一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法技术

本发明专利技术实施例公开一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，在水泵水轮机尾水管内选取待检测点，发射激光束，使所述激光束在所述待检测点处相交形成干涉条纹，捕捉通过所述待检测点处流体中的粒子，最后分析所述粒子的运动状态，得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值；这样，在所述水泵水轮机上先设置所述待检测点，通过向所述水泵水轮机尾水管发射所述激光束，然后使得所述激光束在所述待检测点处相交，利用激光光束具有良好的相干性，使得激光束在相交点上形成明暗相间的干涉条纹，然后启动所述水泵水轮机，使得所述流体通过所述待检测点时捕捉通过干涉条纹区的流体粒子，最后分析流体中粒子的运动情况，从而得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值。

A Method for Measuring the Flow Velocity in Draft Tube of Pump Turbine

The embodiment of the present invention discloses a method for detecting the velocity of flow in the draft tube of a pump turbine. A laser beam is emitted from the draft tube of a pump turbine by selecting the point to be detected, so that the laser beam intersects at the point to be detected, forming interference fringes, capturing the particles in the fluid passing through the point to be detected, and finally analyzing the motion state of the particles, obtaining the pump turbine runner. In this way, the point to be detected is set on the pump turbine, the laser beam is transmitted to the draft tube of the pump turbine, and then the laser beam intersects at the point to be detected. With the good coherence of the laser beam, the interference fringes between light and dark are formed at the intersection point, and then the pump water is activated. The turbine enables the fluid to capture the fluid particles passing through the interference fringe zone when the fluid passes through the point to be detected, and finally analyses the motion of the particles in the fluid, thereby obtaining the velocity value of the outlet of the pump turbine runner.

【技术实现步骤摘要】
一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法
本专利技术涉及一种水轮机尾水管内流速测试技术，尤其涉及一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法。
技术介绍
水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。在地球传统能源日益紧张的情况下，世界各国普遍优先开发水电大力利用水能资源。我国的水能资源丰富，理论蕴藏量6.76亿千瓦，技术可开发容量4.93亿千瓦，经济可开发容量3.78亿千瓦。无论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，我国都居世界第一位。但是，与发达国家相比，我国的水力资源开发利用程度并不高。截至2004年9月，我国水电装机容量突破了1亿千瓦大关，但开发率仅24％左右，大大低于发达国家50～70％的开发利用水平。因此，在一个相当长的时期内，我国水力资源开发潜力巨大。21世纪我国的电力工业将会有一个很大的发展，由于环境保护的要求，作为洁净及可再生能源的水电将会更加受到重视，水力发电将会有一个更迅猛的发展。目前水电站的关键核心部件——水轮机，其水力特性直接决定了水电站的经济效益和运行水平。因此如何设计出安全稳定高效的水轮机组，成为行业发展必须要解决的关键问题。利用尾水管流速测试技术对转轮出口的速度分布进行测试。形成优化设计的判定标准，确定该优化设计的标准成为行业发展的必然。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术实施例提供一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，可以通过检测水泵水轮机尾水管内流体通过激光束相交形成的干涉条纹区时，通过拍摄记录通过干涉条纹区流体的量，进而计算流体的流速。为达上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，在水泵水轮机尾水管内选取待检测点，发射激光束，使所述激光束在所述待检测点处相交形成干涉条纹，捕捉通过所述待检测点处流体中的粒子，最后分析所述粒子的运动状态，得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值。在本专利技术实施例中，在所述水泵水轮机尾水管上开设窗口，所述窗口内设置聚焦透镜，其中，所述激光束通过所述聚焦透镜汇聚射入所述待检测点。在本专利技术实施例中，所述激光束通过LDV发射激光器发射，且所述LDV发射激光器发射的激光束垂直射入与所述聚焦透镜的镜面。在本专利技术实施例中，所述聚焦透镜的材料为丙烯酸酯，且所述聚焦透镜的厚度小于3mm。在本专利技术实施例中，所述水泵水轮机尾水管外设置用于捕捉所述水泵水轮机尾水管内流体通过所述待检测点时所述激光光束中发生多普勒效应的LDV拍摄器。在本专利技术实施例中，所述LDV拍摄器与所述水泵水轮机尾水管管壁之间的间距为所述水泵水轮机转轮出口直径。在本专利技术实施例中，根据所述激光束的光波波长λ和两束所述激光束之间的夹角k通过公式：λ/(2sink)＝df；得到所述激光束在所述待检测点处相交形成干涉条纹的干涉条纹间隔df；然后再通过公式ux＝fd*df，得到经过干涉条纹区中流体粒子的速度ux；其中，所述fd为多普勒频移。在本专利技术实施例中，所述ux为轴面速度Vz或圆周速度Vu。在本专利技术实施例中，向所述水泵水轮机尾水管的吸入管中注入荧光剂，利用高速摄影来捕捉拍摄通过所述待检测点处的荧光剂粒子，并通过检测分析荧光剂粒子之间的速度差来对所述水泵水轮机转轮出口速度进行测定。在本专利技术实施例中，所述检测方法包括验证方法，所述验证方法包括：对所述水泵水轮机在运行过程中的各个工况下分别选取若干个待检测点进行速度检测，并得到所述若干个待检测点的速度值；通过若干个待检测点位置以及所述若干待检测点的速度值，得到各个工况下所述水泵水轮机尾水管中水流的速度分布；将检测得到的所述水泵水轮机尾水管中水流的速度分布与所述水泵水轮机尾水管预设的速度分布进行对比；若对比结果一致，则检测结果正确。本专利技术实施例提供了一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，在水泵水轮机尾水管内选取待检测点，发射激光束，使所述激光束在所述待检测点处相交形成干涉条纹，捕捉通过所述待检测点处流体中的粒子，最后分析所述粒子的运动状态，得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值；这样，在所述水泵水轮机上先设置所述待检测点，通过向所述水泵水轮机尾水管发射所述激光束，然后使得所述激光束在所述待检测点处相交，利用激光光束具有良好的相干性，使得激光束在相交点上形成明暗相间的干涉条纹，然后启动所述水泵水轮机，使得所述流体通过所述待检测点时捕捉通过干涉条纹区的流体粒子，最后分析流体中粒子的运动情况，从而得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值。附图说明图1为本专利技术实施例LDV发射激光器和LDV激光器相对水泵水轮机尾水管设置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中水泵水轮机的结构示意图；图3为本专利技术实施例中重复性检验表；图4为本专利技术实施例中水泵工况1的LDV测试结果图；图5为本专利技术实施例中水泵工况2的LDV测试结果图；图6为本专利技术实施例中水泵工况3的LDV测试结果图；图7为本专利技术实施例中水泵工况4的LDV测试结果图；图8为本专利技术实施例中水泵工况5的LDV测试结果图；图9为本专利技术实施例中水泵工况6的LDV测试结果图；图10为本专利技术实施例中水泵工况7的LDV测试结果图；图11为本专利技术实施例中水泵工况8的LDV测试结果图；图12为本专利技术实施例中水泵工况9的LDV测试结果图；图13为本专利技术实施例中水泵工况10的LDV测试结果图；图14为本专利技术实施例中水泵工况11的LDV测试结果图；图15为本专利技术实施例中水泵工况12的LDV测试结果图；图16为本专利技术实施例中水泵工况1的LDV测试结果与计算结果的比较图；图17为本专利技术实施例中水泵工况11的LDV测试结果与计算结果的比较图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术实施例提供了一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，如图1所示，在水泵水轮机尾水管1内选取待检测点2，发射激光束5，使所述激光束5在所述待检测点2处相交形成干涉条纹，捕捉通过所述待检测点2处流体中的粒子，最后分析所述粒子的运动状态，得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值。这里，所述水泵水轮机为抽水蓄能电站的动力设备，在本专利技术实施例中，所述水泵水轮机为目前现有市场上可以买到的设备，所述水泵水轮机尾水管1的管壁可以呈透明装，进而方便观察所述水泵水轮机尾水管1内的情况。所述激光束5可以通过激光发射器进行发出，所述激光束5可以穿过所述水泵水轮机尾水管1的管壁，所述激光束5至少有两束，且两束所述激光束5在所述水泵水轮机尾水管1内相交，由于所述激光束5具有相干性，这样，当所述激光束5在相接时，所述激光束5的相交点会产生明暗相间的干涉条纹，而所述激光束5的相交点即为所述待检测点2的位置，然后在所述水泵水轮机尾水管1外设置高速拍摄装置，所述高速拍摄装置对准所述待检测点2，并用于拍摄捕捉所述水泵水轮机尾水管1中的流体通过干涉条纹区时的状态。较优的，为了进一步方便拍摄记录所述水泵水轮机尾水管1中的流体通过干涉条纹区时的状态，可以向所述流体中加入可视颗粒(即所述颗粒)，这样，在拍摄时，通过记录所述流体中的可视颗粒，从而能更加方便对所述待检测点2处流体中粒子的运动状态进行捕捉，进而根据所述流体中粒子的运动状态确定所述流体的速度参数。进一步地，如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，在水泵水轮机尾水管(1)内选取待检测点(2)，发射激光束(5)，使所述激光束(5)在所述待检测点(2)处相交形成干涉条纹，捕捉通过所述待检测点(2)处流体中的粒子，最后分析所述粒子的运动状态，得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值。

【技术特征摘要】
1.一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，在水泵水轮机尾水管(1)内选取待检测点(2)，发射激光束(5)，使所述激光束(5)在所述待检测点(2)处相交形成干涉条纹，捕捉通过所述待检测点(2)处流体中的粒子，最后分析所述粒子的运动状态，得到所述水泵水轮机转轮出口的速度值。2.根据权利要求1所述的一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，在所述水泵水轮机尾水管(1)上开设窗口(3)，所述窗口(3)内设置聚焦透镜(4)，其中，所述激光束(5)通过所述聚焦透镜(4)汇聚射入所述待检测点(2)。3.根据权利要求2所述的一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，所述激光束(5)通过LDV发射激光器(6)发射，且所述LDV发射激光器(6)发射的激光束(5)垂直射入与所述聚焦透镜(4)的镜面。4.根据权利要求2所述的一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，所述聚焦透镜(4)的材料为丙烯酸酯，且所述聚焦透镜(4)的厚度小于3mm。5.根据权利要求1所述的一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，所述水泵水轮机尾水管(1)外设置用于捕捉所述水泵水轮机尾水管(1)内流体通过所述待检测点(2)时激光光束中发生多普勒效应的LDV拍摄器(7)。6.根据权利要求5所述的一种水泵水轮机尾水管内流速的检测方法，其特征在于，所述LDV拍摄器(7)与所述水泵水轮机尾水管(1)管壁之间的间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德民，刘小兵，韩晓言，姚兵，曾永忠，邓万权，吉雷，
申请(专利权)人：西华大学，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：四川,51