CN115331398B - 一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置及方法，它包括固定座和连接在固定座上的报警装置；所述报警装置包括壳体，壳体的一侧设有能够轴向移动的伸缩杆，伸缩杆一端位于壳体内部，另一端伸出壳体；所述监测装置成对安装在用于固定蜗壳进入门的螺栓和螺母上，两个成对的报警装置的伸缩杆相对布置，伸缩杆位于壳体外的端部相互抵靠，当伸缩杆发生轴向位移时，报警装置能够发出报警。通过伸缩杆的相对位移作出判断，结构简单，能够避免机组振动较大时误报信号，同时又保持了监测装置的灵敏度。两侧的监测装置能够同时报警，起到冗余的作用，使用稳定、可靠。

Description

一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置及方法

技术领域

本发明涉及水轮机螺栓松动监测技术领域，尤其涉及一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置及方法。

背景技术

三峡电站水轮机组采用的是混流式水轮机，上流水流依次通过进水口快速门、压力钢管、水轮机蜗壳后进入水轮机。水轮机蜗壳的主要作用是：将水流在进入水轮机之前形成一定的环量，且保持一定的压能；因此，水轮机蜗壳在机组运行过程中承受的压力较大。水轮机蜗壳进入门安装在水轮机蜗壳上，通过螺栓连接，机组检修时工作人员通过蜗壳进入门进入水轮机内部检修，正常运行时关闭。一旦蜗壳进入门螺栓松动或断裂，蜗壳门漏水将存在造成水淹厂房的安全风险。蜗壳进入门一直以来都作为三峡电站水淹厂房的重点风险管控部位，监测各进入门的螺栓运行情况非常重要。

因水轮发电机组开、停机过程中存在较大的振动：如何避免螺栓监测装置在机组开、停机过程或者其他情况下导致机组振动较大时误报信号，同时又保持螺栓监测装置的灵敏度是一个两难的技术问题。

发明内容

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，提供一种结构简单，同时对螺栓和螺母进行松动和断裂监测的水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置。

本发明要解决的另一个技术问题是：提供一种采用水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置的监测方法。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置，它包括固定座和连接在固定座上的报警装置；所述报警装置包括壳体，壳体的一侧设有能够轴向移动的伸缩杆，伸缩杆一端位于壳体内部，另一端伸出壳体；所述监测装置成对安装在用于固定蜗壳进入门的螺栓和螺母上，两个成对的报警装置的伸缩杆相对布置，伸缩杆位于壳体外的端部相互抵靠，当伸缩杆发生轴向位移时，报警装置能够发出报警。

所述固定座呈环状，套装在螺栓或螺母上，报警装置安装在固定座的外壁或侧壁。

所述固定座的内环设有与螺栓和螺母配合的花环状结构。

所述固定座径向设有至少一个螺纹孔，紧固螺丝旋入螺纹孔使固定座与螺栓或螺母固定。

所述报警装置的壳体内侧壁设有导向套，导向套向相对的另一侧壁延伸，导向套内设有弹簧，所述伸缩杆位于壳体内的一端插入到导向套中，并与弹簧抵靠；所述壳体在位于伸缩杆的两侧还设有电触头，伸缩杆上设有垂直向两侧伸出的感应部；所述伸缩杆向外伸出发生轴向位移时，感应部与两侧的电触头接触，使壳体内的电池和声光报警器形成闭合回路。

所述壳体在位于两侧感应部的下方、上方或者侧面设有导向部。

所述固定座与报警装置活动连接。

所述报警装置的下部设有调节件，调节件上设有多个腰圆孔，所述固定座的外圆周壁设有多个与腰圆孔对应的调整螺孔，调整螺丝穿过腰圆孔与调整螺孔连接固定。

所述调节件为圆弧形的槽体，所述槽体卡设在固定座上。

一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置的监测方法，它包括以下步骤：

S1. 在水轮机蜗壳进入门通过螺栓和螺母安装到水轮机蜗壳上后，在每个螺栓和螺母上成对的安装监测装置；

S2. 先安装螺栓或螺母一侧的监测装置；安装时，将报警装置朝向水轮机蜗壳进入门的圆心方向，将监测装置通过固定座套装在螺栓或螺母上，在固定座的螺纹孔中安装紧固螺丝，使一侧的监测装置固定；

S3. 再安装另一侧的监测装置，安装时，将报警装置朝向水轮机蜗壳进入门的圆心方向，将监测装置通过固定座套装在螺栓或螺母上，其中，通过固定座内环的花环状结构旋转调整固定座，使两侧监测装置的伸缩杆对正；

S4. 当两侧伸缩杆不能对正的情况下，拧松调整螺丝，左右摆动调节件，使伸缩杆对正后再拧紧调整螺丝；

S5. 由于另一侧的监测装置未拧紧紧固螺丝，此时监测装置呈轴向自动移动状态，声光报警器发出声音和闪光报警，将该监测装置向相对一侧监测装置方向轴向移动，两侧伸缩杆回缩，当声光报警器发出的声音和闪光报警停止时，拧紧紧固螺丝，固定该监测装置；

S6. 重复S2-S5步骤，安装其余螺栓和螺母上的监测装置；

S7. 当任意一对螺栓和螺母出现松动或断裂时，两侧监测装置之间的距离变大，两侧伸缩杆在弹簧的作用下伸出，伸缩杆的感应部与两侧的电触头接触，使电池和声光报警器形成闭合回路，发出报警；

S8. 根据监测装置的报警，对该监测装置对应的螺栓和螺母进行检修处理。

本发明有如下有益效果：

1、成对安装在螺栓和螺母两侧的监测装置对螺栓和螺母进行监测，对螺栓和螺母发生松动或断裂状态作出报警，通过伸缩杆的相对位移作出判断，结构简单，能够避免机组振动较大时误报信号，同时又保持了监测装置的灵敏度，两侧的监测装置能够同时报警，起到冗余的作用，使用稳定、可靠。

2、固定座的内环设有花环状结构，花环状结构由多个正六边形相互同心错开而成，花环状结构的固定座可以在任何需要的圆周位置套入螺栓或螺母上，又可以防止固定座与螺栓头部或螺母发生转动。

3、伸缩杆位于壳体内的一端插入到导向套中，并与弹簧抵靠；伸缩杆的两侧设有电触头，伸缩杆上设有垂直向两侧伸出的感应部，伸缩杆向外伸出发生轴向位移时，感应部与两侧的电触头接触，使壳体内的电池和声光报警器形成闭合回路，结构简单，稳定、可靠性好。

4、导向部使伸缩杆按预定路径伸缩，不发生旋转，从而使与电触头的接触更加可靠。

5、固定座与报警装置活动连接，报警装置能够进一步调整，使两侧对应的伸缩杆能够更好的对正。

6、报警装置的下部设有调节件，使报警装置能够绕固定座外圆周左右微调。

7、调节件为圆弧形的槽体，不仅使报警装置能够沿固定座的外圆周调整，还能限制报警装置沿固定座的轴向移动，使监测的精度更高、更稳定。

附图说明

图1为本发明安装在螺栓和螺母上的立体结构示意图。

图2为本发明立体结构示意图。

图3为本发明报警装置结构示意图。

图4为本发明报警装置剖面结构示意图。

图5为本发明固定座结构示意图。

图6为本发明报警装置设置调节件结构示意图。

图7为本发明报警装置与固定座可调整连接结构示意图。

图8为本发明安装到水轮机蜗壳进入门和水轮机蜗壳后的结构示意图。

图9为本图8中A处放大示意图。

图中：螺栓1，螺母2，紧固螺丝3，水轮机蜗壳4，水轮机蜗壳进入门5；

监测装置10，固定座11，花环状结构111，螺纹孔112，报警装置12，壳体121，伸缩杆122，导向套123，弹簧124，感应部125，电触头126，电池127，声光报警器128 ，导向部129，调节件13，腰圆孔131，调整螺孔113，调整螺丝14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例一：

参见图1-7，一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置10，它包括固定座11和连接在固定座11上的报警装置12；所述报警装置12包括壳体121，壳体121的一侧设有能够轴向移动的伸缩杆122，伸缩杆122一端位于壳体121内部，另一端伸出壳体121；所述监测装置10成对安装在用于固定蜗壳进入门的螺栓1和螺母2上，两个成对的报警装置12的伸缩杆122相对布置，伸缩杆122位于壳体121外的端部相互抵靠，当伸缩杆122发生轴向位移时，报警装置12能够发出报警。由于螺栓1和螺母2在松动和断裂时，会出现轴向的位移，当螺栓1和螺母2出现松动和断裂，螺栓1与螺母2之间的间距会增大，由于监测装置10是成对的安装在螺栓1和螺母2上，因此伸缩杆122会向外伸出，从而引发包装装置12发出报警。 该报警可以是声音或灯光的报警，也可以是对相应的电子设备发出的提示。通过上述结构，安装在螺栓1和螺母2两侧的监测装置10对螺栓1和螺母2进行监测，对螺栓1和螺母2发生松动或断裂状态作出报警。由于是通过伸缩杆122的相对位移作出判断，结构简单，能够避免机组振动较大时误报信号，同时又保持了监测装置10的灵敏度。两侧的监测装置10能够同时报警，起到冗余的作用，使用稳定、可靠。

参见图1-5，在优选的方案中，所述固定座11呈环状，套装在螺栓1或螺母2上，报警装置12安装在固定座11的外壁或侧壁。结构简单安装方便。

进一步地，所述固定座11的内环设有与螺栓1和螺母2配合的花环状结构111。花环状结构111由多个正六边形相互同心错开而成，花环状结构111的固定座11可以在任何需要的圆周位置套入螺栓1或螺母2上，又可以防止固定座11与螺栓1头部或螺母2发生转动。

进一步地，为边便于安装，所述固定座11径向设有至少一个螺纹孔112，紧固螺丝3旋入螺纹孔112使固定座11与螺栓1或螺母2固定，从而能够限制固定座11轴向移动。当未设置螺纹孔112时，也可以采用螺栓1或螺母2与固定座11过盈配合的方式固定安装。

在优选的方案中，参见图3、4，所述报警装置12的壳体121内侧壁设有导向套123，导向套123向相对的另一侧壁延伸，导向套123内设有弹簧124，所述伸缩杆122位于壳体121内的一端插入到导向套123中，并与弹簧124抵靠；所述壳体121在位于伸缩杆122的两侧还设有电触头126，伸缩杆122上设有垂直向两侧伸出的感应部125；所述伸缩杆122向外伸出发生轴向位移时，感应部125与两侧的电触头126接触，使壳体121内的电池127和声光报警器128形成闭合回路。结构简单，稳定、可靠性好。声光报警器128可采用闪光蜂鸣器。当然，电池127和声光报警器128的线路设有开关，在需要监测的时候打开开关。为了便于观察螺栓螺母的松动情况和感应部125与电触头126的接触情况，固定座11和壳体121采用透明材料制成。

除了采用上述方式，报警装置可以通过压力感应的方式进行监测，例如在伸缩杆122位于壳体121内的端部设置压力感应器，通过压力的变化检测螺栓或螺母的松动或断裂。当螺栓或螺母的松动或断裂后，两侧伸缩杆122相互抵靠的压力消失，从而使压力感应器感知压力变化，从而发出报警。

在优选的方案中，参见图3、4，所述壳体121在位于两侧感应部125的下方、上方或者侧面设有导向部129。通过导向部129使伸缩杆122按预定路径伸缩，不发生旋转，从而使与电触头126的接触更加可靠。导向部129可以是设置在感应部125的下方、上方的突起平面；也可以是安装在感应部125两端的槽。

进一步地，所述固定座11与报警装置12活动连接，报警装置12能够进一步调整，使两侧对应的伸缩杆122能够更好的对正。

参见图5-7，在优选的方案中，所述报警装置12的下部设有调节件13，调节件13上设有多个腰圆孔131，所述固定座11的外圆周壁设有多个与腰圆孔131对应的调整螺孔113，调整螺丝14穿过腰圆孔131与调整螺孔113连接固定，通过腰圆孔131使报警装置12能够绕圆周左右微调。调节件13可以是与固定座11外圆周配合的块状体，也可以是与固定座11外圆周配合的弧形板。

进一步地，所述调节件13为圆弧形的槽体，所述槽体卡设在固定座11上。不仅使报警装置12能够沿固定座11的外圆周调整，还能限制报警装置12沿固定座11的轴向移动，使监测的精度更高、更稳定。

进一步地，两侧报警装置12的伸缩杆122相抵靠的一端端部设有圆台结构，此时两伸缩杆122相接触的部位很小，螺栓1和螺母2只要出现旋转，就能使两侧的伸缩杆122错位，从而伸出，使电池127和声光报警器128形成闭合回路，发出报警。

实施例二：

一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓智能监测装置的监测方法，它包括以下步骤：

S1. 在水轮机蜗壳进入门5通过螺栓1和螺母2安装到水轮机蜗壳4上后，在每个螺栓1和螺母2上成对的安装监测装置10；

S2. 先安装螺母2一侧的监测装置10；安装时，将报警装置12朝向水轮机蜗壳进入门5的圆心方向，将监测装置10通过固定座11套装在螺栓1或螺母2上，在固定座11的螺纹孔112中安装紧固螺丝3，使一侧的监测装置10固定；

S3. 再安装螺栓1一侧的监测装置10，安装时，将报警装置12朝向水轮机蜗壳进入门5的圆心方向，将监测装置10通过固定座11套装在螺栓1或螺母2上，其中，通过固定座11内环的花环状结构111旋转调整固定座11，使两侧监测装置10的伸缩杆122对正；

S4. 当通过固定座11不能使两侧伸缩杆122对正的情况下，拧松调整螺丝14，左右摆动调节件13，使两侧伸缩杆122对正，同时拧紧调整螺丝14定位；

S5. 由于螺栓1一侧的监测装置10未拧紧紧固螺丝3，螺栓1上的监测装置10能够沿螺栓1轴向自动移动，声光报警器128发出声音和闪光报警，此时将该监测装置10向螺母2一侧监测装置10方向轴向移动，两侧伸缩杆122回缩，当声光报警器128发出的声音和闪光报警停止时，拧紧紧固螺丝3，固定螺栓1一侧的监测装置10；

S6. 重复S2-S5步骤，安装其余螺栓和螺母上的监测装置10；

S7. 当任意一对螺栓1和螺母2出现松动或断裂时，两侧监测装置10之间的距离增大，两侧伸缩杆122在弹簧124的作用下伸出，伸缩杆122的感应部125与两侧的电触头126接触，使电池127和声光报警器128形成闭合回路，两侧的报警装置12同时发出报警；

S8. 检修工人根据监测装置10的报警，对该监测装置10对应的螺栓1和螺母2进行紧固或者更换处理。

本发明的工作过程和原理：

先安装螺母一侧的监测装置，将报警装置朝向水轮机蜗壳进入门的圆心方向，将监测装置通过固定座套装在螺栓或螺母上，在固定座的螺纹孔中安装紧固螺丝，使一侧的监测装置固定。再安装螺栓一侧的监测装置，安装时，将报警装置朝向水轮机蜗壳进入门的圆心方向，将监测装置通过固定座套装在螺栓或螺母上，在调整对正时，通过固定座内环的花环状结构旋转调整固定座，使两侧监测装置的伸缩杆对正。当两侧报警装置的伸缩杆抵靠，使伸缩杆回缩极小位移，感应部与两侧电触头不接触，使电池和声光报警器回路断开，声光报警器不发生报警。当螺栓和螺母发生松动或断裂时，螺栓和螺母头部之间距离增大，伸缩杆在弹簧的作用下伸出，从而使感应部与两侧电触头接触，电池和声光报警器形成闭合回路，声光报警器发出报警，检修工人根据监测装置的报警，对该监测装置对应的螺栓和螺母进行紧固或者更换处理。

Claims (10)

1.一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1. 在水轮机蜗壳进入门（5）通过螺栓（1）和螺母（2）安装到水轮机蜗壳（4）上后，在每个螺栓（1）和螺母（2）上成对的安装监测装置（10）；

S2. 先安装螺栓（1）或螺母（2）一侧的监测装置（10）；安装时，将报警装置（12）朝向水轮机蜗壳进入门（5）的圆心方向，将监测装置（10）通过固定座（11）套装在螺栓（1）或螺母（2）上，在固定座（11）的螺纹孔（112）中安装紧固螺丝（3），使一侧的监测装置（10）固定；

S3. 再安装另一侧的监测装置（10），安装时，将报警装置（12）朝向水轮机蜗壳进入门（5）的圆心方向，将监测装置（10）通过固定座（11）套装在螺栓（1）或螺母（2）上，其中，通过固定座（11）内环的花环状结构（111）旋转调整固定座（11），使两侧监测装置（10）的伸缩杆（122）对正；

S4. 当两侧伸缩杆（122）不能对正的情况下，拧松调整螺丝（14），左右摆动调节件（13），使伸缩杆（122）对正后再拧紧调整螺丝（14）；

S5. 由于另一侧的监测装置（10）未拧紧紧固螺丝（3），此时监测装置（10）呈轴向自动移动状态，声光报警器（128）发出声音和闪光报警，将该监测装置（10）向相对一侧监测装置（10）方向轴向移动，两侧伸缩杆（122）回缩，当声光报警器（128）发出的声音和闪光报警停止时，拧紧紧固螺丝（3），固定该监测装置（10）；

S6. 重复S2-S5步骤，安装其余螺栓和螺母上的监测装置（10）；

S7. 当任意一对螺栓（1）和螺母（2）出现松动或断裂时，两侧监测装置（10）之间的距离变大，两侧伸缩杆（122）在弹簧（124）的作用下伸出，伸缩杆（122）的感应部（125）与两侧的电触头（126）接触，使电池（127）和声光报警器（128）形成闭合回路，发出报警；

S8. 根据监测装置（10）的报警，对该监测装置（10）对应的螺栓（1）和螺母（2）进行检修处理。

2.根据权利要求1所述一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：还包括智能监测装置，所述智能监测装置包括固定座（11）和连接在固定座（11）上的报警装置（12）；所述报警装置（12）包括壳体（121），壳体（121）的一侧设有能够轴向移动的伸缩杆（122），伸缩杆（122）一端位于壳体（121）内部，另一端伸出壳体（121）；所述监测装置（10）成对安装在用于固定蜗壳进入门的螺栓（1）和螺母（2）上，两个成对的报警装置（12）的伸缩杆（122）相对布置，伸缩杆（122）位于壳体（121）外的端部相互抵靠，当伸缩杆（122）发生轴向位移时，报警装置（12）能够发出报警。

3.根据权利要求2所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述固定座（11）呈环状，套装在螺栓（1）或螺母（2）上，报警装置（12）安装在固定座（11）的外壁或侧壁。

4.根据权利要求3所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述固定座（11）的内环设有与螺栓（1）和螺母（2）配合的花环状结构（111）。

5.根据权利要求3或4所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述固定座（11）径向设有至少一个螺纹孔（112），紧固螺丝（3）旋入螺纹孔（112）使固定座（11）与螺栓（1）或螺母（2）固定。

6.根据权利要求2所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述报警装置（12）的壳体（121）内侧壁设有导向套（123），导向套（123）向相对的另一侧壁延伸，导向套（123）内设有弹簧（124），所述伸缩杆（122）位于壳体（121）内的一端插入到导向套（123）中，并与弹簧（124）抵靠；所述壳体（121）在位于伸缩杆（122）的两侧还设有电触头（126），伸缩杆（122）上设有垂直向两侧伸出的感应部（125）；所述伸缩杆（122）向外伸出发生轴向位移时，感应部（125）与两侧的电触头（126）接触，使壳体（121）内的电池（127）和声光报警器（128）形成闭合回路。

7.根据权利要求6所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述壳体（121）在位于两侧感应部（125）的下方、上方或者侧面设有导向部（129）。

8.根据权利要求2所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述固定座（11）与报警装置（12）活动连接。

9.根据权利要求8所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述报警装置（12）的下部设有调节件（13），调节件（13）上设有多个腰圆孔（131），所述固定座（11）的外圆周壁设有多个与腰圆孔（131）对应的调整螺孔（113），调整螺丝（14）穿过腰圆孔（131）与调整螺孔（113）连接固定。

10.根据权利要求9所述的一种水轮发电机组蜗壳进入门螺栓的监测方法，其特征在于：所述调节件（13）为圆弧形的槽体，所述槽体卡设在固定座（11）上。

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