一种便于实时状态监测的水轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种便于实时状态监测的水轮机，包括一种便于实时状态监测的水轮机，包括基坑、位于基坑内的蜗壳、位于所述蜗壳中心处的竖直的主轴、控制器，所述主轴的下端设有转轮，所述主轴的上端与发电机的转子相连接，所述转轮下方设有尾水管，所述蜗壳的进水端通过导水管与上游水流相连通，所述转轮与所述蜗壳之间设有止漏环，所述止漏环与所述转轮之间设置1.5

【技术实现步骤摘要】
一种便于实时状态监测的水轮机


[0001]本专利技术涉及水轮发电机
，具体涉及到一种便于实时状态监测的水轮机。

技术介绍

[0002]随着人们节能环保意识的增强，清洁高效的水电装备正在大力发展，周所周知，水力发电是通过水轮机的转动带动发电机发电的。其基本构造包括其中的混流式水轮机在我国清洁能源行业中占有重要的地位。混流式水轮机通常包括一个基坑，竖直的主轴、设置在主轴下端具有叶片的转轮、环绕转轮设置的蜗壳，在主轴的上端设有包括转子和定子的发电机。所述蜗壳的内侧设有出水口，在转轮外围还设有若干竖直布置的固定导叶和活动导叶，其中固定导叶的角度固定不可调节，而活动导叶的角度则可调，并且固定导叶设置在外围，而活动导叶位于固定导叶的内侧，并转动连接在座环上，固定导叶和活动导叶在座环的周向上等间距分布。金属蜗壳通过引水管引入的水库水流通过出水口冲击到固定导叶上，水流通过固定导叶、活动导叶的引导后冲击转轮使转轮转动，继而带动主轴转动，主轴即可带动发电机工作而发电，而冲击转轮做功后能量减弱的“尾水”则通过混流式转轮下部的尾水管向下游排出。
[0003]为了避免从蜗壳冲出的水流快速地向下从尾水管排出，需要在蜗壳与转轮之间设置止漏环，止漏环与转轮之间设置1.5
‑
2mm之间的配合间隙，以确保转轮的顺畅转动，同时阻止水流快速地向下排到尾水管内，间隙过大会造成转轮效率大幅下降，水轮机运行时振动增大。也就是说，具有压力的水流绝大部分在冲击转轮做功后向下排出到尾水管内，而极小部分的水流则高速通过止漏环与转轮之间的配合间隙向下流到到尾水管内。
[0004]水库中的水会含有一定量的泥沙，也就是说，当水轮机长期在含有泥沙的水中运行时，会在转轮的表面造成不均衡的磨损，严重时需要停机修复，甚至更换新的转轮。
[0005]由于转轮是处于“封闭状态”的，也就是说，现有技术中，人们无法直观地检测并判断转轮的磨损状态，通常情况下，因为电站引水管中存在连通上游水库的高压水，需要使水轮机完全停机，排空水轮机内部水，然后工作人员通过基坑的检修通道进入蜗壳内部，才能观测转轮的磨损情况，进入尾水管检修存在相当水淹机组和人员伤亡的安全隐患。而对于转轮与止漏环配合间隙处的磨损情况，甚至需要吊起转轮才能进行准确的检测，这会严重影响水轮机的工作效率，减少发电量。由于人们无法及时观测并判断转轮的磨损情况，也就是说，这种“停机检测”更多地是一种根据经验进行的“盲测”，为了避免转轮的严重磨损甚至损坏对水轮机的正常运行造成严重的后果，人们只能“提前”进行不止一次的检测，才能对转轮的磨损情况做出准确的判断。同时，转轮下环与止漏环处间隙处相较于转轮内部叶片的流场，水流速度更大，流态更复杂，磨损情况往往比转轮内部及叶片严重，通过对该处的实时监测和诊断可以有提前评判转轮整体的磨损状态。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种便于实时状态监测的水轮
机，可实时监测转轮的磨损情况，以便对水轮机进行及时的维护、甚至更新，确保水轮机能正常运行，进而有利于减少停机检修时间，提升发电效率。
[0007]技术方案
[0008]一种便于实时状态监测的水轮机，包括一种便于实时状态监测的水轮机，包括基坑、位于基坑内的蜗壳、位于所述蜗壳中心处的竖直的主轴、控制器，所述主轴的下端设有转轮，所述主轴的上端与发电机的转子相连接，所述转轮下方设有尾水管，所述蜗壳的进水端通过导水管与上游水流相连通，所述转轮与所述蜗壳之间设有止漏环，所述止漏环与所述转轮之间设置1.5
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2mm的配合间隙。
[0009]进一步的，为了实时监测所述转轮的磨损情况，在所述止漏环上设置用以检测所述止漏环与所述转轮表面之间距离的距离传感器，所述距离传感器与所述控制器电连接，所述距离传感器优选电涡流传感器。
[0010]进一步的，当所述转轮表面逐步磨损下凹时，距离电信号会相应地变小，为了准确判断所述转轮表面的磨损情况，将距离电信号的实测值设为A1，将距离电信号的递减率(相对初始值的递减比例)设为C，则C＝(A1
‑
A0)/A0，将额定的最小距离电信号设为B，这样就能够以所述转轮表面达到最大磨损量时的最小距离电信号为依据，通过额定的最小距离电信号B与距离电信号的最小值Amin之间的关系，间接地判断转轮的磨损情况。
[0011]当1.2B≤Amin≤1.5B时，此时所述控制器输出报警信号，当0.1≤C≤0.3时，所述控制器输出报警信号提醒人们需要停机维护。
[0012]一方面，控制所述转轮单一位置的距离电信号最小值Amin，以便当所述转轮出现局部的严重磨损时可及时“止损”；另一方面，可控制不同位置的距离电信号递减率C，以便准确科学地判断所述转轮的整体磨损情况，对所述转轮进行及时的维护。
[0013]进一步的，在所述止漏环上设置若干所述距离传感器，所述距离传感器在所述转轮4的周向上均匀分布，所述控制器可得到各距离传感器的距离电信号依次为：A1、A2、A3、A4……
，继而可计算得到距离电信号的平均值
[0014]当时，说明所述转轮的整体磨损情况比较严重，所述控制器输出报警信号。
[0015]作为一种优选方案，所述距离传感器包括设置在所述止漏环上的第一导线，在所述转轮上对应所述第一导线的位置设置接水孔，所述接水孔内设有与所述接水孔内侧壁连接的第二导线，同时所述主轴内设有过线孔，所述主轴上端设有滑环，所述第二导线穿设在所述过线孔内并与滑环电连接，所述控制器分别与所述第一导线、滑环电连接。
[0016]但是当水轮机工作、所述转轮转动至所述接水孔与所述第一导线对应位置时，由于此时所述第一导线与所述接水孔之间的间隙内充满了水流，所述水流具有一定的导电性，因此所述第一导线、所述第二导线导通而形成一个回路，继而向所述控制器输出一个电流信号I，当电流信号I小于设定的最小电流信号Imin时，说明所述转轮表面磨损已经到了比较严重而需要维护的程度，此时所述控制器输出报警信号，提醒工作人员停机维护。
[0017]需要说明的是，此处的电流信号I应为低压直流信号，从而避免造成安全隐患。
[0018]为了科学地评判转轮的磨损情况，可在止漏环上设置围绕转轮的n个上述优选方案中的距离传感器，相应地，各距离传感器的电流信号依次为：I1+I2……
+In，各距离传感器的电流信号的平均值为：
[0019]当时，其反映的是所述转轮表面的整体磨损情况，此时，所述控制器输出报警信号。
[0020]作为另一种优选方案，在所述转轮的表面容易磨损的位置设置细小的扰流孔，所述扰流孔通过管路与外部干净水源相连通，当水轮机运转时，外部干净水源的水从所述扰流孔高压喷出，喷出的水流与高速进入所述转轮与所述止漏环配合间隙内的水流相互冲撞后形成一层粘附在所述转轮表面的“隔离薄膜”，从而可有效的避免进入所述配合间隙内含有泥沙的水流直接磨损所述转轮的表面，最大限度地减缓所述转轮表面的磨损，通过设置相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便于实时状态监测的水轮机，包括基坑(1)、位于基坑内的蜗壳(2)、位于所述蜗壳(2)中心处的竖直的主轴(3)、控制器，所述主轴(3)的下端设有转轮(4)，所述主轴(3)的上端与发电机的转子相连接，所述转轮(4)下方设有尾水管(5)，所述蜗壳(2)的进水端通过导水管与上游水流相连通，所述转轮(4)与所述蜗壳(2)之间设有止漏环(7)，所述止漏环(7)与所述转轮(4)之间设置1.5
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2mm的配合间隙，其特征在于，所述止漏环(7)上设置用以检测所述止漏环(7)与所述转轮(4)表面之间距离的距离传感器，所述距离传感器与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的一种便于实时状态监测的水轮机，其特征在于，所述距离传感器优选电涡流传感器，当所述转轮(4)转动时，所述距离传感器向所述控制器输出与距离对应的连续的距离电信号A，距离电信号A的最小值为Amin，距离电信号的初始值为A0，距离电信号的实测值为A1，则距离电信号的递减率为C，并且C＝(A0
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A1)/A0，设额定的最小距离电信号为B，当1.2B≤Amin≤1.5B；或者0.1≤C≤0.3时，所述控制器输出报警信号。3.根据权利要求2所述的一种便于实时状态监测的水轮机，其特征在于，所述止漏环7上设置若干所述距离传感器，所述距离传感器在所述转轮(4)的周向上均匀分布，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建峰，潘骏，陈文华，周叶，曹登峰，胡伟强，吴烈龙，王艳丽，
申请(专利权)人：杭州力源发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：