一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置及方法，其中，超声纵波波导杆用于获取顶盖螺栓轴力发生变化时所产生的轴向实时位移从而产生形变；超声声弹测力传感器用于获取超声纵波波导杆的声时差；数据处理系统通过波导杆

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及水轮机顶盖螺栓轴力实时在线监测
，尤其涉及一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置及方法。

技术介绍

[0002]水轮机顶盖螺栓的工作状态对整个机组的安全稳定运行至关重要。若顶盖螺栓预紧不足、预紧过大或预紧不均匀，都可能导致联接可靠性降低、疲劳破坏，严重时甚至可导致水淹厂房及机组损毁等重大事故。
[0003]当前，螺栓轴力在线监测的方法中，多数破坏了螺栓本体结构，存在一定的安全隐患，无法精确定量测量螺栓载荷值，另外的一些方法中，在顶盖法兰本体开孔或焊接基础支座，施工复杂且会影响顶盖螺栓的正常拆卸等。长期运行情况下，若螺栓端部防水、防腐处理不当，会导致回波信号幅值降低导致测量值错误。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置及方法，以克服上述技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，包括若干均布于水轮机顶盖法兰的顶盖螺栓，包括超声纵波波导杆、超声声弹测力传感器、数据处理系统和显示终端；
[0007]所述超声纵波波导杆用于获取顶盖螺栓轴力发生变化时所产生的轴向实时位移，从而产生形变；
[0008]所述超声声弹测力传感器用于获取所述超声纵波波导杆的实时声时，以根据超声纵波波导杆由于顶盖螺栓的轴向实时位移而产生形变，获取超声纵波波导杆的声时差；
[0009]所述数据处理系统用于根据所述超声纵波波导杆的声时差，通过波导杆
‑
顶盖螺栓轴力转化算法获取顶盖螺栓的轴力变化值；
[0010]所述显示终端用于将顶盖螺栓的轴力变化值进行可视化，实现对水轮机顶盖螺栓轴力的在线监测。
[0011]进一步的，所述超声纵波波导杆底部与所述顶盖螺栓顶部固定连接；且所述超声纵波波导杆的轴线与所述顶盖螺栓的轴线重合；
[0012]所述超声纵波波导杆通过固定支座与水车室机坑壁固定连接；
[0013]所述超声声弹测力传感器固定设置于所述超声纵波波导杆顶部。
[0014]进一步的，还包括双头螺柱，所述双头螺柱顶部与所述超声纵波波导杆底部固定连接，且所述双头螺柱底部与所述顶盖螺栓顶部固定连接，使得所述超声纵波波导杆通过所述双头螺柱与所述顶盖螺栓连接。
[0015]进一步的，所述超声纵波波导杆底部与所述双头螺柱顶部通过连接器进行固定连接。
[0016]进一步的，还包括波导杆温控系统，所述波导杆温控系统包括若干温度探头、电加热装置和温度自动控制系统；
[0017]若干所述温度探头沿所述超声纵波波导杆的轴线方向均布，且与所述温度自动控制系统通信连接，用于获取超声纵波波导杆的实时温度，并将所述超声纵波波导杆的实时温度传输至所述温度自动控制系统；
[0018]所述电加热装置与所述温度自动控制系统连接，且设置于所述超声纵波波导杆上，以根据所述超声纵波波导杆的实时温度，通过温度自动控制系统控制所述电加热装置对超声纵波波导杆进行加热，使得超声纵波波导杆的温度恒定。
[0019]进一步的，所述电加热装置采用电加热电阻丝，所述电加热电阻丝沿超声纵波波导杆的轴线方向均匀缠绕。
[0020]进一步的，根据所述超声纵波波导杆的声时差，导杆
‑
顶盖螺栓轴力转化算法获取顶盖螺栓的轴力变化值的方法如下：
[0021]首先：根据所述超声纵波波导杆的声时差，获取顶盖螺栓伸长值的变化值；
[0022][0023]其中，
△
L
s
表示顶盖螺栓伸长值的变化值；
△
t
bF
表示现场实测值的超声纵波波导杆的声时差变化值，M
b
为超声纵波波导杆的特征常数；
[0024]其次：根据顶盖螺栓伸长值的变化值，获取顶盖螺栓的轴力变化值；
[0025]式中E
h
为顶盖螺栓的弹性模量，L
h
为顶盖螺栓受力段长度，S
h
为顶盖螺栓有效受力横截面积。
[0026]一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置的监测方法，包括如下步骤：
[0027]S1：在水车室机坑壁上，固定设置固定支座；
[0028]S2：将超声纵波波导杆与固定支座固定连接；
[0029]S3：通过连接器将超声纵波波导杆与设置于顶盖螺栓顶部的双头螺柱进行连接；
[0030]S4：在超声纵波波导杆顶部安装超声声弹测力传感器；
[0031]S5：通过超声声弹测力传感器获取超声纵波波导杆的实时声时，以获取超声纵波波导杆的声时差；以根据波导杆
‑
顶盖螺栓轴力转化算法，获取顶盖螺栓的轴力变化值；
[0032]S6：通过显示终端将顶盖螺栓的轴力变化值进行可视化，以实现水轮机顶盖螺栓轴力的在线监测。
[0033]进一步的，在所述S4之后，还包括，沿超声纵波波导杆的轴线方向，均布若干温度探头，并沿超声纵波波导杆的轴线方向均匀缠绕电加热电阻丝，以通过温度探头获取超声纵波波导杆的实时温度，并通过温度自动控制系统对超声纵波波导杆进行加热，使得超声纵波波导杆的温度恒定。
[0034]有益效果：本专利技术的一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置及方法，在顶盖螺栓顶部设置超声纵波波导杆，通过超声纵波波导杆的声时差来获取顶盖螺栓的轴力变化值，实现对水轮机顶盖螺栓轴力的在线监测。能够在不破坏顶盖螺栓本体结构的基础上，精确的测量螺栓轴力的变化值，解决了长期运行情况下，由于顶盖螺栓端部防水、防腐处理不当，使得回波信号幅值降低，而导致螺栓轴力值的测量值错误的问题；提升水电机组螺栓监
测的准确性及长期可靠性，具备成本低、施工方便、通用性强等特点，便于各类型水轮机顶盖螺栓轴力在线监测工作的高效、可靠实施。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术的水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置整体示意图；
[0037]图2为本专利技术的水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置的监测方法流程图。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]本实施例提供了一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，如图1，包括若干均布于水冷机顶盖法兰的顶盖螺栓1，超声声弹测力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，包括若干均布于水轮机顶盖法兰的顶盖螺栓(1)，其特征在于，包括超声纵波波导杆(2)、超声声弹测力传感器(3)、数据处理系统(4)和显示终端；所述超声纵波波导杆(2)用于获取顶盖螺栓(1)轴力发生变化时所产生的轴向实时位移，从而产生形变；所述超声声弹测力传感器(3)用于获取所述超声纵波波导杆(2)的实时声时，以根据超声纵波波导杆由于顶盖螺栓的轴向实时位移而产生的形变，获取超声纵波波导杆(2)的声时差；所述数据处理系统(4)用于根据所述超声纵波波导杆(2)的声时差，通过波导杆
‑
顶盖螺栓轴力转化算法获取顶盖螺栓(1)的轴力变化值；所述显示终端用于将顶盖螺栓的轴力变化值进行可视化，实现对水轮机顶盖螺栓轴力的在线监测。2.根据权利要求1所述的一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，其特征在于，所述超声纵波波导杆(2)底部与所述顶盖螺栓(1)顶部固定连接；且所述超声纵波波导杆(2)的轴线与所述顶盖螺栓(1)的轴线重合；所述超声纵波波导杆(2)通过固定支座(6)与水车室机坑壁(5)固定连接；所述超声声弹测力传感器(3)固定设置于所述超声纵波波导杆(2)顶部。3.根据权利要求1所述的一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，其特征在于，还包括双头螺柱(7)，所述双头螺柱(7)顶部与所述超声纵波波导杆(2)底部固定连接，且所述双头螺柱(7)底部与所述顶盖螺栓(1)顶部固定连接，使得所述超声纵波波导杆(2)通过所述双头螺柱(7)与所述顶盖螺栓(1)连接。4.根据权利要求3所述的一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，其特征在于，所述超声纵波波导杆(2)底部与所述双头螺柱(7)顶部通过连接器(8)进行固定连接。5.根据权利要求1所述的一种水轮机顶盖螺栓轴力在线监测装置，其特征在于，还包括波导杆温控系统，所述波导杆温控系统包括若干温度探头(91)、电加热装置(92)和温度自动控制系统(93)；若干所述温度探头(91)沿所述超声纵波波导杆(2)的轴线方向均布，且与所述温度自动控制系统(93)通信连接，用于获取超声纵波波导杆(2)的实时温度，并将所述超声纵波波导杆(2)的实时温度传输至所述温度自动控制系统(93)；所述电加热装置(92)与所述温度自动控制系统(93)连接，且设置于所述超声纵波波导杆(2)上，以根据所述超声纵波波导杆(2)的实时温度，通过温度自动控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗金文，唐晓丹，李初辉，刘绍勇，王涛，杜波，胡庆雄，贾利涛，陶吉全，陈哲之，王俊青，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：