专利名称：发电机相对效率修正曲线绘制的方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机相对效率修正曲线绘制的方法，适用于存在电磁计算方法 或VEE曲线的发电机，属于发电机总体设计内的损耗效率计算技术领域。
背景技术：
在电厂进行发电机组的效率试验时，需要发电设备制造企业提供发电机相对效率 修正曲线，即在不同氢压(对氢冷电机)、不同功率因数下，发电机不同出力时，其 效率相对额定效率修正百分数随相应发电机出力变化的曲线。对于氢冷电机，考虑三
个不同氢压和三个不同功率因数，共有9条曲线；对于非氢冷电机，考虑三个不同功
率因数，共有3条曲线。这些曲线主要用于满足电厂试验时査找发电机实际工况效率
修正百分数的要求。
汽轮发电机的损耗主要包括四大类 一为基本铜耗，其中包括定子绕组基本铜耗 邻转子绕组基本铜耗，转子绕组基本铜耗又叫励磁损耗；二为铁心损耗，其中包括定 子齿部和定子轭部铁心损耗；三为机械损耗，其中包括通风损耗和轴承损耗等；四为 谐波等产生的附加损耗。额定工况下，各项损耗具体计算公式为
① 基本铜耗采用如下电流热效应公式计算电流通过定转子绕组所产生的焦耳热 损耗
QCUl = 3.IN2.Rcul. IO-3 Qcu2 = 3 . If2 Rcu2 ■ l(T3
式中QoU、 Qeu2——定子、转子绕组基本铜耗，kW;
IN、 If ——定子、转子绕组电流(有效值)，A; Rcul、 Rcu2——定子、转子绕组电阻，Q。
② 铁心损耗采用如下公式计算铁磁材料在交变磁场作用下产生的损耗
QFej= 1.3.qj.(Bji)2GFej. 10-3 Qpez = 1.5. qj (BZ0.33) . Gpez . 10
式中QFej、 QFez——定子轭部、定子齿部的铁心损耗，kW;
qj、 qz ——定子轭部、定子齿部的单位重量铁心损耗，W/kg;Gfej 、 GFez
定子轭部、定子齿部的磁通密度，T; 定子轭部、定子齿部的铁心重量，kg。
③机械损耗采用如下轴承损耗计算公式，求出轴承损耗
Qm= 255.
G2
2.P
lz 2 -—.d7 10 d7
式中
轴承损耗，kW; 转子装配后重量，t; 发电机极对数； 轴颈长度、轴颈直径，mm。 采用如下通风损耗计算公式，求出发电机额定工况通风损耗
Qm
G2 P
1" 4
P恥
'ev- v
式中
—通风损耗，kW;
一冷却气体气压、冷却气体基准气压，atm;
一风扇温升，K;
—发电机风量，m3/s。
④附加损耗采用如下磁滞损耗和涡流损耗公式计算铁磁材料在交变磁场作用下 产生的损耗
Ph、 Pho VKe.
式中
7T.(Di-5)
Qf—— I*——
"e -
Di ——
5 ——
1, 一
Dj-5丫, 、2 (Dj-5)-lt
附加损耗，kW; 定子相电流，A; 有效匝数； -定子铁心内径，in: 单边气隙，in; 定子铁心长，in;
71. 10
,12
'Qoad'
、、 、4
.33
Ke、 Kl、 Q。ad、Kgf、 Kpf
-计算系数'
求得了额定工况的各项损耗后，还需要采用发电机相对效率修正曲线绘制的方法 并借助绘制程序才能得到相对效率曲线。发电机相对效率修正曲线， 一般要求能显示，
在功率因数变化土0.05左右，氢压(对氢冷电机)变化O. lMPa左右时，发电机出力 不同时的效率相对额定工况变化情况，但这种计算比较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种程序化、精细化、操作简单快捷的发电机相对效率修正 曲线绘制的方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种发电机相对效率修正曲线绘制的 方法，其特征在于，在windows操作系统下，采用Fortran语言编制发电机相对效率 修正曲线程序，在windows操作系统下运行，其方法为 第一步.将发电机计算所需数据输入到程序主目录下的名为in的输入文件中；
在计算相对效率时，发电机轴承损耗、铁耗选用额定工况下的值； 第二步.计算发电机在不同氢压、不同功率因数下，发电机不同出力的指定工况下，
定子铜耗、附加损耗随定子电流变化，励磁损耗随转子电流变化，其公式为
Qculx= Qcul
Qfx=Qf
乂
In
乂
Qcu2x = Qcu2 '
、2 、1
指定工况、额定工况定子绕组基本铜耗，kW; 指定工况、额定工况附加损耗，kW; 指定工况、额定工况转子绕组基本铜耗，kW; 指定工况、额定工况定子绕组电流(有效值)，A; 指定工况、额定工况转子绕组电流，A。
式中 Qcul、 Qculx -QF2、 QFX -Qcu2 、 Qcu2x 一
In、 Inx -
If、 Ific -
铁耗与磁密有关，氢压(对氢冷电机)变化时，通风损耗也将发生变化，而励磁 损耗、励磁设备损耗都和转子电流相关。
第三步.计算相对效率修正百分数，其公式为
0.361+PHx
Qvx=Qv. "，" 0.361+ PH
—指定工况、额定工况通风损耗，kW;
——指定工况、额定工况冷却气体气压，atni;
式中Qv、 Qvx — Ph、 PHx _ iv最终得到相对效率修正百分数
6Qcul + OF + Qcu2 + Qv + Qm + QFe PA + (Qcul + OF + Qcu2 + Qv + Qm + QFe)
Qculx + QFx + Qcu2x + Qvx + Qm + QFe PA + (Qculx + QFx + Qcu2x + Qvx + Qm + QFe)
式中11n、 T!Nx——指定工况、额定工况效率， ——效率相对变化百分数。
第四步.输出绘图plot2ps语句到程序主目录下的名为out的输出文件中，如果程序主
目录下无此文件，程序将自动创建文件，并输出数据；如果程序主目录下已
有此文件，程序将输出数据改写这一文件。 第五步.程序运行完毕，得到名为out的输出文件后，操作者在sun工作站的unix操作
系统中，执行的矢量图绘制命令plot2ps，即可获得未加中文标注的相对效率
曲线；
第六步.采用windows操作系统下的photoshop软件，得到左右镜像图片后，加上中文 信息,即可获得最终发电机相对效率曲线。 本发明的优点是程序化、精细化、操作简单快捷。
图1为一种发电机相对效率修正曲线绘制的方法程序流程图； 图2为发电机相对效率曲线图3为TGREC程序和输入文件in放在同一 目录下框体图； 图4为计算结果框体图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 实施例
如图1所示，为一种发电机相对效率修正曲线绘制的方法程序流程图。 本发明技术方案，在windows操作系统下，采用Fortran语言编制了一个名为 TGREC(Turbine Generator Relative Efficiency Correction)的发电机相对效率修正曲线程序。此 程序为windows操作系统下运行的应用程序。执行程序前，预先把发电机计算所需数 据输入到程序主目录下的名为in的输入文件中。
以QFSN-600-2型发电机为例，绘制其相对效率修正曲线，具体步骤如下第一步.预先把发电机计算所需数据输入到程序主目录下的名为in的输入文件 中，并保存；
第二步.计算发电机在不同氢压、不同功率因数下，发电机不同出力的指定工况
下，定子铜耗、附加损耗随定？ 4变化，励磁损耗随转子电流变化， 额定功率MW 额定电压kV 额定功率因数
氢压单位号(输0代表氢压为psi;输1代表氢压为MPa) 600 20 0.9
额定定子铜耗kW 额定附加损耗kW 额定铁耗kW
1685 770 1608
励磁设备损耗kW 通风损耗kW 轴承损耗kW
0 600 837
功率因数l (若输0代表额定值减0.5)功率因数2 (若输0代表额定值加0.5)氢 压1 (若输0代表额定值减O.lMPa或15psi)氢压2 (若输0代表额定值加O.lMPa 或15psi)
0.4
励磁损耗kW 579
0
0
00
额定功率因数VEE曲线plotx y
POINT1740.11076392132547.1345311222
POINT1895.40572674853849.0032914735
POINT2145. 60208176075773.5049372103
POINT2415. 60945654407698. 0065829470
POINT2702.06916668659622. 5082286838
POINT3003.148034912711547. 009874421
POINT3318.047435732513471.511520157
POINT3646.698605437315396.013165894
POINT3989.579830678617320.514811631
POINT4347. 609750190619245. 016457368
POINT4722. 088097407021169.518103104
POINT5114.666615636423094. 019748841
功率因数VEE曲线plot 11
POINT1787. 69807572922706.3304393173雨NT1935.11595333463849. 0032914735
POINT2201.13934942965773.5049372103
POINT2485.74551591327698.0065829470
POINT2786.45995509629622.5082286838
POINT3102.162615522511547. 009874421
POINT3432.653729248613471.511520157
POINT3778.398712904115396. 013165894
POINT4140.382099311217320. 514811631
POINT4520.027210834519245. 016457368
POINT4919.156210259921169.518103104
POINT5339.975819736623094. 019748841
功率因数VEE曲线plot 22
POINT1690.94090020442405. 6270571709
POINT1845.56202486343849. 0032914735
POINT2076.05705436985773. 5049372103
POINT2328.24959898767698.0065829470
POINT2597.71312865609622.5082286838
POINT2881.748091843811547. 009874421
POINT3178.841755845213471.511520157
POINT3488.306827646215396. 013165894
POINT3810.053123522217320.514811631
POINT4144.447377729919245. 016457368
POINT4492.229507558221169. 518103104
POINT4854.465084269923094. 019748841
END00
第三步.计算相对效率修正百分数，按前述计算方法所编写的Fortran语句已在 TGREC程序中编译好。
第四步.把TGREC程序和输入文件in放在同一目录下，双击TGREC程序，弹出 图3框体，输入90，按键盘上的回车键。程序将迅速执行输入数据、计算和输出 数据，程序框体图4提示计算完毕，输出文件out产生在TGREC程序的目录下。第五步.把输出文件out放到sun工作站，执行unix操作系统矢量绘图命令，具 体格式为">>plot2ps out. txt"。得到图形文件17024. plot, ps。
第六步.返回windows操作系统，用图形处理软件photoshop打开图形文件 17024. plot, ps,得到左右镜像图片后，加中文标注，得到如图2所示的 曲线。
权利要求
1. 一种发电机相对效率修正曲线绘制的方法，其特征在于，在windows操作系统下，采用Fortran语言编制发电机相对效率修正曲线程序，在windows操作系统下运行，其方法为第一步. 将发电机计算所需数据输入到程序主目录下的名为in的输入文件中；在计算相对效率时，发电机轴承损耗、铁耗选用额定工况下的值；第二步. 计算发电机在不同氢压、不同功率因数下，发电机不同出力的指定工况下，定子铜耗、附加损耗随定子电流变化，励磁损耗随转子电流变化，其公式为式中Qcu1、Qcu1x——指定工况、额定工况定子绕组基本铜耗，kW；QF2、QFx——指定工况、额定工况附加损耗，kW；Qcu2、Qcu2x——指定工况、额定工况转子绕组基本铜耗，kW；IN、INx——指定工况、额定工况定子绕组电流(有效值)，A；If、Ifx——指定工况、额定工况转子绕组电流，A；铁耗与磁密有关。氢压(对氢冷电机)变化时，通风损耗也将发生变化。而励磁损耗、励磁设备损耗都和转子电流相关。第三步. 计算相对效率修正百分数，其公式为式中Qv、Qvx——指定工况、额定工况通风损耗，kW；PH、PHx——指定工况、额定工况冷却气体气压，atm；最终得到相对效率修正百分数式中ηN、ηNx——指定工况、额定工况效率，％；Δη％——效率相对变化百分数；第四步. 输出绘图plot2ps语句到程序主目录下的名为out的输出文件中，如果程序主目录下无此文件，程序将自动创建文件，并输出数据；如果程序主目录下已有此文件，程序将输出数据改写这一文件；第五步. 程序运行完毕，得到名为out的输出文件后，操作者在sun工作站的unix操作系统中，执行的矢量图绘制命令plot2ps，即可获得未加中文标注的相对效率曲线；第六步. 采用windows操作系统下的photoshop软件，得到左右镜像图片后，加上中文信息，即可获得最终发电机相对效率曲线。
全文摘要
本发明涉及一种发电机相对效率修正曲线绘制的方法，其特征在于，在windows操作系统下，采用Fortran语言编制发电机相对效率修正曲线程序，在windows操作系统下运行，其方法为将发电机计算所需数据输入到程序主目录下的名为in的输入文件中；计算发电机在不同氢压、不同功率因数下，发电机不同出力的指定工况下，定子铜耗、附加损耗随定子电流变化，励磁损耗随转子电流变化，计算相对效率修正百分数，绘制发电机相对效率曲线。本发明的优点是程序化、精细化、操作简单快捷。
文档编号G06F17/50GK101477578SQ200710041670
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月6日 优先权日2007年6月6日
发明者刘明慧, 咸哲龙, 梁旭彪, 郑东平, 钟后鸿 申请人:上海电气电站设备有限公司