CN113819845B - 一种水轮发电机组接力器行程检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水轮发电机组接力器行程检测装置及系统，包括接力器本体、可高度调节的支架、光纤光栅拉绳式位移传感器和光纤光栅解调器，所述接力器本体包括静止部件、伸缩部件和移动部件；本发明通过在接力器本体安装的机架上安装有支架，支架上安装有光纤光栅拉绳式位移传感器，通过光纤光栅拉绳式位移传感器、接力器本体与光纤光栅解调器的配合，便于精准检测接力器的位移距离，且支架安装在安装接力器本体安装的机架上，便于检测装置的安装，通过光纤光栅拉绳式位移传感器、光纤光栅解调器和显示屏形成位移检测系统，该系统结构简单，一定程度上提高导叶开度位置位置整定的精准度。
Description
技术领域
本发明属于水轮机调速技术领域，具体涉及一种水轮发电机组接力器行程检测装置及系统。
背景技术
接力器设在水轮机固定导叶和活动导叶之间的圆筒形闸阀，当机组发生飞逸或导水机构失灵不能关闭等事故时，可动水关闭圆筒阀停机，在水轮发电机组调速系统年度检修时，会进行导叶全开全关位置整定，导叶开度值与接力器位移一一对应，故导叶全开全关位置整定即是接力器位移监测系统的整定，但是，现有的接力器位移监测系统通常采用脉冲编码器，该套系统过程较繁琐，也不便于安装，导致整定结果精度和准确度无法完全保证，可能会影响机组和设备精益化运行，因此我们需要提出一种水轮发电机组接力器行程检测装置及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水轮发电机组接力器行程检测装置及系统，通过在接力器本体就近安装有支架，支架上安装有光纤光栅拉绳式位移传感器，通过光纤光栅拉绳式位移传感器、接力器本体与光纤光栅解调器的配合，便于精准检测接力器的位移距离，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水轮发电机组接力器行程检测装置，包括接力器本体、可高度调节的支架、光纤光栅拉绳式位移传感器和光纤光栅解调器，所述接力器本体包括静止部件、伸缩部件和移动部件，所述静止部件和移动部件分别位于伸缩部件的两端，所述支架通过螺栓安装在移动部件与静止部件最大位移处中间的机架上，所述移动部件的外壁固定有角钢，所述支架上设置有高度调节机构，所述光纤光栅拉绳式位移传感器通过膨胀螺栓固定在支架上，且所述光纤光栅拉绳式位移传感器通过拉绳与角钢连接，所述支架上设置有供光纤光栅拉绳式位移传感器安装的限位机构，所述光纤光栅拉绳式位移传感器通过光缆与光纤光栅解调器连接。
优选的，所述光纤光栅拉绳式位移传感器包括壳体，所述壳体两端均开设有供膨胀螺栓安装的安装槽，所述壳体的一端安装有供拉绳导向的导向轮，所述壳体的侧壁开设有供导向轮安装的凹槽，其中一个安装槽位于凹槽的内部。
优选的，所述支架包括底座和支撑块，所述底座的上表转动连接有螺杆，所述螺杆的一端与支撑块的下端螺纹连接，所述支撑块的下端开设有供螺杆螺接的螺纹盲孔，且所述支撑块与底座之间通过两个伸缩杆连接，所述光纤光栅拉绳式位移传感器安装在支撑块上。
优选的，所述高度调节机构包括调节杆，所述调节杆的一端固定有调节盘，所述调节盘的一侧固定有调节手柄，所述调节杆的另端与底座的上表面转动连接，所述调节杆与螺杆之间通过传动机构传动连接。
优选的，所述底座呈T型设置，所述底座的横置板的边缘开设有多个安装孔，所述底座的竖置块内部开设有空腔，所述传动机构包括两个齿轮，两个所述齿轮分别安装在螺杆和调节杆的另一端，两个所述齿轮啮合，且两个所述齿轮均位于空腔的内部。
优选的，所述限位机构包括L形的限位板，所述限位板固定在支撑块的一侧，所述限位板的竖置板的一侧开设有供光缆穿过的让位缺口，所述支撑块的一侧开设有供膨胀螺栓固定的螺孔。
优选的，所述伸缩杆与螺杆呈对齐设置，且两个所述伸缩杆位于螺杆的两侧，所述底座的上表面开设有供伸缩杆安装的圆槽，所述伸缩杆未伸长时完全位于圆槽的内部。
优选的，所述伸缩杆包括套管、内杆和挡块，所述挡块位于套管的内部，所述套管的一端开设有供内杆的一端贯穿的通孔，且所述内杆的一端穿过套管的侧壁与挡块的一侧固定。
一种水轮发电机组接力器行程检测系统，包括检测模块、感应模块和显示模块，所述感应模块与检测模块光纤连接，所述感应模块包括光纤光栅拉绳式位移传感器，所述检测模块包括光纤光栅解调器，所述显示模块包括液晶显示屏。
本发明提出的一种水轮发电机组接力器行程检测装置及系统，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过在接力器本体就近安装有支架，支架上安装有光纤光栅拉绳式位移传感器，通过光纤光栅拉绳式位移传感器、接力器本体与光纤光栅解调器的配合，便于精准检测接力器的位移距离，且支架安装在安装接力器本体安装的机架上，便于检测装置的安装，一定程度上提高导叶全开全并位置整定的精准度；
2、本发明通过光纤光栅拉绳式位移传感器、光纤光栅解调器和显示屏形成位移检测系统，该系统结构简单，通过光纤光栅拉绳式位移传感器、光纤光栅解调器的配合，提高检测数据的精准度；
3、本发明设有高度调节机构和限位机构，通过高度调节机构便于根据角钢的位置调节光纤光栅拉绳式位移传感器的高度，且通过限位机构便于对光纤光栅拉绳式位移传感器安装时位置的定位。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的支架结构示意图；
图3为本发明的光纤光栅拉绳式位移传感器结构示意图；
图4为本发明的限位机构结构示意图；
图5为本发明的底座结构示意图；
图6为本发明的伸缩杆结构示意图；
图中：1、接力器本体；101、移动部件；102、伸缩部件；103、静止部件；2、角钢；3、支架；301、底座；302、支撑块；4、光纤光栅拉绳式位移传感器；401、壳体；402、拉绳；403、导向轮；5、光缆；6、光纤光栅解调器；7、限位板；8、让位缺口；9、螺杆；10、调节盘；11、齿轮；12、调节杆；13、空腔；14、安装槽；15、安装孔；16、伸缩杆；1601、套管；1602、内杆；1603、挡块；17、螺孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-6所示的一种水轮发电机组接力器行程检测装置，包括接力器本体1、可高度调节的支架3、光纤光栅拉绳式位移传感器4和光纤光栅解调器6，接力器本体1包括移动部件101、伸缩部件102和静止部件103，移动部件101和静止部件103分别位于伸缩部件102的两端，支架3通过螺栓安装在静止部件103与移动部件101最大位移处中间的机架上，移部件101的外壁固定有角钢2，支架3上设置有高度调节机构，光纤光栅拉绳式位移传感器4通过膨胀螺栓固定在支架3上，且光纤光栅拉绳式位移传感器4通过拉绳402与角钢2连接，支架3上设置有供光纤光栅拉绳式位移传感器4安装的限位机构，光纤光栅拉绳式位移传感器4通过光缆5与光纤光栅解调器6连接；
光纤光栅拉绳式位移传感器4包括壳体401，壳体401两端均开设有供膨胀螺栓安装的安装槽14，壳体401的一端安装有供拉绳402导向的导向轮403，壳体401的侧壁开设有供导向轮403安装的凹槽，其中一个安装槽14位于凹槽的内部，通过导向轮403的设置，使拉绳402可以通过导向轮403往多个方向拉出,可满足不同工况下的安装，固定拉绳402的角钢2位置选择在光纤光栅拉绳式位移传感器4工作范围上限处，不宜过远，越远越增大拉绳402被破坏的风险，为防止拉绳被破坏，可在显眼位置标识或用挡条保护；
支架3包括底座301和支撑块302，底座301的上表转动连接有螺杆9，螺杆9的一端与支撑块302的下端螺纹连接，支撑块302的下端开设有供螺杆9螺接的螺纹盲孔，且支撑块302与底座301之间通过两个伸缩杆16连接，光纤光栅拉绳式位移传感器4安装在支撑块302上，通过伸缩杆16与支撑块302的配合，便于使支撑块302在螺杆9上进行竖直方向上下移动；
高度调节机构包括调节杆12，调节杆12的一端固定有调节盘10，调节盘10的一侧固定有调节手柄，调节杆12的另端与底座301的上表面转动连接，调节杆12与螺杆9之间通过传动机构传动连接，便于通过转动调节手柄带动螺杆9转动；
底座301呈T型设置，底座301的横置板的边缘开设有多个安装孔15，底座301的竖置块内部开设有空腔13，传动机构包括两个齿轮11，两个齿轮11分别安装在螺杆9和调节杆12的另一端，两个齿轮11啮合，且两个齿轮11均位于空腔13的内部，通过转动调节手柄，使调节手柄带动调节杆12转动，通过两个齿轮11的传动带动螺杆9转动，使支撑块302在螺杆9上移动，便于调节支撑块302的高度，可根据实际安装需求调节光纤光栅拉绳式位移传感器4安装的高度；
限位机构包括L形的限位板7，限位板7固定在支撑块302的一侧，限位板7的竖置板的一侧开设有供光缆5穿过的让位缺口8，支撑块302的一侧开设有供膨胀螺栓固定的螺孔17，限位板7用于对光纤光栅拉绳式位移传感器4安装时位置的限定，便于光纤光栅拉绳式位移传感器4的快速安装；
伸缩杆16与螺杆9呈对齐设置，且两个伸缩杆16位于螺杆9的两侧，底座301的上表面开设有供伸缩杆16安装的圆槽，伸缩杆16未伸长时完全位于圆槽的内部，通过两个伸缩杆16便于使支撑块302呈竖直方向向上或向下移动；
伸缩杆16包括套管1601、内杆1602和挡块1603，挡块1603位于套管1601的内部，套管1601的一端开设有供内杆1602的一端贯穿的通孔，且内杆1602的一端穿过套管1601的侧壁与挡块1603的一侧固定；
使用时，先将支架本体3安装在机架上，再使用螺栓将底座301通过安装孔15安装在移动部件103与静止部件101最大位移处中间的机架上，将光纤光栅拉绳式位移传感器4通过限位板7安装在支撑块302的一侧，再通过膨胀螺栓与螺孔17的配合将光纤光栅拉绳式位移传感器4与支撑块302固定，再将光纤光栅拉绳式位移传感器4的拉绳402一端与角钢2固定，在光纤光栅拉绳式位移传感器4位移距离检测时，通过移动部件103带动拉绳402一端拉长，通过光纤光栅拉绳式位移传感器4与光纤光栅解调器6的配合，便于精准测量移动部件103的位移距离，一定程度上提高导叶全开全并位置整定的精准度。
一种水轮发电机组接力器行程检测系统，包括检测模块、感应模块和显示模块，感应模块与检测模块光纤连接，感应模块包括光纤光栅拉绳式位移传感器4，检测模块包括光纤光栅解调器6，显示模块包括液晶显示屏。
光纤光栅解调器6是整套系统的核心，解调器的波长解调原理是采用一宽带光谱光源输出光，经光分路器到达光纤光栅传感器；反射光再经分路器送至波长可调谐滤波器，只有当反射光波长与可调谐滤波器的波长相同时，才能通过滤波器被探测器接收，根据“可调谐滤波器波长——探测器功率”的对应关系计算出传感光栅的波长变化；
光纤光栅拉绳式位移传感器4适用于测量机械构件的位移，也可以测量伸缩缝的变化等，产品通过钢丝绳连接传感器内部两块被测构件，当构件间出现相对位移时，钢丝绳被拉出或回缩，位移/行程量转化为对内部光纤光栅的应力作用，从而改变光纤光栅的波长输出值，达到测试目的。内置温度传感器，用于测温及对位移量进行温度补偿；
其中光纤光栅是利用光纤材料自然的光敏特性沿纤芯轴向形成的一种折射率周期性分布的结构，这种特殊的结构周期性分布能改变某一特定波长的光的传输路径，使光的传播方向发生改变，相当于在光纤中形成一定带宽的滤波器或反射镜，外界对光纤光栅反射波长的影响主要通过温度(热膨胀效应、热光效应和弹光效应)和应变(弹性形变、弹光效应以及波导效应)作用来实现；实时监测光纤光栅反射波长变化与待测物理量的对应关系就可以还原物理信息，这即为光纤光栅传感的理论依据；根据不同的应用场合光纤光栅可采取不同的形态和封装形式；
通过光纤光栅拉绳式位移传感器4、光纤光栅解调器6和显示屏形成位移检测系统，该系统结构简单，且通过光纤光栅拉绳式位移传感器4、光纤光栅解调器6的配合，提高了检测数据的精准度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种水轮发电机组接力器行程检测装置，包括接力器本体（1）、可高度调节的支架（3）、光纤光栅拉绳式位移传感器（4）和光纤光栅解调器（6），其特征在于：所述接力器本体（1）包括移动部件（101）、伸缩部件（102）和静止部件（103），所述移动部件（101）和静止部件（103）分别位于伸缩部件（102）的两端，所述支架（3）通过螺栓安装在静止部件（103）与移动部件（101）最大位移处中间的机架上，所述移动部件（101）的外壁固定有角钢（2），所述支架（3）上设置有高度调节机构，所述光纤光栅拉绳式位移传感器（4）通过膨胀螺栓固定在支架（3）上，且所述光纤光栅拉绳式位移传感器（4）通过拉绳（402）与角钢（2）连接，所述支架（3）上设置有供光纤光栅拉绳式位移传感器（4）安装的限位机构，所述光纤光栅拉绳式位移传感器（4）通过光缆（5）与光纤光栅解调器（6）进行连接；
所述支架（3）包括底座（301）和支撑块（302），所述底座（301）的上表转动连接有螺杆（9），所述螺杆（9）的一端与支撑块（302）的下端螺纹连接，所述支撑块（302）的下端开设有供螺杆（9）螺接的螺纹盲孔，且所述支撑块（302）与底座（301）之间通过两个伸缩杆（16）连接，所述光纤光栅拉绳式位移传感器（4）安装在支撑块（302）上；
所述高度调节机构包括调节杆（12），所述调节杆（12）的一端固定有调节盘（10），所述调节盘（10）的一侧固定有调节手柄，所述调节杆（12）的另端与底座（301）的上表面转动连接，所述调节杆（12）与螺杆（9）之间通过传动机构传动连接；
所述底座（301）呈T型设置，所述底座（301）的横置板的边缘开设有多个安装孔（15），所述底座（301）的竖置块内部开设有空腔（13），所述传动机构包括两个齿轮（11），两个所述齿轮（11）分别安装在螺杆（9）和调节杆（12）的另一端，两个所述齿轮（11）啮合，且两个所述齿轮（11）均位于空腔（13）的内部；
所述限位机构包括L形的限位板（7），所述限位板（7）固定在支撑块（302）的一侧，所述限位板（7）的竖置板的一侧开设有供光缆（5）穿过的让位缺口（8），所述支撑块（302）的一侧开设有供膨胀螺栓固定的螺孔（17）；
所述伸缩杆（16）与螺杆（9）呈对齐设置，且两个所述伸缩杆（16）位于螺杆（9）的两侧，所述底座（301）的上表面开设有供伸缩杆（16）安装的圆槽，所述伸缩杆（16）未伸长时完全位于圆槽的内部：
所述光纤光栅拉绳式位移传感器（4）包括壳体（401），所述壳体（401）两端均开设有供膨胀螺栓安装的安装槽（14），所述壳体（401）的一端安装有供拉绳（402）导向的导向轮（403），所述壳体（401）的侧壁开设有供导向轮（403）安装的凹槽，其中一个安装槽（14）位于凹槽的内部。
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组接力器行程检测装置，其特征在于：所述伸缩杆（16）包括套管（1601）、内杆（1602）和挡块（1603），所述挡块（1603）位于套管（1601）的内部，所述套管（1601）的一端开设有供内杆（1602）的一端贯穿的通孔，且所述内杆（1602）的一端穿过套管（1601）的侧壁与挡块（1603）的一侧固定。
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