CN103954210B - 一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置及方法，包括测圆架，测圆架端头设有沿着转子外壁旋转的竖向测量臂，竖向测量臂上从上到下设有多个电涡流传感器，在转子的转轴位置设有齿盘计数器，电涡流传感器和齿盘计数器通过线缆与数据采集器连接。旋转测圆架，对待测转子圆度进行测量，每个磁极均应设置测点；每个测点需要记录待测点高程、旋转角度以及待测点半径方向间隙值，并将其传送储存到数据采集器内；将数据采集器内的测量数据导入电脑内进行处理，自动输出分析结果，并对转子进行调整。通过上述步骤实现非接触式自动测量水轮发电机转子圆度。本发明解决了转子装配过程中百分表测量圆度时精度不高，人工计算分析工作量大等问题。

Description

一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置及方法

技术领域

本发明涉及水力发电工程中的水轮发电机转子的安装领域，特别是一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置及方法。

背景技术

大型水轮发电机转子、定子等构件直径大，其圆度精度要求很高。转子装配过程中需对其圆度进行测量，目前常采用的测量方法是在转子、定子中心安装测圆架配位移百分表测量。如中国专利CN102829701A公开了一种大型水轮发电机转子测圆架及其使用方法，本发明主要介绍了由主轴连接机构、配重轴、配重、水平支撑架和测量臂构成的可以任意旋转的测圆架；在测圆架上安装百分表对转子圆度进行测量；该发明专利中位移百分表测量方法为接触机械式测量方法，测针易磨损，影响测量精度；该方法由观测者对被测参数直接读数，测量数值不能自动记录，测量精度差，误差大，且测量数据采用人工计算分析，工作量大。在这种情况下，对水轮发电机组装配时定子、转子等大型圆形构件圆度测量方法进行了研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置及方法，可以解决转子装配过程中百分表测量圆度时精度不高，人工计算分析工作量大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置，包括测圆架，测圆架端头设有沿着转子外壁旋转的竖向测量臂，竖向测量臂上从上到下设有多个电涡流传感器，电涡流传感器与转子不接触，在测圆架转轴上设有用于测量旋转角度的齿盘计数器，电涡流传感器和齿盘计数器通过线缆与数据采集器连接。

电涡流传感器从上到下至少为三个。

一种采用上述的装置自动测量水轮发电机转子圆度的方法，包括以下步骤：

一、调平转子，安装测圆架，安装电涡流传感器、齿盘计数器和数据采集器；

二、旋转测圆架，电涡流传感器对待测转子圆度进行测量，每个磁极均应设置测点；每个测点需要记录待测点高程、旋转角度以及待测点半径方向间隙值，并将其传送储存到数据采集器内；

三、将数据采集器内的测量数据导入电脑内进行处理，自动输出分析结果，根据结果确定转子的圆度，并对转子进行调整；

通过上述步骤实现非接触式自动测量水轮发电机转子圆度。

在步骤一中，通过在转子下方设置多个支墩，在支墩与转子之间设置楔形板来调平。

在磁极下也设置支墩和楔形板。

测圆架旋转前要确定起始角度和方向，测圆架旋转过程中齿盘计数器记录测圆架的旋转角度。

步骤三中的处理分析步骤如下：

一、首先对同一高程所有测点进行筛选，将每个测点角度值与计算的每个磁极可测范围的角度值进行比较，剔除不在可测范围的测点；

二、计算同一高程可测范围内所有测量数值的平均值，将每个测值与平均值进行比较计算差值，确定同一高程的圆度；

三、计算确定每一个高程的圆度，并比较不同高程的圆度；

四、对所有可测范围内测点按照所在磁极范围进行分类，并将每个测值与其相对应的圆度值进行比较，确定每个磁极的调整范围；

五、最后输出每个磁极的调整值，供待测转子进行调整。

本发明提供的一种非接触式自动测量记录大型水轮发电机转子圆度的装置及方法，解决了转子装配过程中采用接触式位移百分表测量圆度时存在精度不高，人工计算分析工作量大等问题。本发明通过在原测圆架上加装非接触式电涡流传感器、齿盘计数器实现了对待转子圆度的自动测量；使用了采集器和电脑内专用程序实现了自动记录、自动筛选处理数据。本发明通过在原测圆架上加装非接触式电涡流传感器、齿盘计数器，采用了非接触式电涡流传感器探头和齿盘计数实现测点圆度自动测量；辅以数据采集系统、计算分析软件，即使用了数据采集器和电脑内专用程序实现了自动记录、自动筛选处理数据。实现了对大型圆形构件的非接触式测量及数据自动记录分析处理。本发明避免了测试探头的磨损，减少了对测量精度的影响；实现了测量数据的自动记录，智能化处理，提高了测量的精度，减少了人工工作量。本发明不仅可以对大型水轮发电机组转子圆度进行测量处理，还可以对其它圆形构件圆度测量处理，应用广泛。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1本发明的整体结构示意图。

图中：转子1，测圆架2，电涡流传感器3，数据采集器4，齿盘计数器5，线缆6，楔形板7，支墩8，配重9，竖向测量臂10，磁极11。

具体实施方式

实施例1：

如图1中，一种非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置，包括测圆架2，测圆架2端头设有沿着转子1外壁旋转的竖向测量臂10，竖向测量臂10上从上到下设有多个电涡流传感器3，电涡流传感器3与转子1不接触，在测圆架2转轴上设有齿盘计数器5，电涡流传感器3和齿盘计数器5通过线缆6与数据采集器4连接。本例中数据采集器4设置在测圆架2上，数据采集器4与电脑连接。电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。电涡流传感器能准确测量被测体必须是金属导体与探头端面之间静态和动态的相对位移变化, 采用电涡流传感器不易受到环境干扰,稳定性高，便于基准点的选择，方便使用，应用灵活。

而且数据采集器4采集的数据储存在其自带的储存卡内，将储存卡拔出插入到安装有专用处理程序电脑中，对数据进行自动处理，确定待测转子的圆度，并以此结果对转子圆度进行调整。可选的方案中，数据采集器4与电脑之间还可以选择无线的方式传输数据。

优选的，电涡流传感器3从上到下至少为三个。

测量时，旋转测圆架任意角度，用齿盘计数器测量记录其旋转角度，并将齿盘计数器采集的数据传输给采集器；然后用电涡流传感器探头测量待测点的半径方向间隙值，并将测量结果传输给数据采集器4，采集器将测量数据依次记录储存；然后通过电脑对数据采集器储存卡内的数据进行分类筛选处理，合理确定待测转子的圆度。

实施例2：

在实施例1的基础上，一种采用上述的装置自动测量水轮发电机转子圆度的方法，包括以下步骤：

一、调平转子1，安装测圆架2，安装电涡流传感器3、齿盘计数器5和数据采集器4；将测圆架2安装在待测转子1中心位置，确保测圆架的安装精度。

根据待测转子1的数学模型，确定测量参数待测点高程、角度，半径方向间隙值，编写处理数据专用程序。

二、旋转测圆架，电涡流传感器3对待测转子1圆度进行测量，每个磁极均应设置测点；每个测点需要记录待测点高程、旋转角度以及待测点半径方向间隙值，并将其传送储存到数据采集器4内；

优选的，测圆架2旋转前要确定起始角度和方向，测圆架2旋转过程中齿盘计数器记录测圆架的旋转角度。

三、将数据采集器4内的测量数据导入电脑内进行处理，自动输出分析结果，根据结果确定转子1的圆度，并对转子1进行调整

通过上述步骤实现非接触式自动测量水轮发电机转子圆度。

在步骤一中，通过在转子1下方设置多个支墩8，在支墩8与转子1设置楔形板7来调平。由此结构，提高了后期的测量精度。优选的，在磁极11下也设置支墩8和楔形板7。由此结构，避免磁极11的因支承结构而造成的变形，从而进一步提高测量精度。

优选的，步骤三中的处理分析步骤如下：

对于大型水轮机组转子组装圆度来说，因其较高，沿其高度方向要至少上、中、下三个测量点或三个以上测点；沿其圆周方向每个磁极上都应有测点，且测点在其测量范围同时要计算出每个磁极可测范围的角度以及偏差位置。编写数据专用处理程序流程如下：

一、首先对同一高程所有测点进行筛选，将每个测点角度值与计算的可测范围的角度值进行比较，剔除不在可测范围的测点；

二、计算同一高程可测范围内所有测量数值的平均值，将每个测值与平均值进行比较计算差值，确定同一高程的圆度；

三、计算确定每一个高程的圆度，并比较不同高程的圆度；

四、对所有可测范围内测点按照所在磁极范围进行分类，并将每个测值与其相对应的圆度值进行比较，确定每个磁极的调整范围；

五、最后输出每个磁极的调整值，供待测转子1进行调整。

Claims (1)

1.一种采用非接触式自动测量水轮发电机转子圆度的装置自动测量水轮发电机转子圆度的方法，包括测圆架（2），测圆架（2）端头设有沿着转子（1）外壁旋转的竖向测量臂（10），竖向测量臂（10）上从上到下设有多个电涡流传感器（3），电涡流传感器（3）与转子（1）不接触，在测圆架（2）转轴上设有用于测量旋转角度的齿盘计数器（5），电涡流传感器（3）和齿盘计数器（5）通过线缆（6）与数据采集器（4）连接，其特征是包括以下步骤：

一、调平转子（1），安装测圆架（2），安装电涡流传感器（3）、齿盘计数器（5）和数据采集器（4）；

通过在转子（1）下方设置多个支墩（8），在支墩（8）与转子（1）之间设置楔形板（7）来调平；

在磁极（11）下也设置支墩（8）和楔形板（7）；

二、旋转测圆架，电涡流传感器（3）对待测转子（1）圆度进行测量，每个磁极均应设置测点；每个测点需要记录待测点高程、旋转角度以及待测点半径方向间隙值，并将其传送储存到数据采集器（4）内；

测圆架（2）旋转前要确定起始角度和方向，测圆架（2）旋转过程中齿盘计数器记录测圆架的旋转角度；

三、将数据采集器（4）内的测量数据导入电脑内进行处理，自动输出分析结果，根据结果确定转子（1）的圆度，并对转子（1）进行调整；

（一）首先对同一高程所有测点进行筛选，将每个测点角度值与计算的每个磁极可测范围的角度值进行比较，剔除不在可测范围的测点；

（二）计算同一高程可测范围内所有测量数值的平均值，将每个测值与平均值进行比较计算差值，确定同一高程的圆度；

（三）计算确定每一个高程的圆度，并比较不同高程的圆度；

（四）对所有可测范围内测点按照所在磁极范围进行分类，并将每个测值与其相对应的圆度值进行比较，确定每个磁极的调整范围；

（五）最后输出每个磁极的调整值，供待测转子（1）进行调整；

通过上述步骤实现非接触式自动测量水轮发电机转子圆度。