一种水电厂发电机效率实测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种水电厂发电机效率实测装置，包括上激光发射器、下激光发射器、上激光传感器、下激光传感器、三脚架、时间数字转换器、计算机；本实用新型专利技术通过测量水轮发电机带上负荷后在主轴上产生的相对于空转时的扭转位移偏移量，计算主轴的扭矩，进一步计算发电机的输入功率，发电机的输出功率通过它的输出端口的测量装置读取，根据发电机输入和输出功率计算得到效率，本实用新型专利技术可以方便地在现场进行实测，结构简单，容易操作，测量精度高，易于大规模推广使用。

A device for measuring generator efficiency in hydropower plant

【技术实现步骤摘要】
一种水电厂发电机效率实测装置
本技术涉及一种水电厂发电机效率实测装置，属于水电站设备的测试

技术介绍
发电机进行能量转化的过程中有一个重要的参数，即发电机的效率，用来表达发电机能量转化的高低。发电机效率反映了发电机的工作状态，并用它来评价发电机装置的效率性能，同时也是水轮机效率计算的必要参数，但是发电机效率的现场测量至今仍然是一个难题。发电机效率的测量难度主要在于发电机的输入功率测量难度大，现有发电机的效率基本都是采用测量损耗的间接方法，如：对拖法、量热法。对拖法对环境要求苛刻，环境温度稍有偏差将会导致测量不准确，同时对拖法假设两台电机平均分摊能量损耗，实际中很难完全满足。量热法是直接测量热损耗的方法。量热法需用冷却器测量热量，冷却器造价高且对密闭要求极其严格；在测量过程中相对误差要求≤1%，这对流量计、温度计、比重计、称重仪器等都提出了非常高的要求，不容易满足，同时在整个测试过程中不确定度相对较大。国内发电机效率数据普遍是由各个厂家使用上述方法得到的，其效率不完全符合机组运行的实际情况，而现场实测至今仍然没有实现。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种水电厂发电机效率实测装置，包括上激光发射器4、下激光发射器5、上激光传感器6、下激光传感器7、三脚架8、时间数字转换器12、计算机13，上激光发射器4、下激光发射器5分别设置在水轮机与发电机连接的主轴2上，且静止时上激光发射器4、下激光发射器5连成的直线与主轴2的中轴线平行，上激光传感器6与上激光发射器4等高且设置在三脚架8上，下激光传感器7与下激光发射器5等高且设置在三脚架8上，上激光传感器6、下激光传感器7均与时间数字转换器12连接，时间数字转换器12与计算机13连接。所述上激光传感器6和下激光传感器7连成的直线与主轴2的中轴线平行，也与静止时激光发射器4、下激光发射器5连成的直线平行。所述上激光传感器6、下激光传感器7用于接收激光发射器4、下激光发射器5发射的激光束，并向时间数字转换器12传递电信号。所述上激光发射器4和下激光发射器5采用粘贴、焊接等方式固定设置在主轴2上。所述时间数字转换器12的型号为TDC-GP22。所述计算机13内设数据存储和数据处理模块，数据存储模块用于对时间转换器12输出的信号进行存储，数据处理模块用于对数据存储模块存储的数据进行滤波、噪音抑制和发电机效率的计算，并将效率计算结果显示与屏幕上。本技术水电厂发电机效率实测装置在使用时，将上激光发射器4、下激光发射器5分别固定设置在水轮机与发电机连接的主轴2上，且静止时上激光发射器4和下激光发射器5连成的直线与主轴2的中轴线平行，三脚架8放置好后，调整上激光传感器6、下激光传感器7的高度，使上激光传感器6与上激光发射器4等高，下激光传感器7与下激光发射器5等高，水轮机3转动后带动主轴2转动，主轴2带动发电机1转子转动发电，主轴2在转动过程中，主轴2的受力变形特性可以看作是圆柱体的受力变形特性，同一圆柱体的扭转位移偏移量与所受扭矩大小有关，发电机1运行过程中，水轮机3给主轴提供的动力力矩和发电机1输出功率时对主轴2产生的阻力力矩是一对反作用力矩，因此主轴2会产生一定的扭转位移偏移量，主轴2带负荷运转和空转时上激光传感器6、下激光传感器7接收到的上激光发射器4、下激光发射器5的发出的激光存在时间差，上激光传感器6、下激光传感器7分别将接收到激光的时间反馈给时间数字转换器12，时间数字转换器12将数据传送给计算机13，计算机13对数据进行滤波、噪音抑制等数据处理后得到时间差，根据公式可计算得到扭转位移偏移量，其中v是主轴2表面旋转的线速度，由水电厂监控系统读取，再根据扭转位移偏移量与传递扭矩M之间的关系计算出扭矩M，通过功率W与扭矩M之间的换算关系:，可以求出扭矩对应的功率，其中为主轴旋转角速度，由测量得到的扭矩计算出来的功率就是水轮机3通过主轴输入给发电机1的功率，也就是发电机1的输入功率，发电机1的输出功率可以通过它输出端口的测量装置读取，所以得出发电机的效率。本技术的效果：本技术测量装置采用激光作为发射信号，属于非接触式测量，可以在不改变水轮发电机的情况下进行安装，测量误差小，且采用时间数字转换器相位法测量时间，精度较高。本技术结构简单，容易操作，测量精度高，易于大规模推广使用。附图说明图1为实施例1水电厂发电机效率实测装置的结构示意图；图2为实施例1水轮机空转时主轴的示意图；图3为实施例1水轮发电机运行时主轴产生扭转变形的示意图；图中，1-发电机；2-主轴；3-水轮机；4-上激光发射器；5-下激光发射器；6-上激光传感器；7-下激光传感器；8-三脚架；9-上激光束；10-下激光束；11-扭转位移偏移量；12-时间数字转换器；13-计算机。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例1一种水电厂发电机效率实测装置，如图1所示，包括上激光发射器4、下激光发射器5、上激光传感器6、下激光传感器7、三脚架8、时间数字转换器12、计算机13，上激光发射器4、下激光发射器5分别采用胶黏剂粘贴固定设置在水轮机3与发电机1连接的主轴2上，且主轴2静止时上激光发射器4、下激光发射器5连成的直线与主轴2的中轴线平行，上激光传感器6与上激光发射器4等高且设置在三脚架8上，下激光传感器7与下激光发射器5等高且设置在三脚架8上，上激光传感器6和下激光传感器7连成的直线与主轴2的中轴线平行，也与主轴2静止时上激光发射器4、下激光发射器5连成的直线平行，上激光传感器6、下激光传感器7与时间数字转换器12连接，时间数字转换器12与计算机13连接；上激光传感器6、下激光传感器7用于接收激光束，并向时间数字转换器传递电信号；时间数字转换器12的型号为TDC-GP22，计算机13内设数据存储和数据处理模块，数据存储模块用于对时间转换器12输出的信号进行存储，数据处理模块用于对数据存储模块存储的数据进行滤波、噪音抑制和发电机效率的计算，并将效率计算结果显示与屏幕上。本实施例水电厂发电机效率实测装置在使用时，将上激光发射器4、下激光发射器5分别胶黏剂粘贴固定设置在水轮机3与发电机1连接的主轴2上，且主轴2静止时上激光发射器4、下激光发射器5连成的直线与主轴2的中轴线平行，三脚架8放置好后，调整上激光传感器6、下激光传感器7的高度，使上激光传感器6与上激光发射器4等高，下激光传感器7与下激光发射器5等高，水轮机3带动主轴2转动，主轴2带动发电机1转子转动发电，主轴2在转动过程中，受力变形可以看作是圆柱体的受力变形特性，同一圆柱体的扭转位移偏移量与所受扭矩大小有关，发电机1运行过程中，水轮机3给主轴2提供的动力力矩和发电机1输出功率时对主轴2产生阻力力矩是一对反作用力矩，因此主轴2会产生一定的扭转位移偏移量，则上激光传感器6、下激光传感器7接收到的上激光发射器4、下激光发射器5的发出的激光就会存在时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电厂发电机效率实测装置，其特征在于，包括上激光发射器（4）、下激光发射器（5）、上激光传感器（6）、下激光传感器（7）、三脚架（8）、时间数字转换器（12）、计算机（13），上激光发射器（4）、下激光发射器（5）分别设置在水轮机与发电机连接的主轴（2）上，且静止时上激光发射器（4）、下激光发射器（5）连成的直线与主轴（2）的中轴线平行，上激光传感器（6）与上激光发射器（4）等高且设置在三脚架（8）上，下激光传感器（7）与下激光发射器（5）等高且设置在三脚架（8）上，上激光传感器（6）、下激光传感器（7）均与时间数字转换器（12）连接，时间数字转换器（12）与计算机（13）连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种水电厂发电机效率实测装置，其特征在于，包括上激光发射器（4）、下激光发射器（5）、上激光传感器（6）、下激光传感器（7）、三脚架（8）、时间数字转换器（12）、计算机（13），上激光发射器（4）、下激光发射器（5）分别设置在水轮机与发电机连接的主轴（2）上，且静止时上激光发射器（4）、下激光发射器（5）连成的直线与主轴（2）的中轴线平行，上激光传感器（6）与上激光发射器（4）等高且设置在三脚架（8）上，下激光传感器（7）与下激光发射器（5）等高且...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志明，钱晶，曾云，吕顺利，郭雅卿，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53