CN109100132A - 一种实现平板密封状态检修的监测方法及监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现平板密封状态检修的监测方法及监测系统，包括步骤：步骤1)通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；步骤2)用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；步骤3)在提取的曲线取多个点坐标；步骤4)对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；步骤5)并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；步骤6)重复上述步骤，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；步骤7)计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备检修技术领域，具体涉及一种实现平板密封状态检修的监测方法及监测系统。
背景技术
平板密封作为水轮机主轴密封的一种重要形式，广泛应用与低水头机组上，现在平板密封大多采用耐磨性能突出的聚氨酯复合材料作为密封板，选用不锈钢材质作为密封环，运行过程中密封环磨损程度远大于密封板的磨损程度，因为密封环磨损导致密封失效，漏水过大，顶盖水位迅速上涨，机组被迫停机。目前对水轮机平板密封的检修均是计划检修和故障检修相结合，因为无法量化密封磨损情况，没有实现平板密封的状态检修。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术不足，提供一种实现平板密封状态检修的监测方法及监测系统，可以有效的解决现有因平板密封计划检修造成的设备过度检修及电量损伤，同时可以解决因平板密封事故检修造成非计划停机。
本发明通过下述技术方案实现：
一种实现平板密封状态检修的监测方法，包括步骤：
步骤1)通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；
步骤2)用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；
步骤3)在提取的曲线取多个点坐标；
步骤4)对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；
步骤5)并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；
步骤6)重复上述步骤，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；
步骤7)计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
进一步的，还包括步骤8)设置报警装置，在磨损到达最大磨损曲线前报警。
进一步的，所述步骤8在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1。
进一步的，步骤1)通过手持式3D三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描。
进一步的，步骤2)用UG三维软件抽取的样条曲线，在样条曲线上取10个点坐标。
进一步的，所述步骤7)计算磨损后密封环与密封板圆周过水面积A1与顶盖排水能力面积B1进行对比，A1＝B1时，计算出最大磨损曲线位置，在A1＝80％B1时计算磨损曲线将此时磨损曲线定义为报警曲线。
本发明通过下述另一技术方案实现：
一种实现平板密封状态检修的监测系统，包括三维激光扫描仪和三维软件，其特征在于：
通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；在提取的曲线取多个点坐标；对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；重复上述工作，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
进一步的，还包括监测装置和报警装置，在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1；监测装置与报警装置控制连接，通过监测装置的监控，在磨损到达最大磨损曲线前报警。
本发明通过下述另一技术方案实现：
一种实现平板密封状态检修的监测系统，包括三维激光扫描仪和三维软件，其特征在于：
通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；在提取的曲线取多个点坐标；对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；重复上述工作，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
进一步的，还包括监测装置和报警装置，在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1；监测装置与报警装置控制连接，通过监测装置的监控，在磨损到达最大磨损曲线前报警。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种实现平板密封状态检修的监测方法及系统，通过前期处理工作得到密封环的最大磨损曲线位置，在磨损量到达最大磨损前设置报警磨损线，当磨损量达到报警限时通过监测装置发出报警信号，实现平板密封状态监测，进而达到状态检修目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明磨损曲面扫描得到的三维曲面的示意图；
图2为本发明三维曲面提取样条线的示意图；
图3为本发明拟合最大磨损线的示意图；
图4为本发明不同磨损程度的密封环截面图的示意图；
图5为本发明磨损过流面积计算原理示意图；
图6为本发明监测装置布置的示意图；
图7为本发明测点布置原理的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-7所示，本发明一种实现平板密封状态检修的监测方法，包括步骤：
步骤1)通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；
步骤2)用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；
步骤3)在提取的曲线取多个点坐标；
步骤4)对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；
步骤5)并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；
步骤6)重复上述步骤，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；
步骤7)计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
步骤8)设置报警装置，在磨损到达最大磨损曲线前报警。所述步骤8在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1。
进一步的，步骤1)通过手持式3D三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描。
进一步的，步骤2)用UG三维软件抽取的样条曲线，在样条曲线上取10个点坐标。
进一步的，所述步骤7)计算磨损后密封环与密封板圆周过水面积A1与顶盖排水能力面积B1进行对比，A1＝B1时，计算出最大磨损曲线位置，在A1＝80％B1时计算磨损曲线将此时磨损曲线定义为报警曲线。
通过手持式3D三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描得到，磨损曲面扫描得到的三维曲面，如图1所示；用三维软件对扫描后曲面提取样条线图2；在提取的曲线取10个点坐标表1；在样条曲线上取10个点(根据部件尺寸确定取点个数)坐标如下表1：
并经数值拟合出曲线函数图3；并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总如图4；重复上述工作，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线。计算该曲线函数包围面积图5所示A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置，如果在密封板某个位置安装报警装置，在磨损到达最大磨损曲线前报警，便可实现基于平板密封磨损量的状态检修如图6，测点位置确定方式如图7。该方法可以应用到隐蔽易磨损部件上。顶盖排水孔面积B1指的是水轮机室内排水地漏管道截面面积。
经数值软件拟合为5阶函数(根据点数适当选择)，对不同磨损程度的密封环重复上述工作，抽取不同磨损程度的样条线如图4，可以确定5阶函数可以拟合任意磨损程度样条线，其方差值均大于0.99。计算磨损后密封环与密封板圆周过水面积A1与顶盖排水能力面积B1进行对比，A1＝B1时可以计算出最大磨损曲线位置如图6细曲线位置，在A1＝80％B1时计算磨损曲线将此时磨损曲线定义为报警曲线如图6粗曲线。在密封环不同位置(轴向、径向)布置2-4个监测装置，如图6和7在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可以确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1。
本发明一种实现平板密封状态检修的监测方法，通过前期处理工作得到密封环的最大磨损曲线位置，在磨损量到达最大磨损前设置报警磨损线，当磨损量达到报警限时通过监测装置发出报警信号，实现平板密封状态监测，进而达到状态检修目的。
实施例2
如图1-7所示，本发明一种实现平板密封状态检修的监测，包括三维激光扫描仪和三维软件，其特征在于：
通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；在提取的曲线取多个点坐标；对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；重复上述工作，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
还包括监测装置和报警装置，在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1；监测装置与报警装置控制连接，通过监测装置的监控，在磨损到达最大磨损曲线前报警。
并经数值拟合出曲线函数图3；并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总如图4；重复上述工作，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线。计算该曲线函数包围面积图5所示A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置，如果在密封板某个位置安装报警装置，在磨损到达最大磨损曲线前报警，便可实现基于平板密封磨损量的状态检修如图6，测点位置确定方式如图7。该系统可以应用到隐蔽易磨损部件上。
经数值软件拟合为5阶函数(根据点数适当选择)，对不同磨损程度的密封环重复上述工作，抽取不同磨损程度的样条线如图4，可以确定5阶函数可以拟合任意磨损程度样条线，其方差值均大于0.99。计算磨损后密封环与密封板圆周过水面积A1与顶盖排水能力面积B1进行对比，A1＝B1时可以计算出最大磨损曲线位置如图6绿细曲线位置，在A1＝80％B1时计算磨损曲线将此时磨损曲线定义为报警曲线如图7粗曲线。在密封环不同位置(轴向、径向)布置2-4个监测装置，如图6和7在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可以确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1。
本发明一种实现平板密封状态检修的监测系统，通过前期处理工作得到密封环的最大磨损曲线位置，在磨损量到达最大磨损前设置报警磨损线，当磨损量达到报警限时通过监测装置发出报警信号，实现平板密封状态监测，进而达到状态检修目的。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种实现平板密封状态检修的监测方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1)通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；
步骤2)用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；
步骤3)在提取的曲线取多个点坐标；
步骤4)对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；
步骤5)并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；
步骤6)重复上述步骤，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；
步骤7)计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
2.根据权利要求1所述的一种实现平板密封状态检修的监测方法，其特征在于：还包括步骤8)设置报警装置，在磨损到达最大磨损曲线前报警。
3.根据权利要求2所述的一种实现平板密封状态检修的监测方法，其特征在于：所述步骤8在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1。
4.根据权利要求1所述的一种实现平板密封状态检修的监测方法，其特征在于：步骤1)通过手持式3D三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描。
5.根据权利要求1所述的一种实现平板密封状态检修的监测方法，其特征在于：步骤2)用UG三维软件抽取的样条曲线，在样条曲线上取10个点坐标。
6.根据权利要求1所述的一种实现平板密封状态检修的监测方法，其特征在于：所述步骤7)计算磨损后密封环与密封板圆周过水面积A1与顶盖排水能力面积B1进行对比，A1＝B1时，计算出最大磨损曲线位置，在A1＝80％B1时计算磨损曲线将此时磨损曲线定义为报警曲线。
7.一种实现平板密封状态检修的监测系统，包括三维激光扫描仪和三维软件，其特征在于：
通过三维激光扫描仪对磨损后平板密封密封环进行磨损后曲面扫描；用三维软件对扫描后曲面提取样条线图；在提取的曲线取多个点坐标；对曲线取多个点坐标经数值拟合出曲线函数图；并对磨损程度不同的密封环其截面样条线汇总；重复上述工作，对比得到5阶函数最接近磨损形式，将5阶函数定义为磨损曲线；计算该曲线函数包围面积图A1与顶盖排水孔面积B1进行比较，当A1＝B1时计算为该密封的准许最大磨损面积，从而确定最大磨损曲线位置。
8.根据权利要求7所述的一种实现平板密封状态检修的监测系统，其特征在于：还包括监测装置和报警装置，在密封环不同位置布置2-4个监测装置，在确定了径向位置l1后通过报警曲线函数可确定该点的磨损高度h1，测点位置深度为H-h1；监测装置与报警装置控制连接，通过监测装置的监控，在磨损到达最大磨损曲线前报警。
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