电厂测试实验技术(实验)
《电厂测试实验技术(实验)》实验课程教学大纲 适用对象：热能与动力工程专业(核电专业方向、水动专业方向)先修课程：锅炉原理 B、汽轮机原理 B、传热学、工程热力学、泵与风机、热工自动控制原理。
一、课程性质与目的 本课程是热能与动力工程专业水动及核电专业方向必修的专业实验课程，是重要实践性环节之一。通过本课程的讲授，使学生获得电厂测试技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解当前我国电厂试验测试技术的水平、现状和发展趋势，以及现代化大型贵重仪器的基本的情况，为从事电厂测试、机组安装、调试运行与科学研究等涉及电厂测试技术方面的工作及学习后续课程，打下一定的基础。
二、基本要求 1、学生应该掌握电厂有关实验的基本方法与测试技术，从而能够根据实验项目，运用误差理论选用合适的仪器、设计测试系统并正确实施测试，提高工程设计能力与科学实验的动手能力； 2、要求学生具有观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力； 3、具有严肃认真、实事求是的科学态度和作风； 4、验证所学的原理，使学生巩固加深对锅炉原理及其系列课程的理解，提高灵活运用知识的能力。
三、重点与难点 重点：燃料特性分析；燃烧产物分析；锅炉水动力特性实验；燃烧器动力场分析；燃烧调整实验；汽轮机叶片频率测试；汽轮机转子临界转速测试；转子动平衡实验；汽轮机热力性能实验；汽轮机组振动实验等。
难点：燃料的燃烧特性分析；直流锅炉流动特性分析；汽轮机热力性能实验；汽轮机组振动信号的采集与分析；转动部件与静止部件碰磨故障实验。
四、实验项目名称和学时分配 表 1 实验项目名称与学时分配 序号 实验项目名称 实验性质（打 ））学时分配 必做或选做 每 组人数 基础性 设计或综合性 课内 课外 1 煤的工业分析 4 4 必做 3 2 煤的发热量测量 3 3 选做 4 3 煤的热重分析 4 3 选做 4
4 烟气分析实验 4 3 必做 3 5 旋流燃烧器空气动力场实验 3 2 必做 4 6 锅炉自然水循环实验 3 1 必做 5 7 冷态并联平等管流量偏差实验 3 1 必做 4 8 直流锅炉流动特性实验 3 2 选开 4 9 旋流燃烧器阻力系数测试实验 4 2 选做 4 10 压力、温度及测速仪表操作使用 4 必做 5 11 调节系统静态特性实验 3 1 选做 4 12 调节系统折装实验 3 1 选做 4 13 振动测量系统的建立与振动信号的采集分析 4 3 选做 4 14 叶片频率、振型测量与频率调整实验 2 1 必做 4 15 轮系频率、振型测量与频率调整实验 2 1 选做 4 16 汽轮机转子临界转速的测试 2 1 选做 4 17 单平面刚性转子动平衡实验 2 1 必做 4 18 双平面刚性转子动平衡实验 4 3 必做 4 19 转动部件与静止部件碰磨故障实验 2 1 选做 4 20 凝汽器特性的实验 4 4 选做 4 五、单项实验内容和目的 1 1、基本（基础性）实验（1）调节系统折装实验 实验内容：汽轮机液压调节装置的解体与组装、零件测绘。
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实验目的：（a）熟悉汽轮机液压调节装置的结构特点及其调整方法；（b）掌握汽轮机液压调节装置拆装的基本方法及工艺。
主体设备 功软件环境要求：汽轮机液压调节装置、拆装工具。
（2）叶片频率、振型测量与频率调整实验 实验内容：自振测量法、共振测量法和频谱分析法测叶片频率，叶片频率的调整。
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实验目的：（a）了解叶片的振动特性，振动频率和振型；（b）掌握叶片频率的测量原理，熟悉测量仪器及其使用。
主体设备功软件环境要求：示波器、低频信号发生器、激振器、拾振器、直流稳压电源、功率放大器、频谱分析仪等。
（3）轮系频率、振型测量与频率调整实验 实验内容：模态参数导纳圆辩识法测轮系频率和振型，轮系频率的调整。
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实验目的：（a）观察了解轮系的振动特性，振动频率和振型；（b）了解模态法测量掌握轮系频率的原理，熟悉仪器及软件的使用。
主体设备功软件环境要求：激振器、拾振器、数据采集箱、模态参数识别分析软件、电脑等。
（4）汽轮机转子临界转速的测试 ：
实验内容：（a）观察模拟转子的振动现象，测量转子的升速和降速的振动特性；（b）打印升速（降速）的波特图和数据表，分析振幅与相位随转速的变化，确定转子的临界转速。
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实验目的：（a）正确操作模拟转子试验台，掌握仪器仪表的使用；（b）指出转子的临界转速，说明转子通过临界转速时的相位变化情况。
主体设备功软 件环境要求：300MW 汽轮发电机组转子模拟试验台、ADRE 旋转机械故障诊断系统、多功能柔性转子试验台、CRAS 随机信号分析仪、打印机。
（5）直流锅炉流动特性实验 实验内容：强制两相流动蒸发管流动阻力特性实验，主要包括：蒸发管流阻特性实验、节流圈阻力特性对流阻特性影响的实验、工作压力对流阻特性影响的实验、进口水温对流阻特性影响的实验、热负荷对流阻特性影响的实验；强制两相流蒸发管压力波脉动观察。
实验目的：能够解释并解决实验过程中发生的各种现象，能独立完成实验操作。
主体设备功软件环境要求：强制两相流实验台（系统）：蒸发管、热水箱、给水泵、激振箱、节流圈短管、汽水分离器、调温器、差压变送器、流量管、循环管等。
（6）锅炉自然水循环实验 实验内容：了解自然水循环产生的原理；了解蒸汽的产生过程，即泡沬流动、弹状流动、柱状（环状）流动、雾状流动；掌握自然水循环锅炉的循环回路的几种故障，即自由水面、循环停滞、倒流及汽水分层，分析其产生的原因、危害等。
实验目的：能够解释并解决实验过程中发生的各种现象，能独立完成实验操作。
主体设备功软件环境要求：自然水循环实验台、调压器、流量测量装置、流速测量装置等。
（7）冷态并联平等管流量偏差实验 实验内容：认识并联平行管流动（Z 形、U 形与多管连接）时的静压分布规律；测量不同流动方式下并联蛇形管中流量的大小；测量不同流动方式下的流量分配不均匀系数；了解不同进出口方式对平行管（蛇形管）流量偏差的影响；
实验目的：熟悉不同进出口方式对平行管流量偏差的影响，熟悉实验装置的特性和使用方法。
主体设备功软件环境要求：过热器流量偏差实验台；流量计；数字式微压计等。
2 2、设计性实验（1）振动测量系统的建立与振动信号的采集分析 实验内容：自行确定测试对象，选择相应的仪器设备，组建有针对性的振动测试实验系统，并拟定实验步骤，审查通过后，由学生自己进行安装、调试、对相应的振动参数进行测量分析。
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实验目的：（a）了解仪器设备的性能特点及其选型方法；（b）熟悉振动测试系统的组成；（c）学会配套激振设备及测试仪器的安装、操作使用方法。
主体设备功软件环境要求：
（a）测试对象及装置。汽轮机转子振动模拟试验台、小型转子实验台、柔性转子、动平衡试验机、汽轮机转子、各种型式的汽轮机叶片。
（b）测试仪器。计算机、CRAS 随机信号振动分析系统和 INV306U 型采集分析系统、频谱分析仪、位移静校仪、示波器、数据采集箱、前置放大器、电涡流位移传感器、速度传感器、加速度传感器、光电传感器等。
（c）激振装置。激振器、信号发生器、直流稳压电源、功率放大器、激振锤。
3 3、综合性实验（1）调节系统静态特性实验 实验内容：静态调整试验、空负荷试验和负荷试验。
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实验目的：（a）加深调节系统理论及基本概念的理解、观察调节系统的动作过程；（b）学习掌握调节系统静态特性的实验、测试方法，绘制静态特性曲线。
主体设备功软件环境要求：调节系统静态特性实验装置。
（2）单平面刚性转子动平衡实验 ：
实验内容：（a）180°两点法刚性转子低速动平衡试验；（b）分析试验结果不能达到理想平衡效果的原因。
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实验目的：（a）独立完成实验仪器的安装与调试；（b）剩余不平衡量，轴振小于 70μm，瓦振小于 50μm；（c）分析试验结果不能达到理想平衡效果的原因。
主体设备功软件环境要求：动平衡试验机，试验转子、CRAS 随机信号振动分析系统和 INV306U 型采集分析系统、PL202 实时信号分析仪。
（3）双平面刚性转子动平衡实验 ：
实验内容：（1）影响系数法，对刚性转子进行高速动平衡；（2）分析试验结果不能达到理想平衡效果的原因。
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实验目的：（1）掌握用双平面影响系数法刚性转子平衡实验的方法；（2）了解实验测试仪器的性能及使用方法。
主体设备功软件环境要求：300MW 汽轮机发电机组模拟转子实验台、CRAS 随机信号分析系统、ADRE 旋转机械故障诊断系统（208-P）、打印机。
（4）转动部件与静止部件碰磨故障实验 实验内容：模拟转动部件与静止部件碰磨故障，观察轴中心在轴承中的运动轨迹、轴运动的稳定性、动静部分有无摩擦、垂直与水平振动的大小、有无分频振动。
实验目的：熟悉和掌握碰撞磨擦振动的特征，了解实验测试仪器的性能及使用方法。
主体设备功软件环境要求：300MW 汽轮发电机组模拟转子试验台、多功能挠性转子试验台、电涡流传感器；转速传感器；ADRE旋转机械故障诊断系统（208-P）；随机振动信号分析仪（CRAS）；打印机。
（5）凝汽器特性的实验 实验内容：凝汽器热力特性测试，射水抽气器特性测试。
实验目的：了解火电厂汽轮机凝汽设备的组成及工作过程；加深理解凝汽器真空形成原理及维持真空的方法；掌握凝汽器的热力特性；了解影响凝汽器特性的因素。
主体设备功软件环境要求：凝汽器特性综合实验装置、压力表、流量计、真空表。
（6）煤的工业分析 实验内容：煤的分析水分测定；煤的挥发份测定；煤的灰份测定；煤的结渣粘结特性分析。
实验目的：熟悉常用仪器、仪表及实验装置的特性和使用方法；熟悉实验测试原理及方法。
主体设备功软件环境要求：分析天平、高温电炉、恒温干燥箱、煤粉制样机、红外水分测定仪、灰份测试仪、水分分析仪、煤结渣特性分析仪等。
（7）煤的发热量测量 实验内容：测量与标定氧弹热量计量热系统的热容量或水当量 K；对于一定
煤种的原煤制取一定细度（200 目）的煤样；利用压饼机将煤样压制成直径约 10mm的试样煤饼；利用量热仪进行弹筒发热量的测量；进行冷却校正计算；进行温度校正计算；进行发热量计算；熟悉有关设备的结构及使用方法。
实验目的：能够解释并解决实验过程中发生的各种现象，能独立完成实验操作。
主体设备功软件环境要求：微机量热仪、GR－3500 热量仪、压鉼机、电子天平、氧气（瓶）、制样机、制蒸馏水器、煤样若干、点火丝若干、其它工具若干。
（8）煤的热重分析 实验内容：测量不同升温速度、气氛条件下煤样的 TG 曲线、DTG 曲线、DTA曲线，了解热重分析原理及系统、煤的热重分析技术的应用、热重分析法判别煤的着火特性及燃烧特性、煤的燃尽特性判别指标等。
实验目的：了解实验仪器的操作方法，能独立完成实验测试、对实验数据进行处理并求出相应判别指数，完成实验报告。
主 体设备功软件环境要求：热重分析仪（差热天平）、电子分析天平、密封式制样机、干燥箱、氮气、氧气等。
（9）烟气分析实验 实验内容：了解烟气的主要成份，测量烟气成份中的三原子气体（RO 2）份额、氧气（O 2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO 2）、氮氧化物（NO x）等的含量。
实验目的：能独立完成实验操作、实验数据处理及实验报告的整理过程。
主体设备功软件环境要求：奥氏分析仪、Test-350 烟道分析仪、烟气全分析仪、各种单气体分析仪、烟气发生器、制蒸馏水器、化学药品若干等。
（10）旋流燃烧器阻力系数测试试验 实验内容：测量旋流燃烧器进口气流流量、流速、燃烧器进出口静压的大小，根据测量数据及有关计算公式计算其阻力系数的大小。
实验目的：能够解释并解决实验过程中发生的各种现象，了解其速度、流量及静压的测试方法。
主体设备功软件环境要求：旋流燃烧器实验台、温度测试仪、热线风速仪、U 型差压计、数字式微压计、测试探针（四孔测速管、五孔探针等）、皮托管等。
（11）旋流燃烧器空气动力场实验 实验内容：测量旋流燃烧器旋转射流的轴向、径向、切向速度分布，计算其实际旋流强度，确定其速度分布规律，了解扩散角、回流区、射程等情况，判断其燃烧配风的合理性。
实验目的：能够解释并解决实验过程中发生的各种现象，了解其速度场及温
度场的测试方法。
主体设备功软件环境要 求：旋流燃烧器实验台、温度测试仪、热线风速仪、U 型差压计、数字式微压计、测试探针（四孔测速管、五孔探针等）、皮托管等。
六、考核方式 考试形式：笔试，开卷。以平时实验为主，参考课堂讨论和听课情况。
单个实验成绩评定，根据学生实验过程及实验报告，以百分制（或五级记分制）评出实验成绩。其中预习情况 20 分，实验室表现 20 分，数据记录 10 分，报告书写 10 分，数据处理作图 15 分，测定结果 15 分，实验讨论 10 分。
期末成绩评定，根据学生听课、实验和参加课堂（现场）讨论的情况，评出成绩。其中实验占总成绩的 70%；听课和参加课堂讨论的情况占总成绩的 30%。
七、推荐教材与参考资料 1、推荐教材 [1].饶洪德等，汽轮机实验技术[M].北京：中国电力出版社.2010 年 [2].鄢晓忠等，锅炉实验技术[M].自编。
2、主要参考书 [1] 赵常兴．汽轮机组技术手册[M]．北京：中国电力出版社，2007 [2] 刘凯．汽轮机试验[M]．北京：中国电力出版社，2005 [3] 顾晃．汽轮发电机组振动与平衡[M]．北京：中国电力出版社，1998 [4] 郑正泉等，热能与动力工程测试技术，武汉：华中科技大学出版社，2001.8 [5] 金维强，锅炉实验，北京：水利电力出版社，1990.10 [6] 杨凤珍，动力机械测试技术，大连：大连理工大学出版社，2005.4 [7] 黄素逸，动力工程现代测试技术，武汉：华中科技大学出版社，2001.3
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