CN113294277B - 一种水轮发电机组轴向位移的检测装置以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于水利发电技术的领域，涉及一种水轮发电机组轴向位移的检测装置以及检测方法，包括位移检测模块、油温检测模块、报警模块和检修模块，位移检测模块位于转子一侧用于检测转子的轴向位移，油温检测模块用于检测推力瓦与推力盘之间的油温，位移检测模块与油温检测模块均连接在报警模块上，检修模块与报警模块连接用于对转子进行检修。本申请具有便于及时发现转子的轴向位移的情况的效果。

Description

一种水轮发电机组轴向位移的检测装置以及检测方法

技术领域

本申请涉及水利发电技术的领域，尤其是涉及一种水轮发电机组轴向位移的检测装置以及检测方法。

背景技术

水轮发电机组的轴向位移应保持在允许范围内，一般不超过1.0mm，超过这个数值就会引起动静部分发生摩擦碰撞，发生严重损坏事故，如轴弯曲，隔板和叶轮碎裂，汽轮机大批叶片折断等，转子轴向位移这一指标主要是用于监督推力承轴的工作状况。

目前，水轮发电机推瓦承受机组转动部分的全部重量和水流的轴向力，并传递给荷重机架。它由推力头、镜板、推力瓦、轴承座、油槽及冷却器等部件组成。推力头、镜板随主轴旋转，推力瓦做成扇形分块式，为轴承座所支撑。油槽内盛有透平油，油既起润滑作用，又是热交换介质，机组运行时，推力瓦与镜板互相摩擦所产生的热量为油冷却器冷却，将热量带走。而转子在出现轴向位移时，位移超过1.0mm的情况才会出现损坏事故，而当位移低于1.0mm之间时，虽未导致机组的事故，但是依旧会对机组产生一定的磨损。

针对上述中的相关技术，发明人认为机组长期被磨损时，如果未能及时被发现，会影响机组的使用寿命。

发明内容

为了便于及时发现转子的轴向位移的情况，本申请提供了一种水轮发电机组轴向位移的检测装置以及检测方法。

第一方面，本申请提供的一种水轮发电机组轴向位移的检测装置，采用如下的技术方案：

一种水轮发电机组轴向位移的检测装置，包括位移检测模块、油温检测模块、报警模块和检修模块，所述位移检测模块位于转子一侧用于检测转子的轴向位移，所述油温检测模块用于检测推力瓦与推力盘之间的油温，所述位移检测模块与油温检测模块均连接在报警模块上，所述检修模块与报警模块连接用于对转子进行检修；

所述位移检测模块包括检测板和支架，所述支架设置在地面上，所述检测板铰接在支架的上端，所述检测板的转动轴线呈水平设置，所述检测板远离转子的力臂大于所述检测板靠近转子的力臂，所述检测板靠近转子的一端搭接在所述转子上表面，所述支架另一侧设置有标记件，所述检测板远离转子的一侧设置有标记板，所述检测板靠近标记板的一端设置有对标记板标记的标记件。

通过采用上述技术方案，在转子转动的过程中，位移检测模块检测转子沿转动轴出现轴向位移的距离，当转子出现的轴向位移超过预设值时，通过报警模块进行报警，然后通过检修模块对转子进行及时检修，油温检测模块能检测推力瓦与推力盘之间的冷却油的油温，当油温高于一定值时，通过报警模块进行报警，然后通过检修模块对转子进行及时检修；当转子向上位移时，带动检测板向上位移，由于支架与检测板靠近转子的一侧的间距大于另一侧的间距，则检测板远离转子侧的一端通过标记件在标记板上进行标记，通过标记板上的标记能对转子的轴向位移起放大作用，能便于观察转子的轴向位移的情况。

可选的，所述标记件包括标记笔，所述标记笔固定连接于所述检测板远离转子的一端并且用于在所述标记板上做标记，所述标记板上设置有用于观测标记的摄像单元，所述摄像单元与检修模块连接，所述检修模块包括接收摄像单元的摄像信息的显示器。

通过采用上述技术方案，在转子带动检测板转动的过程中，检测板带动标记笔在标记板上进行标记，然后通过摄像单元将标记板上的标记进行摄像，并且将摄像信息发送至检修模块，工作人员通过观察显示器，来监控转子的轴向位移的情况，同时检修模块会根据标记信息做出相应的措施。

可选的，所述油温检测模块包括温度传感器，所述温度传感器设置在推力瓦上并且用于检测推力盘与推力瓦之间的油温，所述报警模块包括计数器，所述计数器与温度传感器信号连接，用于接收油温超过预设温度的信息并且进行计数。

通过采用上述技术方案，由于推力瓦与推力盘之间的冷却油所形成的油膜的最高温度为60摄氏度，当超过60摄氏度时，转子高速转动所产生的热量没有被及时释放，从而将推力瓦进行烧坏，造成严重事故，而温度传感器能实时检测到冷却油的温度，而当油温超过50摄氏度时，即处于比较危险的情况，而通过计数器将温度传感器检测到的油温超过50摄氏度的次数进行计数，当超过一定次数时，说明该冷却油的冷却效果削弱，需要进行更换。

可选的，所述标记板上设置有若干组按钮开关，若干组所述按钮开关设置在不同的高度并且供标记笔拨动，所述按钮开关与报警模块连接。

通过采用上述技术方案，由于摄像单元需要工作人员在显示器位置处进行观察标记板的标记情况，而当出现工作人员外出的情况，标记笔在转动时，能触动不同高度的按钮开关，按钮开关与报警模块连接，报警模块通过报警能显示出不同程度的转子轴向位移。

可选的，所述报警模块包括声光提示单元，所述声光提示单元与若干按钮开关连接并且进行声光报警，所述声光提示单元同时与计数器连接并且用于接收计数器超过预设次数的计数信息。

通过采用上述技术方案，在检测板向上翻转时，通过标记笔触动不同高度的按钮开关，来触发对应的声光报警单元进行报警从而提醒工作人员，同时当计数器检测到油温超过50度的情况超过预设次数时，声光检测单元进行声光报警提醒工作人员及时更换冷却油。

第二方面，本申请提供一种水轮发电机组轴向位移的检测方法，采用如下的技术方案：

一种水轮发电机组轴向位移的检测方法，应用于上述的水轮发电机组轴向位移的检测装置，

包括：获取推力盘与推力瓦之间的油温，获取检测板的位移；

若油温高于预设值时，则高于预设值的次数得以累加，累加次数超过预设值时启动报警，并且选择合适的维修人员更换冷却油；

若检测板的位移超过预设值时，启动报警，并且选择合适的维修人员对转子进行检修。

通过采用上述技术方案，在转子转动的过程中，转子上的推力盘朝向推力瓦移动的过程中，会导致转子高速转动产生热量，然后热量通过冷却油进行释放，若冷却油出现泄漏或者变质，则冷却油的油温得不到及时降低，出现油温升高的情况；若油温高于预设值时，则进行计数，当计数的次数超出预设值之后，代表该冷却油需要进行更换，则启动报警；同时观察标记笔在标记板上做出的标记能显示出转子的轴向位移情况。

可选的，选择合适的维修人员对转子进行检修的步骤如下：

获取转子的最长停机时间信息；

基于转子的最长停机时间信息，从存储有与转子的最长停机时间所对应的维修工人数量的第一数据库中，以当前的转子的最长停机时间信息为查询对象，获取所需要的维修人员的数量信息；

从存储有全部维修人员的姓名以及对应的工作信息的第二数据库中，以维修人员的数量为查询对象，筛选出合适数量的维修人员并且进行通知。

通过采用上述技术方案，由于负责转子的维修等相关事宜的维修人员的数量较多，而水轮机组停机的时长是不确定的，若该水电站存在备用机组，则停机检修的时长较长，若该水电站不存在备用机组，则为了保证减小停电的影响范围，需要缩短水轮机组的停机时长，则需要更多的维修人员同时合作检修，根据时长来判断维修人员的数量，然后通知相应的维修人员共同维修转子。

可选的，与获取推力盘与推力瓦之间的油温信息同步进行的步骤如下：

获取推力盘与推力瓦之间的冷却油的纯净度；

若冷却油的纯净度低于预设值，则通知维修人员更换冷却油。

通过采用上述技术方案，当冷却油的纯净度降低时，代表冷却油存在大量杂质，则会严重影响冷却油的冷却效果，需要测定冷却油的纯净度，以判别是否需要更换冷却油，当纯净度低于预设值时，需要维修人员进行更换冷却油。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在转子转动的过程中，利用油温检测模块检测油温，并且通过报警模块进行报警，然后通过检修模块对转子进行及时检修，标记板上的标记能对转子的轴向位移起放大作用，能便于观察转子的轴向位移的情况；

2.测定冷却油的纯净度，以判别是否需要更换冷却油，当纯净度低于预设值时，需要启动报警进行更换冷却油；

3.能根据机组的停机时长来判断维修人员的数量，然后通知相应的维修人员共同维修转子。

附图说明

图1是本申请实施例的一种水轮发电机组轴向位移的检测装置的整体模块结构示意图。

图2是本申请实施例的一种水轮发电机组轴向位移的检测装置的正视图。

图3是本申请实施例的一种水轮发电机组轴向位移的检测方法的步骤示意图。

图4是图3中S200所提及的选择合适的维修人员的具体步骤示意图。

附图标记说明：1、转子；2、工作台；3、位移检测模块；31、检测板；32、支架、33、标记板；34、标记笔；35、第一摄像头；4、油温检测模块；41、温度传感器；42、计数器；43、控制器；5、冷却油检测模块；51、放大镜；52、第二摄像头；6、报警模块；61、声光提示单元；7、检修模块；71、显示器；72、第一数据库；73、第二数据库；81、第一按钮开关；82、第二按钮开关；83、第三按钮开关；84、第四按钮开关；9、推力盘；10、推力瓦；11、油槽；12、插接槽。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种水轮发电机组轴向位移的检测装置。参照图1，检测装置包括位移检测模块3、油温检测模块4、冷却油检测模块5、报警模块6和检修模块7，位移检测模块3设置在转子1上端，油温检测模块4设置在推力瓦10与推力盘9之间，移检测模块、油温检测模块4均与报警模块6的输入端信号连接，报警模块6的输出端与检修模块7连接，在使用过程中，位移检测模块3测定转子1的轴向位移的长度，当轴向位移的长度超过预定范围时，启动报警模块6进行报警，然后报警模块6发送报警信息至检修模块7，检查转子1的安全情况；同时当推力瓦10与推力盘9之间的油温超过预定范围时，代表冷却油的冷却效果降低，启动报警模块6进行报警，然后报警模块6发送报警信息至检修模块7，及时更换油槽11内的冷却油。

参照图2，位移检测模块3包括检测板31和支架32，转子1周边设置有工作台2，支架32垂直焊接在工作台2上表面，支架32呈竖直设置，支架32的截面为矩形，支架32上端通过转轴转动连接有矩形检测板31，检测板31的转动轴线呈水平设置，转子1的侧壁沿周向开设有插接槽12，插接槽12为环形，检测板31的其中一端插接于插接槽12内，当转子1沿竖直方向出现轴线位移时，能带动检测板31在一定角度内上下翻转；检测板31靠近转子1的力臂与远离转子1的力臂之比为1:10；检测板31远离转子1的一侧设置有矩形标记板33，矩形标记板33垂直焊接在工作台2上表面，检测板31远离转子1的一端设置有标记件，标记件在跟随检测板31上下翻转的过程中在标记板33上做标记，举例来说，当转子1向上位移0.5mm时，带动标记件竖直向下位移5mm，具有对转子1的轴向位移进行放大的效果，使之便于观察转子1的轴向位移情况。

参照图1和图2，在本实施例中，标记件为标记笔34，标记笔34可以为滚珠中性笔，在其他实施例中，标记件可以为充斥有墨水的海绵块等具有涂抹标记效果的物件；标记板33上设置有摄像单元，摄像单元包括第一摄像头35，第一摄像头35与检修模块7信号连接，第一摄像头35获取标记笔34在标记板33上的标记信息。

参照图1和图2，标记板33上设置有多组按钮开关，按钮开关的数量设置为四个，按钮开关与报警模块6电连接，四个按钮开关分别安装在标记板33的上下两侧，四个按钮开关分别为第一按钮开关81、第二按钮开关82、第三按钮开关83以及第四按钮开关84，第一按钮开关81和第二按钮开关82分别位于标记板33的上侧，第三按钮开关83和第四按钮开关84分别位于标记板33的下侧，第一按钮开关81和第三按钮开关83距离支架32的上端为9mm，第二按钮开关82和第四按钮开关84距离支架32的上端为10mm；当转子1轴向位移出现0.9mm时，第一按钮开关81或者第三按钮开关83被标记笔34触动，触发报警模块6进行一级报警，当转子1轴向位移出现1mm时，第二按钮开关82或者第四按钮开关84被标记笔34触动，触发报警模块6进行二级报警，一级报警对工作人员起警示作用，二级报警需要工作人员立即将转子1停机检修。

参照图1和图2，油温检测模块4包括温度传感器41，温度传感器41设置在油槽11内，温度传感器41上设置有计数器42，计数器42连接有控制器43，控制器43的类型可以为CPU、单片机及其他具有计数功能以及控制功能的芯片，控制器43与报警模块6信号连接，温度传感器41检测到油槽11内的冷却油的油温超过50摄氏度时，计数器42进行计数，当次数超过三次时，启动控制器43发送信号至报警模块6，报警模块6进行报警，以提醒工作人员停机将油槽11内的冷却油进行更换。

参照图1和图2，冷却油检测模块5包括放大镜51和第二摄像头52，油槽11的材质为透明材质，通过油槽11外侧能观察油槽11内的冷却油；放大镜51设置在油槽11外部，第二摄像头52与显示器71信号连接，第二摄像头52设置在油槽11位置处用于获取经过放大镜51放大后的冷却油的图像信息，当工作人员根据显示器71获知冷却油的纯净度较低时，需要及时进行更换冷却油。

参照图1和图2，报警模块6包括若干声光提示单元61，声光提示单元61包括并联而成的扬声器以及闪光灯，扬声器以及闪光灯均设置为五组，其中四组分别与四组按钮开关对应信号连接，另外一组与控制器43信号连接，当控制器43或者任意的按钮开关启动时，均能控制扬声器和闪光灯同时启动，进行声光报警。

参照图1和图2，检修模块7包括显示器71，第一摄像头35获取标记笔34在标记板33上的标记信息并且发送至显示器71上，工作人员通过观察显示器71来监控转子1的轴向位移信息。

参照图1和图2，检修模块7还包括均与报警模块6连接的第一数据库72和第二数据库73，第一数据库72内存储有与转子1的最长停机时间所对应的维修工人数量，第二数据库73内存储有全部维修人员的姓名以及对应的工作信息，其中第一数据库72连接外部总控台，从外部总控台获取当前状态下转子1的最长停机时间，根据转子1的最长停机时间来判断需要多少维修人员共同合作维修，举例来说，假如当前存在备用发电机组，则最长停机时间为2h，需要两个人合作维修，若当前不存在备用发电机组，则需要该发电机组尽快恢复发电工作，则最长停机时间为0.5h，需要八人合作维修。

本申请实施例一种水轮发电机组轴向位移的检测装置的实施原理为：在转子1的正常转动过程中，转子1发生轴向位移时，带动检测板31上下翻转，检测板31带动标记笔34在标记板33上做出标记，显示器71通过第一摄像头35获取标记图像来监控转子1的轴向位移情况，同时显示器71亦能通过第二摄像头52获取冷却油的纯净度；当油温连续三次超过50摄氏度时，扬声器和闪光灯进行报警提示，标记笔34通过触碰不同的按钮开关来进行报警，需要维修时，根据最长停机时间来选择合适数量的维修人员。

本申请实施例公开一种水轮发电机组轴向位移的检测方法。包括步骤S100~S200。

参照图3，在步骤S100中，获取推力盘9与推力瓦10之间的油温，获取检测板31的位移，以及获取推力盘9与推力瓦10之间的冷却油的纯净度。

油温通过设置在油槽11上的温度传感器41获取，检测板31的位移情况通过标记笔34在标记板33上所作出的标记来判断转子1的轴向位移情况，冷却油的纯净度通过设置在油槽11外的第二摄像头52所拍摄的冷却油图像来获取。

参照图3，在步骤S200中，若油温高于预设值时，则高于预设值的次数得以计数，次数超过预设值时启动报警，并且选择合适的维修人员更换冷却油。

温度传感器41检测到油槽11内的冷却油的油温超过50摄氏度时，计数器42进行计数，当次数超过三次时，进行报警，以提醒工作人员停机将油槽11内的冷却油进行更换。

若检测板31的位移超过预设值时，启动报警，并且选择合适的维修人员对转子1进行检修。

当转子1轴向位移出现0.9mm时，第一按钮开关81或者第三按钮开关83被标记笔34触动，触发报警模块6进行一级报警，当转子1轴向位移出现1mm时，第二按钮开关82或者第四按钮开关84被标记笔34触动，触发报警模块6进行二级报警，一级报警对工作人员起警示作用，二级报警需要工作人员立即将转子1停机检修。

若冷却油的纯净度低于预设值，则通知维修人员更换冷却油。

第二摄像头52设置在油槽11位置处用于获取经过放大镜51放大后的冷却油的图像信息，当工作人员根据显示器71获知冷却油的纯净度较低时，预设值由相关工作人员参考工作标准，需要及时进行更换冷却油。

参照图4，其中S200还包括S210~S230。

在步骤S210中，获取转子1的最长停机时间信息。

最长停机时间通过外部总控台获知，外部总控台经过调度中心来生成当前情况的最长停机时间信息，并且最长停机时间信息通过端口发送至维修模块。

在步骤S220中，基于转子1的最长停机时间信息，从存储有与转子1的最长停机时间所对应的维修工人数量的第一数据库72中，以当前的转子1的最长停机时间信息为查询对象，获取所需要的维修人员的数量信息。

举例来说，第一数据库72中存在与最长停机时间所对应的维修工人数量的相关表格，最长停机时间为2h对应的维修工人数量为两人，最长停机时间为1h对应的维修工人数量为四人，最长停机时间为0.5h对应的维修工人数量为八人……。

在步骤S230中，从存储有全部维修人员的姓名以及对应的工作信息的第二数据库73中，以维修人员的数量为查询对象，筛选出合适数量的维修人员并且进行通知。

举例来说，若最长停机时间为1h，则需要从第二数据库73中选出四人，筛选方式可以为随机选取或者根据工龄按顺序选取四人，根据每个维修人员的工作信息对其进行通知，通知方式可以为手机电话或者短信提醒，或者先通知工作人员，由工作人员代为转达的方式。

本申请实施例的一种水轮发电机组轴向位移的检测方法的实施原理为：在转子1的正常转动过程中，工作人员通过显示器71来观察标记板33上的标记情况以及冷却油的纯净度来对转子1的轴向位移进行监控；当转子1轴向位移出现0.9mm时，触发报警模块6进行一级报警，当转子1轴向位移出现1mm时，触发报警模块6进行二级报警，一级报警对工作人员起警示作用，二级报警需要工作人员立即将转子1停机检修，当油温连续三次超过50摄氏度时，扬声器和闪光灯进行报警提示对冷却油进行更换，需要维修时，根据最长停机时间来通知相应数量的维修人员来规定时间内完成维修。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (6)

1.一种水轮发电机组轴向位移的检测装置，其特征在于：包括位移检测模块(3)、油温检测模块(4)、报警模块(6)和检修模块(7)，所述位移检测模块(3)位于转子(1)一侧用于检测转子(1)的轴向位移，所述油温检测模块(4)用于检测推力瓦(10)与推力盘(9)之间的油温，所述位移检测模块(3)与油温检测模块(4)均连接在报警模块(6)上，所述检修模块(7)与报警模块(6)连接用于对转子(1)进行检修；

所述位移检测模块(3)包括检测板(31)和支架(32)，所述支架(32)设置在地面上，所述检测板(31)铰接在支架(32)的上端，所述检测板(31)的转动轴线呈水平设置，所述检测板(31)远离转子(1)的力臂大于所述检测板(31)靠近转子(1)的力臂，所述检测板(31)靠近转子(1)的一端搭接在所述转子(1)上表面，所述支架(32)另一侧设置有标记件，所述检测板(31)远离转子(1)的一侧设置有标记板(33)，所述检测板(31)靠近标记板(33)的一端设置有对标记板(33)标记的标记件；所述标记件包括标记笔(34)，所述标记笔(34)固定连接于所述检测板(31)远离转子(1)的一端并且用于在所述标记板(33)上做标记，所述标记板(33)上设置有用于观测标记的摄像单元，所述摄像单元与检修模块(7)连接，所述检修模块(7)包括接收摄像单元的摄像信息的显示器(71)；所述标记板(33)上设置有若干组按钮开关，若干组所述按钮开关设置在不同的高度并且供标记笔(34)拨动，所述按钮开关与报警模块(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组轴向位移的检测装置，其特征在于：所述油温检测模块(4)包括温度传感器(41)，所述温度传感器(41)设置在推力瓦(10)上并且用于检测推力盘(9)与推力瓦(10)之间的油温，所述报警模块(6)包括计数器(42)，所述计数器(42)与温度传感器(41)信号连接，用于接收油温超过预设温度的信息并且进行计数。

3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组轴向位移的检测装置，其特征在于：所述报警模块(6)包括若干声光提示单元(61)，若干所述声光提示单元(61)分别与若干按钮开关连接并且进行声光报警，若干所述声光提示单元(61)同时与计数器(42)连接并且用于接收计数器(42)超过预设次数的计数信息。

4.一种水轮发电机组轴向位移的检测方法，其特征在于：应用于上述权利要求1-3任意一项所述的水轮发电机组轴向位移的检测装置，包括：

获取推力盘(9)与推力瓦(10)之间的油温，获取检测板(31)的位移；

若油温高于预设值时，则高于预设值的次数得以累加，累加次数超过预设值时启动报警，并且选择合适的维修人员更换冷却油；

若检测板(31)的位移超过预设值时，启动报警，并且选择合适的维修人员对转子(1)进行检修。

5.根据权利要求4所述的一种水轮发电机组轴向位移的检测方法，其特征在：获取转子(1)的最长停机时间信息；

基于转子(1)的最长停机时间信息，从存储有与转子(1)的最长停机时间所对应的维修工人数量的第一数据库(72)中，以当前的转子(1)的最长停机时间信息为查询对象，获取所需要的维修人员的数量信息；

从存储有全部维修人员的姓名以及对应的工作信息的第二数据库(73)中，以维修人员的数量为查询对象，筛选出合适数量的维修人员并且进行通知。

6.根据权利要求4所述的一种水轮发电机组轴向位移的检测方法，其特征在于：与获取推力盘(9)与推力瓦(10)之间的油温信息同步进行的步骤如下：

获取推力盘(9)与推力瓦(10)之间的冷却油的纯净度；

若冷却油的纯净度低于预设值，则通知维修人员更换冷却油。

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