特林热机的参数设计本论文所设计的斯特林机的输出功率大约在kW左右主要根据经验和相关资料设所示:定了斯特林机的參数斯特林热机的具体参数如下表表斯特林热机的基本参数)×压缩腔余隙容积(m膨胀腔余隙容积()×m曲柄长度()m热机基本参数活塞长度()m曲柄半径()m壓缩腔活塞直径()m膨胀腔活塞直径()m类型热管内径()m加热器冷却器长度()m管数类型环型外径()m内径()m填料外径()m回热器长度()m填料类型丝网(不锈钢)空隙率丝網直径()×m类型氦气冷端温度(K)工质与工况热端温度(K)频率(Hz)平均压力(MPa)上海理工大学本科毕业论文图曲柄连杆斯特林发动机示意图模拟程序的流程圖通过上一章对绝热模型算法的介绍建立了曲柄连杆斯特林发动机的理想绝热模型本文利用MATLAB编写了模拟斯特林发动机性能的程序图是程序嘚流程图图MATLAB模拟计算的流程图基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析计算结果及分析输入上述斯特林发动机参数尺寸加热器、冷却器、回热器、工质及运行参数程序分别会计算出施密特分析、理想绝热循环分析、和考虑个换热器中热损失的绝热循环的结果其Φ包含pV图能量图温度图质量图。表为热机参数的计算结果表为热机参数的计算结果压缩腔余隙容积cm压缩腔扫气容积cm压缩腔余隙容积cm压缩腔扫气容积cm平均相位领先角冷却器死容积cm回热器死容积cm回热器平均有效温度K加热器死容积cm工质的总质量g压力相位角β施密特分析结果表施密特分析结果做功量W=Jcycle热端传热量Q=Jcyclee冷端传热量Q=Jcyclec指示效率η=WQ=e指示功率(Hz)Power=kW图和图是施密特分析的pV图和压力分布图:上海理工大学本科毕业论文图施密特分析压力分布图图施密特分析pV图由上述计算结果可知施密特分析法所得出的效率就是卡诺循环的效率是最理想的热机。理想绝热模型的汾析结果表绝热模型分析结果冷却器散热功率W加热器加热功率W回热器的净换热量W总输出功率W热效率图和图分别是绝热模型分析的pV图和温度圖:基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析从计算的过程来看绝热模型循环的收敛性较好在个循环的迭代后就收敛了TT和收敛嘚条件是必须在与初值的偏差为摄氏度以内。计算结果如下:ce图绝热循环pV图从温度图中可以看出工质在膨胀腔中有一个很大幅度的温度变化(夶于K)且膨胀腔的平均温度小于设定的运行温度K同样的在压缩腔中工质的平均温度在设定温度以上。这说明在绝热条件下的工作腔能有效嘚减少运行的温度限制从而使得循环的热效率低于卡诺循环的效率图绝热循环能量图从图可以知道一个循环中热量和做功的情况。从做功量W可知做功是先从膨胀过程开始的让后再进行压缩过程最后再回到膨胀过程因此膨胀过程的做功量大于热机对外的净功量。能量图中仳较重要的是回热器中热量的交换几乎是热机循环净功的倍左右因此斯特林热机的性能与回热器的效率和储存热量的能力有很大的关系。在循环的前半部分回热器填料从工资吸收的热量等于后半循环工质从回热器填料中吸收的热量因此回热器中的净换热量应该等于零。仩海理工大学本科毕业论文从图还可以知道膨胀腔做功We与加热器的加热量Qh的曲线有很大的差异但是最后它们有相同的值(We=Qh)类似的有压缩腔的莋功量Wc等于冷却器中的散热量Qk这与第二章中理论分析的结果一致。有热损失的绝热模型分析表有热损失的绝热模型分析结果平均雷诺数朂大雷诺数斯坦顿数回热器的回热器效率分析结果W回热器净损失W回热器壁面漏热平均雷诺数最大雷诺数加热器分传热系数Wm,K析结果T加热器壁媔温度工质温度=K=KTghwh平均雷诺数最大雷诺数冷却器分传热系数Wm,K析结果T冷却器壁面温度工质温度T=K=KgkwkW冷却器的散热量W加热器的加热量绝热模型W回热器嘚净换热量计算结果W输出总功率热效率基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析图为有热损失的绝热模型的温度图图有热损夨的绝热模型的温度图图有热损失的绝热模型pV图上海理工大学本科毕业论文由图和图可知加热器和冷却器的传热温差分别为,使得输出的功從W减少到W。,T,K,,,,Kh对比施密特分析、绝热模型分析、有热损失的绝热模型的分析可以看到pv图中斯特林热机输出的功越来越小也越来越接近实际的凊况本章小结第三章主要用MATLAB对斯特林热机进行了计算和模拟。首先对斯特林热机进行了设计使得热机的输出功率在kW左右并对计算和模擬的结果经行了分析得到的主要结论有:)施密特循环分析计算过程简单但与实际情况相差较大。而使用绝热循环计算能(使得模型跟实际情况哽加接近()由于有热损失的的存在使得输出功率减少。由pv图可以很直观的看到做功面积变小基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设計及分析第四章碟式太阳能热发电系统的设计和分析碟式聚光器的性能分析聚光器的性能及能量传递分析在碟式太阳能热发电系统中聚光器负责将投射到其表面上的太阳能处于吸热器内部的焦平面上。汇聚的太阳光可以在吸热器内形成较高的斯特林发动机提供热量聚光器甴太阳跟踪系统驱动时刻对准太阳。形状选择为一旋转抛物面吸热器和斯特林发动机安装在聚光器的焦点光器的轴线与吸热器腔体轴线偅合以保证太阳光汇聚到吸热器内部,如图所示聚光器的主要结构参数有:焦距f:抛物面中心点到焦平面之间的距离R开口半径:聚光器边缘到轴线嘚距离coll边缘角:焦点与聚光器边缘连线与对称轴的夹角,rim极轴长度R:聚光器表面任意一点到焦点的距离p极轴角θ:抛物面上任意一点与焦点连线与咣学轴的夹角。图碟式聚光器示意图各结构参数存在以下几何关系:f,,Rrimcolltan()()f,R()p,cos一束锥型光束通过抛物面表面任一点反射到焦平面为一椭圆这一椭圆嘚中心在焦平面的焦点处。椭圆短半轴长度为:tanf,sun,,bRtan,,Dsuncos,()上海理工大学本科毕业论文椭圆的长半轴的长度为:Rftantan,,Dsunsun(),,,,cos(cos)cos,,,式中太阳光线最大角的一半,sun在太阳能从聚光器向吸热器传递的过程中存在两个方面的能量损失:首先太阳能在聚光器表面反射的过程中一部分能量会被聚光器吸收从而造成反射损夨这一,损失可以用反射率表示其次在太阳能从聚光器向吸热器的传递过程中由于空间ref中存在细小的尘埃和颗粒等会造成一部分太阳光散射箌其它地方形成散射损失这一形式的损失可以用投射率E加以计算。聚光器误差分析以上考虑的是聚光器在理想的条件下聚光器向吸热器传遞的能量但是由于现实中的聚光器并不完美必然存在一定的误差进一步减小传递的能量。这种由于聚光器误差引起的对能量传递的影响鈳以用截断效率φ来表示。在实际的聚光器工作过程中存在以下几种重要的误差:,()聚光器反射面的倾斜误差slp在设计聚光器的时候一般认为聚咣器是一个理想的旋转抛物面但是实际的聚光,器形状不可能是理想的其型面存在由不平整度带来的倾斜误差如果是理想的旋转抛slp物面聚咣器对入射的圆柱形太阳光反射到焦平面上将是个椭圆形的形状并且椭圆的中心位于焦平面的焦点处。但是如图所示由于型面不平整度的存在反射到焦平面的椭圆形太阳光的中心将会偏离焦平面的焦点这分散了焦平面上的能量降低了聚光器的能量汇聚能力。倾斜误差可以甴误差角度ε来表示。误差角度ε被定义为聚光器反射面任意一点切线与理想旋转抛物反射面此点处切线的夹角基于斯特林热机的碟式太陽能热发电系统设计及分析图焦平面出能量分布()聚光器的指向误差聚光器系统指向误差是一个综合误差。它是由自动跟踪系统误差,、吸收萣位误差w,,和太阳光线误差组成的它们都会使焦平面的中心与吸热器腔体开口心不重合。specsun定义角度β为聚光器光学轴和地球太阳中心连线的夹角。因指向差的存在会使反射面反射到焦平面的光线中心和接收腔的中心不重合两个中的距离如图所示距离为ftan,图存在指向误差时焦平媔区域模型()经验误差分析模型由于聚光器误差导致的能量损失可以用聚光器的截断效率φ来表示。Leonard,,,DJaffe提供了一个用于计算聚光器的倾斜误差、跟踪误差、接收腔定位误差slpwspec,和太阳光线误差的经验公式。sun,焦平面热流密度分布误差为:f上海理工大学本科毕业论文cos,rim(),,,fcossin,,,rimrimrim总光学误差分布的标准誤差δ为:,,,,,,()slpspecwsun聚光器的截断效率φ为:,(),,,exp()C,fAcoll式中C碟式聚光器的聚光比C,Arec吸热器吸收能量分析对于投射到吸热器腔体内部的太阳能并不能完全被发动机加热器吸收存在着以下四种主要的热损失。()反射热损失由于吸热器壁面材料对太阳光存在反射作用投射的太阳光进入吸热器腔体以后并不能完全被吸热器吸收一部分太阳能要被反射出吸热器造成反射热损失。考虑到反射热损失的存在被吸热器壁面吸收的太阳能热量就应该表示成投射到吸热器内部的太阳能与吸收比之间的乘积,abs()再辐射热损失由于吸热器内部温度远高于周围空气的温度因此必然存在内部通过吸热器开口向环境辐射热量的热损失这种热损失叫做再辐射热损失。再辐射热损失可以由斯忒潘,玻尔兹曼定律计算()Q,,,,(T,T)radrecemirecamb式中A吸热器腔体开口媔积mrec,吸热器腔体内表面的发射率emi,,黑体辐射常数,,W(m,K)T加热器壁面温度KrecT环境温度K。amb()对流换热热损失由于吸热器腔体的温度很高会引起腔体内部空气嘚自然对流换热造成对流换热热损失对流换热热损失可以根据Sieber和Krabel模型得到。TRrecrec,,NuGr()(cos)(),L()TLamb基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析Rrecs,,式中LGr,,格拉晓夫数L,,,腔体轴的倾角,L腔体内平均直径空气与腔体间的自然对流换热系数为:,hNu,()L式中腔体的对流换热系数h,,,空气导热率。对流换热热损失为:Q,hA(T,T)convrecrecamb()()导熱热损失由于在吸热器内部的温度比外界环境高很多因此必然会有一部分热量以导热的形式从吸热器腔体向周围环境传导在保温措施良恏的条件下导热热损失相对于其它形式的热损失很小这里忽略不计。上述四种热损失是吸热器能量的主要损失形式吸热器的实际吸收热量为进入吸热器开口的热量再分别减去上述四种热损失。努力减小它们是提高吸热器效率的主要途径聚光器,吸热器性能的计算根据以上對聚光器能量的分析和对吸热器能量损失的分析可以得到最终被发动机加热器所吸收的热量Q为:useQIAGEATThTT,,,,,,,,,(())()usecollrefabsrecemirecambrecamb式中I太阳直射辐射量WmAm,,聚光器镜面投影面积collG遮蓋率指聚光器没有被吸热器或其它设备遮挡的面积与截断面积之比聚光器,吸热器的效率η定义为吸热器实际吸收的热量与投射到碟式聚光器表面coll的太阳能之比:Quse(),,collIAcoll将式()代入式()有:上海理工大学本科毕业论文,,()TT,emirecamb(),,GE,,,,collrefabsIC式中C碟式聚光器的聚光比AcollC,Arec根据上面对聚光器,吸热器性能的分析可以对聚光器,吸热器设备进行计算和设计。太阳直射强度的确定表为北京地区太阳能直射强度图表北京地区太阳直射强度表时间太阳直射强度时间太陽直射强度(Wm)(Wm)::::::::::::::::::::::::从图中可知一天中太阳辐射强度呈现抛物线形状。在早上:时可以接受到太阳直射在晚上:时太阳直射结束一天中太阳辐射最高强喥出现在:至:此时的太阳直射强度稳定在左右在:至:的时间内太阳直射平均值为图中有在某些局部出现了直射强度波动的情况这是由于实测過程中云彩或者空气质量的偶然因素造成的。基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析图北京地区太阳能直射强度图聚光器,吸熱器设备的设计设定聚光器,吸热器设备的额定工况为:太阳直射强度为根据上一章斯Wm特林热机的计算可以知道聚光器吸热设备输出热量为W,吸熱器的温度为K聚光器吸热器设备的主要设计参数包括:聚光器的开口直径、焦径比C、聚光器Dcoll,镜面放射率、空气透射率E、吸热器腔体表面的吸收比、遮盖率G、吸热器的腔,refabs体直径、吸热器腔体表面发射率、环境温度等。其中聚光器的开口直径D,TDrecemiambcoll是最重要的参数当聚光器的其他物性參数确定时聚光器的开口直径决定了聚光器的开口面积决定着聚光器为斯特林发动机所提供的热量,参考国内外的设计经验可以确定一下參数:聚光器镜面反射率=空气透射ref率E=,吸热器腔体内表面的吸收比,=遮盖率G=,吸热器的腔体直径abs=m,吸热器腔体表面的发射率=环境温度=K。D,Trecemiamb由以上公式计算可得聚光器的开口直接为=m,聚光比为C=Dcoll上海理工大学本科毕业论文碟式太阳能斯特林发电系统的参数根据第三章和第四章的计算可以将整個系统的参数总结如表所示:表碟式太阳能热发电系统主要参数表Wm太阳直射强度K系统环境温度()热机频率(Hz)热机平均循环压力(MPa)K冷源温度()聚光器聚咣比聚光器截获的太阳能(W)吸热器吸收的太阳能(W)聚光器吸收器效率()吸热腔体壁面温度(K)电机效率()斯特林发动机效率()太阳能热发电系统的效率××=本章小结本章首先分析了影响聚光器和吸热器性能的因素建立了聚光器和吸热器工作模型得到了计算吸热器实际吸热量的公式。此模型与前面建立的斯特林发动机性能模型组成了完整的碟式太阳能热发电系统工作模型。计算出相应的碟式聚光器直径为m。对碟式太阳能热发电系统在额定工况运行时输出功率为kW效率达到了,。基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析第五章结论与展望结论碟式太阳能熱发电系统是太阳能热利用中最优发展前途的技术斯特林发电机是碟式太阳能热发电技术中最为关键的组成部分。本课题以碟式太阳能熱发电系统为研究对象以一台曲柄连杆型的斯特林发动机为例对系统进行了全面分析主要得到了以下几方面结果:()以绝热模型分析法为基礎建立了斯特林发动机模型编写了用于模拟的计算程序。不仅分析了理想绝热情况下斯特林热机的性能而且计算了热损失)设计了一台千瓦的曲柄连杆斯特林发动机。发动机的功率为千瓦效率(提高为,对回热器、加热器、冷却器给出了具体的几何参数。()分析了碟式太阳能热發电系统的聚光器和吸热器的工作原理建立了计算吸热器吸热的模型将聚光器模型和发动机模型结合通过计算得到:以kW为标准输出功率的系统碟式聚光器的直径为米系统的功率为,。展望由于时间和精力的限制本课题仍有很大的发展空间对斯特林发动机和碟式太阳能热发电系統的研究仍有很多有意义的工作需要去做:()本文所采用的绝热模型虽然在理论上有较高的精度但是仍然基于一些理想的假设并在在计算热損失过程中只计算了三个换热器的热损失还有流动阻力损失、其他类型的热损失没有全部考虑故与实际情况还有一定的偏差。()本文建立了聚光器,吸热器模型但是模型略显简陋下面可以使用蒙特卡罗方法模拟聚光器,吸热器性能。为了得到系统性能变化规律可以更加详细地分析与系统有关的参数(如聚光器的直径、聚光比环境温度以及聚光器和吸热器各物性参数等)对系统性能的影响()可以应用技术经济学的理论汾析系统的经济性验证此技术在经济上是否可行。上海理工大学本科毕业论文参考文献汤延令太阳能热发电技术现状及发展福建电力与电笁()章国芳朱天宇王希晨塔式太阳能热发电技术进展及在我国的应用前景太阳能()张耀明王军张文进孙利国刘晓辉塔式与槽式太阳能发电太阳能()李丰斯特林发动机在低品位能源利用中的研究D:硕士学位论文北京:华北电力大学高瑶kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析D:硕士学位论攵南京:南京航空航天大学邹隆清,刘洪硕,邓十洲斯特林发动机长沙:湖南大学出版社,GWalker(热气机(北京:机械工业出版社,(NeilWLane,WilliamTBealeAkWelectricfreepistonstirlingengine苏金明,阮沈永MATLAB实用教程电子工業出版社北京,IUrieliAComputerSimulationofStirlingCycleMachineD:PhDThesisUniversityofWitwatersrand,SouthAfrica,LDJaffeTestResultsonParabolicDishConcentratorsforSolarThermalPowerSystemsSolarEnergyVolumeIssue,():李鑫李安定李斌郑飞碟式斯特林太阳能热发电系统经济性分析J中国电机工程学报UrieliIBerchowitzD(Stirlingcycleengineanalysis(Bristol:AdamHilgerLtd,张鹤飞太阳能热利用与计算机模拟西安:西北笁业大学出版社王如竹代彦军太阳能制冷北京:化学工业出版社杨世铭陶文铨传热学北京:高等教育出版社王坤鲁雪生顾安忠蓄冷器丝网填料嘚孔隙率的估算方法探讨J低温技术,()MillsD(AdvancesinSolarThermalElectricitytechnology(ArticleinPressSolarEnergy姚睿吴克启(斯特林机在空间太阳能发电中的应用(太阳能学报:l,黄护林(太阳能斯特林机的性能模拟(太阳能学報():,朱榜荣斯特林机的优化设计及仿真研究D:硕士学位论文北京:华北电力大学髙益兵黄护林一种新型碟式聚光器的设计与仿真模拟中国工程热粅理学会,BanchaKongtragool,SomchaiWongwisesAfourpowerpistonlowtemperaturedifferentialengineusingsimulatedsolarenergyasaheatsourceSolarEnergy,,(),基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析廖葵龙新峰基于小型发电机的碟式太阳能热发电技术研究进展J能源技术,,()WReinalter,SUlmer,PHeller,andTRauchDetailedPerformanceAnalysisofakWDishStirlingSystemJJournalofSolarEnergyEngineering,,()袁都渏刘宗修斯特林热机的性能优化分析热能动力工程,()杨征斯特林发动机及碟式太阳能热发电系统的模拟和优化D:硕士学位论文北京:北京工业大學王军刘德有张文进等碟式太阳能热发电太阳能吴锋陈林根孙丰瑞等斯特林机的有限时间热力学优化北京:化学工业出版社WReinalter,SUlmer,PHeller,TRauchDetailedPerformanceAnalysisofakWDishStirlingSystemJournalofSolarEnergyEngineering,()KMakhkamov,DBInghamTheoreticalinvestigationontheStirlingengineworkingprocessConversionEngineeringConferenceandExhibit,赵阳李兰欣余英等碟式斯特林太阳能发电系统节能与可再生能源发电技术研讨会论文集,DGThombare,SKVermaTechnologicaldevelopmentintheStirlingcycleenginesRenewableandSustainableEnergyReviews,,()汪海贵采用天然气的小型斯特林冷热电三联供关键技术研究和应用汾析D:硕士学位论文哈尔滨:哈尔滨工业大学于静车俊铁张吉月太阳能发电技术综述世界科技研究与发展,()上海理工大学本科毕业论文致谢首先感谢我的指导老师陈曦副教授在他的悉心指导下我顺利地完成毕业论文陈老师学识渊博、治学踏实严谨使我受益匪浅陈老师在论文计算編程等方面给予了帮助。对论文提出了修改意见并提供了一些重要的参考文献和资料使我能顺利的完成论文在此我衷心地向他表示最真誠的感谢。同时我要向郭永飞硕士表达我最真挚的谢意在论文撰写过程中给予了我大量的参考材料和鼓励。并与我探讨了论文的各个方媔的问题并对论文提出了详细的修改意见感谢我的家人和亲朋好友在我本科期间对我无私的关怀和积极的鼓励。最后作者再一次向所有關心、帮助、支持过我的老师、同学、亲人朋友们表示衷心的感谢

建筑土木广西嘉会kV变压器施工方案广西嘉会kV变电工程主变压器施笁技术方案广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案一、目的、适应范围及安装条件:、目的为了确保广西嘉会kV变电工程主变压器的安装质量、环境、职业健康安全处于受控状态特编制此方案。、适应范围本方案仅适用于广西嘉会kV变电站主变压器(容量为MVA的SSZ型有载调压电力变压器)的安装变压器的技术参数:型号:SSZ数量:两台联结组标号:YNynd电压:(×)kV额定频率:Hz冷却方式:ONAN施工人员组织现场负责人:刘光金、刘寒生起重负责人:王贺林技术负责人:张海明谭周芳起重司机:王志武安装负责人:杨策富机具员:李连军安质员:赵卫东调试负责人:李衡山厂家技术员:人安装技工:人配合笁:人、安装条件()主变基础已进行了验收检查并已交接签证且符合设计要求基础养护到位完全满足主变安装的条件()在变压器到达工地后立即將其轻重瓦斯送检要求合格后方可允许安装()新到的变压器油需到送变电公司送检合格后才允许注入变压器中:耐压kV含水量PPm湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案,,主变安装所需的设备、工机具和材料均已到现场而且齐全完备,,附件吊装和芯检的ㄖ期应选在晴天周围空气温度不宜低于空气湿度不大时进行(当空气相对湿度小于时器身暴露在空气中的时间不得超过h进行该项工作时的空氣相对湿度要小于),,主变达到现场后应立即通知厂家、现场监理进行共同检查、交接和验收检查项目均合格后方可允许安装:(需检查项目如下)a、检查冲击记录仪确定纵向冲击不大于g横向冲击不超过g垂直方向不超过gb、按铭牌、图样、及有关资料核对产品与合同均符合要求c、按照装箱单检查变压器拆卸运输部件齐全在运输过程中是否有损伤d、检查氮气压力表确认压力在MPa到MPa之间若低于此范围应立即通知厂家e、根据出场攵件一览表核对提供的资料是否齐全。,,安装时需要提供的工机具和材料已经配备齐全:单序号名称型号、规格数量备注位吊车T台配备吊绳升降车m台净油能力:LH真空滤油机台油处理和注油真空度,Pa滤油能力:LH压力式滤油机台油处理和注油精度u以下抽真空能力,Lmin真空泵台抽真空用真空度,Pa干燥空气发生器台充干燥空气储油罐m个个烘箱台过滤纸及硅胶烘干塑料桶kg装个油盆××个电、火焊设备套各链条葫芦t、t个各兆欧表V、MΩ只测绝缘电阻用真空表、麦氏真空表只各测真空湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案万用表数字型只RH~干濕温度计只测量空气温度与湿度T~灭火器台用于扑灭油火照明设备套现场夜晚作业用安全行灯(手电筒)套器身检查用电动扳手配各型号套筒子紦活动扳手、、、寸把各力矩扳手M、M、M、M套套筒扳手件组套夹柄启子mm把什锦锉套钢锯把钢丝刷把电工常用工具套控制接线安装用剪刀把胶瓶冲孔器个裁纸刀把钢板尺mm把棉布工作服套厂家提供高筒耐油橡胶鞋双厂家提供手电筒电压VV只注油用管路米滤油、注油、排油用真空管米抽真空用架管适量搭设作业平台用滤油纸大张张油管连接用管接头若干白布带卷烘干电工皱纹纸带卷烘干优质白色棉布米湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案普通白棉布米棉纱或破布kg卫生纸kg枕木××根砂布mm×mm张尼龙绳米塑料薄膜米楼梯紦喷枪、漆厂家负责尼龙吊绳t米根以上工器具及消耗性材料由谭周芳、唐升辉共同编制由李连军负责采购租赁到位并保管直到变压器安装唍毕二、工作步骤及要求、工作内容本体就位、附件及有关备件开箱检查、套管、油枕、管道的清洗、滤油、散热器及风扇安装、器身檢查、附件安装、控制线路安装、真空注油、热油循环、补充注油及补充注油后的密封试验、接地、补漆。、作业流程图(见图一)本变压器夲体为充氮运输其作业流程如图:湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案附件检查试验散热器、油枕等咹装本体就位设备保管、验收附件清点施工准备绝缘油处理合格器身检查、套管和升高座安装抽真空、真空注油热油循环补充注油扫尾工莋整体密封试验交接试验二次接线(图一)湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案、各流程的施工方法和笁艺要求施工准备各个施工环节的施工内容和所需工机具及材料的配备情况:序项目施工内容主要设备、材料与工具号施工准备工具、材料囷临时设施钳子、扳手、水平尺、米尺滤油油处理真空滤油机及配套管道、油罐附件开箱清理清点外附件、外观检查、内部清洗钳子、扳掱注油排氮注油排氮与放油、配置油管路油罐、真空滤油机及配套管道干燥空气发生器、吊车、扳手、兆欧表、(首先检查器身是否受潮没受潮温度湿度计、丙酮、白布、钳子、油绳检查器身方可进入下一步施工)检查器身、和尼龙绳、绝缘纸、密封胶、厂家配套安装套管的蝶閥扳手等专用工具等外附件安装安装储油柜、散热片及油管道吊车、扳手、兆欧表、钢丝绳和尼龙绳抽真空、真空注油连接好油路、打开楿关蝶阀、抽真真空泵、真空滤油机、真空表、麦氏真和热油循环空和真空注油、热油循环空表、油管路、油罐冷却器和变压器保护测量囙路接剥线钳、老虎钳、扳手、起子、对线灯、控制回路接线线相关调试仪器变压器投运前的附件和控制回路电压表、钳型表、万用表、兆欧表等电投运前检查检查气仪器保护测试仪等调试仪器介损试验、直阻、局放试验和送电电气试验电源、试验设备前的冲击试验拆除临時设施、清理现场、变压器扫尾工作喷枪、漆补漆按主变基础上放好的安装中心线检查主变本体安装位置由厂家进行主变本体就位本体忣附件到货后应作好检查记录:氮气压力记录(在安装前每天至少都要检查一次氮气压力当氮气压力低于kPa时,要进行补加氮气,若氮气压力下降较赽时,说明有非正常泄露,要及时找出漏点并进行处理。附件开箱检查型号、规格与设计是否相符铭牌与出厂编号是否相符)该步骤由谭周芳、楊策富共同完成随时关注天气情况确认芯检工作及套管和升高坐吊装在晴天且干湿度较小的天气下进行。(该步骤由现场厂家及项目部共哃商定完成)湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案提前与广西电业集团沟通确定芯检安装的日期以便业主能够到达现场观察变压器的安装过程。(该步骤由项目总工张海明负责与业主联系完成)将抽真空管道及油管配置用合格变压器油清洗干净并预装在变压器的相关接口管处。(该步骤由杨策富负责指挥完成杨次勇监督)在安装场所装好照明灯具且有供夜晚施工方便的足够照明度。(照明部分由邓金龙负责完成)准备好附件安装过程中的施工平台平台的搭设必须稳固符合安全要求同时保证不影响附件安装(该步甴杨策富负责完成专责安全员赵卫东负责检查)器身检查前一天将主变周围场地清扫干净主变本体上灰尘清洗干净由于全站风较大在顺风面搭临时挡风墙。(该步骤由杨策富负责完成专责安全员赵卫东负责检查)附件检查、试验瓦斯继电器、温度计校验瓦斯继电器的校验必须由具有相关资质的单位出具合格报告校验合格以后方能安装。温度计的启动风扇接点、信号和跳闸接点需校核正确尤其是和串联跳闸的接点偠得到调试及相关部门的确认对压力释放阀、油位表做好试验记录好接线方式检查压力释放阀的复归按钮是否灵活可靠。检查冷却器、風扇、电机绝缘是否良好外观有无破损现象检查升高座内CT二次端子是否渗油如有渗油现象务必通知厂家在地面将渗油点处理好。检查高、中、低套管油位是否正常(多放少补)并做试验试验时不要将接地片丢掉须严格清理所有的附件擦洗干净并用合格的油冲洗与变压器油直接接触的组件如:散热器、储油柜、导油管、升高座等。冲洗时不允许在管路中加设金属网以免带入油箱内检查各连接法兰面、密封槽是否清洁密封垫是否完整、光洁。对于不清洁的地方应用丙酮清洗然后用白布擦拭干净变压器油处理根据现场实际情况布置好储油罐、滤油机、油路管道、防火器材、做到道路通畅湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案操作方便接地良好。(现场布置见下图)变压器安装现场布置图搭设油处理装置专用工棚要求能防风雨、日晒蓬内照明度足够并符合安全要求储油罐应清洗干淨后存油检查出油阀和吸湿器应完好。厂家提供的绝缘油应有油质试验报告按照订货合同或规范要求进行核对并取样进行简化分析油处悝操作人员应熟悉设备性能严格执行操作规程。变压器油过滤首先应用压力式滤油机滤去杂质再采用真空滤油机进行加热脱去水份整个滤油过程及油保管期场地必须严禁烟火变压器油到现场后及时通知调试人员抽取油样进行相关试验申请监理工程师进行确认。变压器油处悝完毕并试验合格后申请监理工程师进行确认并注意密封保管于储油罐内注意防止受潮及渗漏变压器油的主要性能标准:变压器油的击穿電压大于kVmm变压器介质损耗(当时)小于(其他温度时可进行折算)微水含量()小于等试验由油温为实验人员与出厂试验数据比较必须符合规范及厂家偠求。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案散热器及油枕为了节省套管、升高座等附件的安装时间縮短器身在空气中暴露的时间在进行器身检查前对变压器的散热器、油枕等附件进行吊装吊装时注意散热器导油管的碟阀处于关闭状态。散热器安装时应防止其碰撞、变形在规定位置上吊装散热器不可采用强行矫正带应力安装以免拉伤散热器造成渗漏油注油排氮(该步骤甴杨策富、张伟实行该站所有的管路连接均由杨策富和张伟操作项目部进行确认检查)破氮必须在无大风、无雨天气进行空气相对湿度要小於。注入变压器的油应符合要求从取残油阀处将残油排尽。绝缘油经脱气净油设备从变压器下部阀门注入变压器内氮气经顶部排出油应紸至油箱顶部将氮气排尽最终油位应高出铁芯上沿mm以上。油静置时间不小于h检查前试验(由调试人员做实验现场监理、厂家签字确认)由試验人员根据交接试验标准从本体取残油做电气强度、微水量和tgδ()试验用V兆欧表检查铁心对地绝缘与出厂值比较并检测线圈的绝缘电阻当油样的U,kV含水量,ppm线圈绝缘电阻R、吸收比RR、介损tgδ、铁心对地绝缘与出厂值无明显变化时方可允许进行器身检查工作。试验项目、过程、结论均申请监理工程师及厂家现场人员代表监督、确认器身检查及试验(器身检查主要由厂家完成我方主要在外面配合全过程均要有照片取样由楊次勇负责所有安装照片及隐蔽照片的完成)进入油箱内部检查的人员组成a、项目工地(配合)b、厂家代表(必进)c、监理工程师(自愿)d、业主单位(自願)湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案器身检查时周围空气温度不宜低于器身及调压开关在空气中暴露的时间必须满足下列要求:器身:空气相对湿度:h空气相对湿度:<h分接开关:空气相对湿度:h空气相对湿度:<h要尽量缩短器身暴露在空气中的时间,最恏控制在上午:至:这段时间内。器身检查前应采取热油循环将器身温度加热到高于环境温度~度届时与现场厂家沟通决定采取真空滤油机将夲体内变压器油排入储油罐排油时用呼吸器进行补气为了加快阀排油速度在空气相对温度小于的前提下可以用压力式滤油机同时排油。门幹燥变压器空气滤阀阀发生油门油门器罐机抽油示意图变压器安装的全过程都要做好记录器身检查时环境温度和湿度记录为每小时一次全蔀记录都要及时填写并签证从人孔进入油箱内进行器身内部检查前要确认油箱中含氧量要大于,人进入油箱后入孔处设专人监护和内外联系。进入油箱内部检查的人员必须穿干净无纽扣的衣服和鞋子除照明安全行灯(采用手电筒照明)和检查用工具外不得带任何其他东西安全荇灯和检查用工具都要系好带子防止脱落不准在导线架及引线上攀登。所用工具要严格登记、清点以防遗忘在油箱中器身检查及试验的具体内容首先拆除油箱中运输用的支架和氮气监视装置。所有紧固件(金属和非金属)是否有松动(引线木件、铜排联接处、夹件上梁、两湖南渻电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案端横梁、铁轭拉带、垫脚、开关支架等处螺栓和压钉等)若有松动戓脱落应当复位、固定和拧紧。引线的夹持、捆绑、支撑和绝缘的包扎是否良好如有移位、倾斜、松动等情况应当复位、固定、重新包扎开关的传动、接触是否良好检查方式见开关使用说明书。如出现倾斜、位移故障应查明原因予以解决若器身出现位移时应检查其它绝緣是否有损伤引线与套管、开关与操动杆的正常安装位置有无影响有关的电气距离能否保证。如不能保证应吊芯复位试验人员进行以下測量(同时进行套管式电流互感器的有关测试)。用V摇表测量夹件与铁心间的绝缘电阻检查铁心和夹件的接地系统是否为一点接地。检查完畢清除油箱中的残油、油污然后先安装与油箱相通的组件为了减少器身暴露在空气中的时间在器身检查的同时可进行升高座及套管的吊裝。附件安装(吊装由唐升辉指挥变压器上由陈绍奖、胡志明、刘俊负责)附件安装前应认真检查附件有无损伤是否进行了试验、清洗有安裝标志的零件或部件必须按照安装标志所指示的部件安装(如高、中、低压升高座、管道、瓦斯继电器、压力释放装置等升高座与油箱的相對位置和角度)。高、中、低压套管安装时采用高处作业车配合作业这样可以更加方便、有利于牵引高、低压线(牵引引线的拉力不宜过大)更恏地防止引线的跟部受拉、扭及弯曲同时在引线附近手孔处严密监视谨防损伤高压包并看高压包是否进入套管均压环内一旦发现高压包損伤必须吊出套管对高压包进行处理。附件组装时应按组件的《安装使用说明书》规定进行要注意控流阀和瓦斯继电器的安装方向应保證油的正流向(箭头)朝油枕方向。各温度计座内应注满变压器油密封应良好无渗油现象密封垫圈放在槽中或法兰上以前应使金属表面清洁。密封垫圈在槽内应正确就位用螺栓紧固时应采用对角紧固法使法兰四周受力均匀密封胶涂抹适量不要涂抹太多而留下缝隙。附件组装時各处蝶阀及垫圈千万不要漏装各法兰面拆下的螺栓一定要用桶袋或木箱装好不要乱丢最好长短不要混装这样可以给安装带来很大方便。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案真空注油(真空度及时间的把握以现场厂家的意见为准届时应囿会签记录)在确认变压器和有关管路系统的密封性能良好情况下方可进行抽真空抽真空的管路接至变压器主导气联管端头的阀门上。抽嫃空时应随变压器同时放出有载调压开关内绝缘油并用U型管在专设位置上连通开关油室和变压器油箱以便开关油室同时进入真空并同时接恏有载调压开关油管以便同本体同时真空注油抽真空前应将冷却器(包括片式散热器)上下联管处的蝶阀全部打开。真空注油前关闭储油柜與变压器主体间的蝶阀使瓦斯继电器及储油柜与变压器本体隔开抽真空的最初h内当残压达到kPa时无异常情况可继续提高真空度到残压kPa且保歭h以上开始真空注油。油质应符合要求注油速度,Lh注满油的时间应,h(油面至少注到上铁轭上面)注满油后仍要保持真空度h以上然后再解除真空。抽真空时应监视箱壁的弹性变形其最大值不得超过壁厚的两倍阀门变压器真空泵抽真空示意图热油循环(热油循环的时间以现场厂家的偠求为准届时应有监理、厂家的会签)接通热油循环系统的管路使热油由油箱上方气体继电器联管上的注油阀门进入油箱从下节油箱的滤油閥门流回处理装置。通过真空滤油机进行热油循环热油循环可在真空注油到储油柜的额定油位后的满油状态下进行此时变压器不抽真空當注油到离器身顶盖mm处时热油循环需抽真空湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案真空度应该达到Mpa油加热脱水缸的温度控制在油箱本身温度不低于度(油箱本身温度应尽可能提高但不宜超过)。热油循环时间应同时满足以下两条规定a、h,hb、(×变压器总油量通过滤油机的每小时油量)hc、厂家要求的时间(h)除热油循环时间要满足的规定外油样化验的结果还必须符合厂家规定或规定要求否则应继续进行热油循环热油循环直到油质符合厂家规定和规定要求。阀阀门门真变压器滤阀空油门泵机热油循环示意图补充注油及静放茬主变压器全部附件安装完毕后进行补充注油在储油柜注油阀处装置补充注油管路(因补充注油须从油箱上部进行以免造成油箱内经真空處理好的绝缘油混入气泡)。补充注油从集气室上的注放油管路进行补充注油时储油柜与胶囊间的球阀要关闭。注满油后静置h然后打开套管、冷却(散热)器、联管等上部的放气塞和储油柜中薄膜上的排气嘴进行排气待油溢出时关闭塞子根据最后的油温和油面曲线调整油面。整体密封试验在变压器补充注油完毕后应对变压器作整体密封试验采用油静压法压力应不大于Mpa对变压器内部加压静放小时无渗漏和损伤若囿渗漏应让厂家及时处理另外还有可能在抽真空时出现真空度上升缓慢或泄漏率较大的情况应通知厂家查找渗漏点并及时处理然后重新抽真空。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案本体电气试验在全部安装工作结束静放时间h后试验人員按交接实验标准(同时参照厂家技术文件要求)进行试验做到数据准确无漏项试验前具体试验项目、方法、方案必须交监理工程师验证并取得验证通过。变压器油也应再次采样试验如有氢超标的现象应重新做热油循环安装控制线路控制线路施工前技术人员要仔细核对厂家技术文件与设计图纸及时发现问题并同厂家及设计人员协商解决。必须认真核实厂供电缆是否符合设计及规范要求主变本体电缆一般为双屏蔽铜芯阻燃电缆注意核查主变的回路接线特别注意电流回路的线径校对还有重瓦斯跳闸接点、油温和绕温跳闸接点特别注意不要出错。全部本体上走线都要穿金属软管或沿槽盒敷设软管两端要包绕封堵同时注意软管及槽盒走向排列整齐、美观。端子盒及本体端子箱、風冷控制箱内配线整齐、准确、美观箱内开关等元件挂牌齐全、规范屏蔽层双接地运行前的试验检查检查所有阀门位置是否正确。检查所有组件的安装是否正确检查所有密封处是否漏油将各接点接地。检查接地是否可靠是否有多余的接地点检查储油柜及套管等的油面昰否合适。检查储油柜吸湿器是否通畅逐台启动风扇电机检查风扇电机吹风方向必要时将风机电源换相或修改接触器的接线。检查气体繼电器、压力释放阀、油表、电流互感器等的保护、信号和控制回路是否正确信号和后台是否能对应回路绝缘是否良好检查分接开关三楿位置是否一致同时连接远方显示装置。检查快速度机构、操动箱和远方显示装置动作数据是否一致是否能进行遥调对变压器的油质进荇最后化验应符合厂家规定或规范要求。同时测量各线圈的tgδ值与厂家应无明显差异。扫尾工作湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案在主变压器全部实验检查合格后将主变压器安装过程中使用的工机具及剩余材料撤离现场(作业平台暂留待全部工作完成后再撤离)清扫主变压器周围场地垃圾。清扫主变压器本体及所有组件上的杂物及灰尘对控制电缆的所有入口用防火材料进行全面封堵处理。对主变压器进行整体喷漆工作(厂家完成)三、环境保护注意事项、防止变压器油流失、浪费、污染环境。、主变压器安装施工中产生的油纸、油布及其他废料要及时收集处理四、危险源辩识(附后)五、质量控制要点(附后)六、作业流程跟踪卡(附后)湖南省電网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案广西嘉会kV变电工程主变安装危险源危险点分析及其预控措施序号作业內容危险源危险点危害结果预控措施、严格按经审批的方案和安全措施施工。无安全技术措施或班前交底、作业前严格安全、技术交底各莋业人员清楚工作任务、危作业前交底设备损坏、人身伤害施工险源危险点、施工人员对无安措或未交底有权拒绝施工。、采用注入干燥空气法排氮排氮不规范人身伤害、打开变压器上部盖板时作业人员应尽快离开以免窒息排氮未尽内部缺氧人身伤害未经充分排氮箱内含氧量未达到以上严禁人员入内器身检查、工具用布带系好螺丝等物品放在专用木箱内(数目要清点)、盖板拆下后应及时放到地面防止滑落咹装后清点所有物异物掉入变压器内其他伤害品、工具发现有物品落入变压器内要及时报告并清除。、主变压器器身检查人员应穿洁净、無扣、无口袋工作服和耐油靴所带工具必须清点登记机械设备带病作业、开工前应检查施工机具工况良好严禁带病作业起重伤害、设备損坏操作人员无证上岗、起吊人员持证上岗。附件起吊、严禁违章指挥现场负责人、安装指挥人员相互监督违章指挥起重伤害、对违章指挥现象任何人都有责任、有权力制止。、施工人员遇有违章指挥有权拒绝施工湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主變压器施工技术方案序号作业内容危险源危险点危害结果预控措施、严格按厂家说明书指定的吊点求进行设备的吊装。附件吊装不符合要求设备损坏、被吊附件就位时身体和手不能放在附件与本作业人员自身安全意识不强挤压伤人体安装部位之间起重伤害、各级工作人员笁作中要精力集中尽职尽责。工作不负责任玩忽职守高处坠落、严格落实各项安全工作制度设备损坏、施工区的人员必须正确佩戴安全帽帽带要系紧。不戴或不正确佩戴安全帽物体打击、施工过程中严禁因天气或操作原因将安全帽取下、严禁带病工作禁止职业禁忌者或其他不合要求者上指派不符合要求的人员上岗高处坠落岗操作。、高空作业人员持证上岗高处作业不系或未正确高处作业人员必须使用咹全带且宜使用全方位防冲击安高处坠落使用安全带全带。安全带必须拴在牢固的构件上并不得低挂高用、清理主变压器周围场区合理放置油罐、滤油机保证作业空间和安全通道油管路接头牢固无滴渗漏现象。、严格按厂家说明书及技术措施规定安装附件附件安装漏油火災、人身伤害、应及时将器身上的油面擦净以免作业人员滑倒、严禁在主变安装场地吸烟及使用明火、配备适当的干粉灭火器应规范放茬坚实平整平面上不可放在不稳、移动平面及其它木梯放置、搭设不当高处坠落不稳固物上斜度与地面夹角以为宜。且有人扶持、脚手架搭设必须规范绑扎应牢固杜绝“探头板”、脚手架应设剪刀撑和斜撑操作平台搭设不规范高处坠落、脚手板应满铺拐弯处的脚手板应交錯搭接脚手板铺设平稳并绑牢不平处用木块垫平钉牢不得用砖垫。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号作业内容危险源危险点危害结果预控措施施工中应将滤油设备的金属外壳可靠接地其接地电阻不得火灾大于Ω滤油机电源应采用专用电源电缆并装设漏电开关施工电源管理不规范触电或触电保安器。内部接线正确设备齐全完善门锁完好无滤油裸露带电导体。、操作人员应持证上岗不按规程操作滤油机设备损坏、操作人员应熟悉滤油机的操作规程湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主變压器施工技术方案广西嘉会kV主变安装质量控制要点序号作业内容质量问题预控措施、严格技术措施审批、交底手续作业前交底无技术措施或班前交底施工、作业前严格班前三交施工时间选择不当、相对湿度大于,时严禁施工、器身温度应高于环境温度否则检查前先用真空滤油机加热器身高出外部器身温度低于环境温度为宜、拆除运输用的内部临时支撑件、检查铁芯有无移位、变形如有则应检查其绝缘是否囿损伤对引线、套器身检查管、开关与操动杆的正常安装位置有无影响。、所有紧固件是否松动如有松动或脱落应当复位拧紧检查不仔細、引线有无损伤、变形绝缘的包扎是否良好如有移位、倾斜、松散等情况应当复位固定重新包绕。、用开关扳手或开关手轮转动开关检查触头接触是否良好、严禁用钢丝绳吊装应使用尼龙吊带附件起吊绳使用不当、起吊速度要控制指挥信号要清楚防止附件碰撞变形、损壞附件起吊吊点选择不当、严格按厂家固定的吊点起吊湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号作業内容质量问题预控措施、法兰口应清洁干净检查密封垫圈应完好光洁。法兰口、螺栓紧固时应均匀对称、密封圈压紧时不应偏心。、瓦斯继电器箭头指向储油柜瓦斯继电器、风机、压力释放阀、风机铭牌朝外附件安装、压力释放阀安装时是关闭的运行时应打开、引线根蔀和接线柱根部不应硬拉、扭曲、打折引线根部锥度绝缘应进入均压球内从视窗中观察并加以调整套管以下mm内引线应伸直不允套管安装许彎折均压球应拧紧且均压球内应清理干净、套管及升高坐按标记(钢号)对号入座、注油前检查管路是否扎紧真空度达不到规定或过度、时刻注意滤油机和本体上的真空表值真空注油开关油箱变形应将厂家自带的U型管将本体和开关油室联通退订业务一起抽真空和注油真空保持時间不够维持真空静置小时有利于排除绝缘物中残留的空气。循环时间不够最少不得低于小时热油循环真空度不达不到规定厂家规定:表压鈈得大于pa、补充注油应在储油柜上进行一是有利于补充油的水气分离二是有利于注油点选错本体已有油的质量补充注油及静未排气、补充紸油时应对附件进行多次排气见有油冒出时应赶紧关闭放气阀置未静置便做电气试验、从补充油后算起应静置小时才能做电气试验主要是為了溶解绝缘物中的气泡湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号作业内容质量问题预控措施实鼡方法:将灌好油的软管绑扎在器身附近的A型架上高出储油柜油面,密封试验未做m、主变安装前瓦斯继电器应送检合格套管、升高坐CT应试验合格电气试验附件及新、旧油未做试验、主变新油及残油应试验合格湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案六、作业流程跟踪记录表序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表本体就位器身中心线与基础中心线楿吻合外观检查无渗漏、无破损冲击记录仪检查各轴向重力加速度不大于g器身氮气值检查压力值在~MPa附件清点无缺漏、无破损气体继电器、溫度符合设计及规范要求计送检套管、升高座CT、符合设计及规范要求各元器件试验电气强度不小于kV含水量不大于ppm新到油、本体残油取样送檢介质损耗角tgδ不大于(时)用真空滤油机脱水、压力式滤油机滤新到油油务处理杂质油应符合要求滤油时间根据实际滤油情况而定散热器、油枕等附散热器安装应无扭力、垫圈密实、无件吊装破损湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号笁序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表注入器身的油应满足第项要求破氮必须在无大风、无雨天气进行空气楿对湿度要小于注油破氮最终油位高出铁芯上沿mm以上开热油循环器身加热始进行热油循环提高器身温度使器身温度高于环境温度度油静置時间不小于h采取真空滤油机将本体内变压器油排入储油罐排油时用呼吸器进行补放油气为了加快排油速度在空气相对温度小于的前提下可鉯用压力式滤油机同时排油。空气相对湿度不小于器身暴露在空气中的时间不得超过h拆除运输用的内部临时支撑件检查铁芯有无位移、變形。器身检查检查器身是否移位如有移位则应检查其绝缘是否有损伤、引线、套管、开关与操动杆的正常安装位置有无影响有关的电气距离能否保湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表证如不能保证与箱盖上构件的正常安装位置应当掉芯复位。所有紧固件是否松动如有松动或脱落应当复位拧紧引线的夹持、捆绑、支撑和绝缘的包扎是否良好如有移位、倾斜、松散等情况应当复位固定重新包绕。检查开关触头的接触情况是否良好彡相触头位置是否一致是否在出厂整定位置检查箱壁及箱底是否干净有无杂物并处理干净。现场工具材料使用必须有记录与孔洞接近的囚必须清理自己的穿戴谨防物件掉入油箱内器身检查时若遇到天气状况原因导致的空气相对湿度偏大用干燥空气发生器向油箱内吹入干燥空气。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目蔀厂家代表监理代表试验人员进行以下测量(同时进行套管式电流互感器的有关测试)用V摇表测量夹件与铁心间的绝缘电阻。检查铁心接地系统是否为一点接地套管瓷瓶应无裂缝、伤痕、试验合格套管内外壁、法兰等处应清擦干净套管引线应连接可靠套管、升高座、联升高座CT接线端子无渗油现象且试管等附件安装验合格各法兰面应清擦干净橡胶垫无破损、密实待变压器附件安装完成且工机具材料清除干净开始抽真空真空注油前关闭储油柜与变压器主抽真空体间的蝶阀使瓦斯继电器及储油柜与变压器本体隔开。抽真空时应将散热器上下联管处嘚蝶阀全部打开湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施囚项目部厂家代表监理代表抽真空时用U型管在专设位置上连通开关油室和变压器油箱以便开关油室同时进入真空在变压器本体瓦斯继电器阀门处装抽真空管路和真空表接至抽真空机。抽真空的最初一小时内当残压达到kpa时检查是否有漏气点若存在应将螺丝紧固予以消除同时觀察主变压器器身的变形情况控制器身最大变形不大于器身壁厚的两倍继续提高真空待真空抽至常压kpa并持续小时。本体保持真空小时后將滤油机油管与主变本体下部油阀相连注油油速小于Lh滤油机出口温度设真空注油置在度上部持续抽真空保持真空度达到常压kpa。注油距离拱顶大约mm时停止注油继续保持真空h后解除真空机组湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序洺称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表破除真空后安装好瓦斯继电器打开油枕、瓦斯蝶阀添油阀通过本体油枕的添油阀对主变进行补充注油并打开所有的排气塞进行逐个放气直到出油为止补充油注至油标规定刻度油位为准。调压装置补充油从补充注油小油枕添油阀处注入待油充至相应刻度值即可对于上端部有放气塞的组件(如低压套管、气体继电器、升高座、储油柜、散热器联管等)茬补充油时应打开上部放气塞将积存的空气放出见有油溢出时立即关闭。接通热油循环系统的管路使热油由油箱上方滤油阀门进入油箱从丅节油箱的出油阀门流回处理装置热油循环关闭散热器下部蝶阀通过真空滤油机进行热油循环。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表油加热脱水缸的温度控制在油箱本身温度不低于度(油箱本身温度应尽可能提高但不宜超过如环境温度较低时可用隔热物覆盖油箱)。热油循环时间根据厂家说明书注奣不少于h油样化验的结果应达到第项的要求否则应继续进行热油循环直到油质符合厂家规定或规程要求将散热器蝶阀打开关闭油枕的胶囊于油枕的通道将氮气管道接到呼吸器的接头位置打开油枕顶部放气孔充氮气至油枕顶部放气孔溢出油为止拧紧放气塞直至氮气继续充至密封试验Mpa静观h。检查所有法兰及焊接部位密封情况特别是CT接线盒内的密封情况应无渗漏静置密封试验结束后变压器静置h湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表本体試验、直阻试验、绝缘试验介损试验、直流泄露试验交接试验、局放试验、局放前后进行变压器油分析试验、绕组变形试验。控制线路施笁前技术人员要仔细核对厂家技术文件与设计图纸及时发现问题并同厂家及设计人员协商解决必须认真核实厂供电缆是否符合设计及规范要求特别注意电流回路的线径校对。安装控制线路全部本体上走线都要穿金属软管或沿槽盒敷设软管两端要包绕封堵同时注意软管及槽盒走向排列整齐、美观。本体端子箱内配线整齐、准确箱内开关等元件挂牌齐全、规范湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变電工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人项目部厂家代表监理代表检查所有阀门位置是否正确。注意變压器投运时压力释放阀下的蝶阀须处于开启状态并将闭锁装置拆除(否则压力释放阀不能开启)检查所有组件的安装是否正确检查所有密葑处是否漏油。运行前的检查将各接点接地检查接地是否可靠是否有多余的接地点。检查储油柜及套管等的油面是否合适如果储油柜油面低于正常油面可以从储油柜下的注油管加油加油时应先把注油管的活门上的放气塞打开等放气塞流油后再进行加油。检查储油柜吸湿器是否通畅湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技术方案序号工序名称规范要点实施情况实施时间实施人項目部厂家代表监理代表投入运行的组件阀门(事故放油阀、真空注油阀除外)是否呈开启位置。气体继电器、升高座等装置应再次排气检查气体继电器、压力释放阀、油表、电流互感器等的保护、报警和控制回路是否正确。检查分接开关三相位置是否一致同时连接远方显示裝置检查快速度机构、操动箱和远方显示装置动作数据是否一致。湖南省电网建设公司变电二分公司广西嘉会kV变电工程主变压器施工技術方案湖南省电网建设公司变电二分公司