一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置及方法与流程

1.本发明涉及立式水轮机发电机组磨蚀破坏评估技术领域，尤其涉及一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置及方法。


背景技术：

2.水轮发电机组磨蚀破坏是一种不可避免的现象。发生磨蚀破坏的机组不但出力效率降低，还严重威胁机组的安全稳定运行。对已发生严重磨蚀的机组进行检修耗费时间长，经济成本高，而目前对水轮机磨蚀破坏的检修还是定期检修，非检修期难以判断磨蚀的破坏程度。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，通过应变片和应变量测量系统对水轮机整体进行称重，在线提前判断磨蚀破坏程度，从而合理安排检修周期，提高电力设备可用系数，降低维修成本，减少维修风险。
4.本发明要解决的另一技术问题是：提供一种采用所述一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置进行立式水轮发电机组磨蚀破坏评估的方法。
5.为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，包括推力轴承，所述推力轴承上安装有用于检测水轮机质量的应变片，使用状态下，应变片与应变量测量系统电性连接。
6.所述推力轴承包括推力轴承座、连接支柱、托盘以及推力轴承轴瓦，连接支柱一端与推力轴承座连接，另一端与托盘连接，推力轴承轴瓦安装在托盘的上方，所述应变片安装在托盘与推力轴承轴瓦之间。
7.所述托盘的上侧设有限位槽，推力轴承轴瓦的下侧设有与限位槽配合的凸块，推力轴承轴瓦通过凸块与限位槽的限位配合滑动的安装在托盘上，所述应变片安装在托盘的限位槽内。
8.所述限位槽和凸块分别呈十字结构，应变片安装在限位槽的十字结构中部。
9.所述推力轴承包括推力轴承座、连接支柱、托盘以及推力轴承轴瓦，连接支柱一端与推力轴承座连接，另一端与托盘连接，推力轴承轴瓦安装在托盘的上方，所述应变片安装在推力轴承座与托盘之间。
10.所述连接支柱为上下两段组成，连接支柱的上段与下段上下滑动的定向连接，所述应变片安装在连接支柱的上下两段之间。
11.所述推力轴承包括推力轴承座、连接支柱、托盘以及推力轴承轴瓦，连接支柱一端与推力轴承座连接，另一端与托盘连接，推力轴承轴瓦安装在托盘的上方，所述应变片安装在推力轴承轴瓦上。
12.所述推力轴承轴瓦为上下两半组成，推力轴承轴瓦的上半与下半上下滑动的定向
连接，所述应变片安装在推力轴承轴瓦的上下两半之间。
13.所述应变量测量系统包括应变放大器、应变测量主机以及计算机，所述应变片与应变放大器电性连接，应变放大器与应变测量主机电性连接，应变测量主机与计算机电性或者无线连接。
14.一种采用所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置进行立式水轮发电机组磨蚀破坏评估的方法，包括以下步骤，s1.将安装有应变片的推力轴承安装到位；s2.将各应变片的线束通过推力轴承油箱上方的密封盖引出；s3.将各应变片的接线逐个与应变放大器电连接，应变放大器再与应变测量主机电连接，应变测量主机与计算机电性或者无线连接，计算机实时监测各个应变片的重量数据变化；s4.水轮机测试运行，应变片受到水轮机的重力时产生变形，应变片变形后，其阻值发生变化，经由应变放大器将电阻变化转化为电信号，再通过应变测量主机进行分析，并在计算机显示相应的重量数值；s5.通过计算机显示的各个应变片的重量数值，通过累加计算出水轮机的初始质量w1；s6.水轮机正常运行， 在水轮机运行过程中，计算机实时显示目前水轮机的实时质量w2，并根据公式计算磨损值k，k=
ꢀ△
w / d2式中，
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w为水轮机初始质量w1与实时质量w2的差值，d为水轮机转轮的直径；s7.计算得出的k值带入国际电工委员会标准，对照得出磨蚀破坏程度，其中，iec下限为0.47、iec上限为1.9，当k值大于0.47时，评估为水轮机磨蚀开始发生，k值越大，磨蚀破坏越严重，可适当根据检修周期进行处理，当k值大于1.9时，评估为磨蚀破坏已影响水轮机正常运行，应立即安排检修。
15.本发明有如下有益效果：1、通过推力轴承上安装有用于检测水轮机磨蚀程度的应变片，使用状态下，推力轴承环形安装在底座上，应变片与应变量测量系统电性连接。通过应变片和应变量测量系统对水轮机整体进行称重，在线提前判断磨蚀破坏程度，从而能够合理安排检修周期，提高电力设备可用系数，降低维修成本，减少维修风险。
附图说明
16.图1为本发明使用状态下的立体结构示意图。
17.图2为本发明推力轴承展开结构示意图。
18.图3为本发明评估系统结构示意图。
19.图中：机座10，推力轴承20，推力轴承座21，连接支柱22，托盘23，限位槽231，推力轴承轴瓦24，凸块241，应变片30，应变量测量系统40，应变放大器41，应变测量主机42，计算机43。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
21.实施例一：参见图1-3，一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，包括推力轴承20，所述推力轴承20上安装有用于检测水轮机质量的应变片30，使用状态下，推力轴承20环形安装在底座10上，应变片30与应变量测量系统40电性连接。通过应变片30和应变量测量系统40对水轮机整体进行称重，在线提前判断磨蚀破坏程度，从而合理安排检修周期，提高电力设备可用系数，降低维修成本，减少维修风险。
22.应变量测量系统40包括应变放大器41、应变测量主机42以及计算机43，所述应变片30与应变放大器41电性连接，应变放大器41与应变测量主机42电性连接，应变测量主机42与计算机43电性或者无线连接。其中，应变放大器41采用型号为hsv1m4的sga主机，应变测量主机42采用el-110型号，应变片30采用电阻式应变片，防水防油，性能可靠。
23.参见图2，推力轴承20包括推力轴承座21、连接支柱22、托盘23以及推力轴承轴瓦24，连接支柱22一端与推力轴承座21连接，另一端与托盘23连接，推力轴承轴瓦24安装在托盘23的上方，所述应变片30安装在托盘23与推力轴承轴瓦24之间。托盘23与推力轴承轴瓦24不随机组转动而转动，应变片30放置于托盘23上不会与转动部分发生磨损。
24.具体的，托盘23的上侧设有限位槽231，推力轴承轴瓦24的下侧设有与限位槽231配合的凸块241，推力轴承轴瓦24通过凸块241与限位槽231的限位配合滑动的安装在托盘23上，应变片30安装在托盘23的限位槽231内。通过限位槽231与凸块241的配合形成滑动定向配合结构。优选的，限位槽231的深度小于凸块241的高度。
25.进一步的，限位槽231和凸块241分别呈十字结构，应变片30安装在限位槽231的十字结构中部。采用十字导向结构，稳定性好。
26.实施例二：与实施例一的不同之处在于，推力轴承20包括推力轴承座21、连接支柱22、托盘23以及推力轴承轴瓦24，连接支柱22一端与推力轴承座21连接，另一端与托盘23连接，推力轴承轴瓦24安装在托盘23的上方，所述应变片30安装在推力轴承座21与托盘23之间。
27.具体的，连接支柱22为上下两段组成，连接支柱22的上段与下段上下滑动的定向连接，应变片30安装在连接支柱22的上下两段之间。
28.至于连接支柱22上段与下段上下滑动的定向连接，可采用实施例一种的十字导向结构，也可以在下段设有多边形槽，在上段设置多边形凸台，通过凸台与多边形槽形成滑动限位定向配合，当然，应变片30放置在多边形槽的底部，多边形槽的深度小于多边形凸台的长度。
29.实施例三：与实施例一、二的不同之处在于，推力轴承20包括推力轴承座21、连接支柱22、托盘23以及推力轴承轴瓦24，连接支柱22一端与推力轴承座21连接，另一端与托盘23连接，推力轴承轴瓦24安装在托盘23的上方，应变片30安装在推力轴承轴瓦24上。
30.具体的，推力轴承轴瓦24为上下两半组成，推力轴承轴瓦24的上半与下半上下滑动的定向连接，所述应变片30安装在推力轴承轴瓦24的上下两半之间。推力轴承轴瓦24上半与下半上下滑动的定向连接，可采用实施例一、二中的结构。
31.实施例四：一种采用所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置进行立式水轮发电机组磨蚀破坏评估的方法，包括以下步骤，s1.将安装有应变片30的推力轴承20安装到位；s2.将各应变片30的线束通过推力轴承油箱上方的密封盖引出；s3.将各应变片30的接线逐个与应变放大器41电连接，应变放大器41再与应变测量主机42电连接，应变测量主机42与计算机43电性或者无线连接，计算机43实时监测各个应变片30的重量数据变化；s4.水轮机测试运行，应变片30受到水轮机的重力时产生变形，应变片30变形后，其阻值发生变化，经由应变放大器41将电阻变化转化为电信号，再通过应变测量主机42进行分析，并在计算机43显示相应的重量数值；s5.通过计算机43显示的各个应变片30的重量数值，通过累加计算出水轮机的初始质量w1；s6.水轮机正常运行， 在水轮机运行过程中，计算机43实时显示目前水轮机的实时质量w2，并根据公式计算磨损值k，k=
ꢀ△
w / d2式中，
△
w为水轮机初始质量w1与实时质量w2的差值，d为水轮机转轮的直径，s7.计算得出的k值带入国际电工委员会iec标准，对照得出磨蚀破坏程度，其中，iec下限为0.47、iec上限为1.9，当k值大于0.47时，评估为水轮机磨蚀开始发生，k值越大，磨蚀破坏越严重，可适当根据检修周期进行处理，当k值大于1.9时，评估为磨蚀破坏已影响水轮机正常运行，应立即安排检修。

技术特征：
1.一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，包括推力轴承(20)，其特征在于：所述推力轴承(20)上安装有用于检测水轮机质量的应变片(30)，使用状态下，应变片(30)与应变量测量系统(40)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述推力轴承(20)包括推力轴承座(21)、连接支柱(22)、托盘(23)以及推力轴承轴瓦(24)，连接支柱(22)一端与推力轴承座(21)连接，另一端与托盘(23)连接，推力轴承轴瓦(24)安装在托盘(23)的上方，所述应变片(30)安装在托盘(23)与推力轴承轴瓦(24)之间。3.根据权利要求2所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述托盘(23)的上侧设有限位槽(231)，推力轴承轴瓦(24)的下侧设有与限位槽(231)配合的凸块(241)，推力轴承轴瓦(24)通过凸块(241)与限位槽(231)的限位配合滑动的安装在托盘(23)上，所述应变片(30)安装在托盘(23)的限位槽(231)内。4.根据权利要求3所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述限位槽(231)和凸块(241)分别呈十字结构，应变片(30)安装在限位槽(231)的十字结构中部。5.根据权利要求1所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述推力轴承(20)包括推力轴承座(21)、连接支柱(22)、托盘(23)以及推力轴承轴瓦(24)，连接支柱(22)一端与推力轴承座(21)连接，另一端与托盘(23)连接，推力轴承轴瓦(24)安装在托盘(23)的上方，所述应变片(30)安装在推力轴承座(21)与托盘(23)之间。6.根据权利要求5所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述连接支柱(22)为上下两段组成，连接支柱(22)的上段与下段上下滑动的定向连接，所述应变片(30)安装在连接支柱(22)的上下两段之间。7.根据权利要求1所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述推力轴承(20)包括推力轴承座(21)、连接支柱(22)、托盘(23)以及推力轴承轴瓦(24)，连接支柱(22)一端与推力轴承座(21)连接，另一端与托盘(23)连接，推力轴承轴瓦(24)安装在托盘(23)的上方，所述应变片(30)安装在推力轴承轴瓦(24)上。8.根据权利要求7所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述推力轴承轴瓦(24)为上下两半组成，推力轴承轴瓦(24)的上半与下半上下滑动的定向连接，所述应变片(30)安装在推力轴承轴瓦(24)的上下两半之间。9.根据权利要求1所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置，其特征在于：所述应变量测量系统(40)包括应变放大器(41)、应变测量主机(42)以及计算机(43)，所述应变片(30)与应变放大器(41)电性连接，应变放大器(41)与应变测量主机(42)电性连接，应变测量主机(42)与计算机(43)电性或者无线连接。10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置进行立式水轮发电机组磨蚀破坏评估的方法，其特征在于，包括以下步骤，s1.将安装有应变片(30)的推力轴承(20)安装到位；s2.将各应变片(30)的线束通过推力轴承油箱上方的密封盖引出；s3.将各应变片(30)的接线逐个与应变放大器(41)电连接，应变放大器(41)再与应变测量主机(42)电连接，应变测量主机(42)与计算机(43)电性或者无线连接，计算机(43)实时监测各个应变片(30)的重量数据变化；
s4.水轮机测试运行，应变片(30)受到水轮机的重力时产生变形，应变片(30)变形后，其阻值发生变化，经由应变放大器(41)将电阻变化转化为电信号，再通过应变测量主机(42)进行分析，并在计算机(43)显示相应的重量数值；s5.通过计算机(43)显示的各个应变片(30)的重量数值，通过累加计算出水轮机的初始质量w1；s6.水轮机正常运行，在水轮机运行过程中，计算机(43)实时显示目前水轮机的实时质量w2，并根据公式计算磨损值k，式中，δw为水轮机初始质量w1与实时质量w2的差值，d为水轮机转轮的直径，s7.计算得出的k值带入国际电工委员会(iec)标准，对照得出磨蚀破坏程度，其中，iec下限为0.47、iec上限为1.9，当k值大于0.47时，评估为水轮机磨蚀开始发生，k值越大，磨蚀破坏越严重，可适当根据检修周期进行处理，当k值大于1.9时，评估为磨蚀破坏已影响水轮机正常运行，应立即安排检修。

技术总结
一种立式水轮发电机组磨蚀破坏评估装置及方法，包括推力轴承，推力轴承上安装有用于检测水轮机磨蚀程度的应变片，使用状态下，推力轴承环形安装在底座上，应变片与应变量测量系统电性连接。通过应变片和应变量测量系统对水轮机整体进行称重，在线提前判断磨蚀破坏程度，从而能够合理安排检修周期，提高电力设备可用系数，降低维修成本，减少维修风险。减少维修风险。减少维修风险。


技术研发人员：黄振宇 耿清华
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/6/27