CN214223990U - 水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，包括若干可测量长度尺寸的数字显示测量仪表、数据采集处理装置，所述数据采集装置包括数据采集模块、数据处理模块、数据输出模块，所述数据采集处理装置与测量仪表电连接，所述测量仪表设置在发电机组主轴测量部位，并在周向上均匀分布，在主轴测量部位还设有信号发生器，所述数据采集及分析系统还包括与数据采集处理装置电连接的信号接收器，当主轴转动使信号发生器靠近信号接收器时，信号接收器向数据采集处理装置输出一个主轴转圈信号。本实用新型可显著地提升检测精度和盘车效率，缩短水轮机组新安装或检修后后主轴轴线的调整和处理工期，进而确保盘车质量。

Description

水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统

技术领域

本实用新型涉及水轮发电机技术领域，具体涉及水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统。

背景技术

随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电正在大力发展。水轮发电机组在安装和检修过程中通常需要实施盘车这一非常重要的工序，即通过手动装置或盘车电机等带动水轮发电机组的主轴低速转动，从而检查主轴的轴线是否存在过大的弯曲挠度、轴线是否具有偏移等，以确保机组最终安装质量。

在现有技术中，人们通常都是采用如下装置进行水轮发电机组的盘车工序的，即在主轴需要测量的轴向位置——测量部位，设置若干在周向上均匀分布的测量点，并在与主轴相应的轴向位置对应处设置X、Y两个方向的测量仪表。当主轴转动时，人工读取主轴上对应测量点的数据并记录在案，在相同轴向位置上不同测量点之间的最大测量值和最小测量值之间的差值即构成主轴的最大摆度（最大径向跳动值），与最大测量值对应的测量点即为最大摆度的方位。接着可根据盘车得到的数据和结果作出相应的评判，并采取相应的校正措施，以确保主轴的安装精度符合设计要求。

然而现有的盘车系统即相应的盘车方法存在如下缺陷：由于测量结果为人工读取，相应地，测量结果只能采用手动记录，因此，存在数据读取不同步、测量精度较差、定位角度误差大的缺点，通常需经过多次盘车，对数据进行多次复核、处理，才能得到较为准确的测量结果，从而延长后续主轴轴线的调整和处理工期。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的水轮发电机组盘车系统所存在的效率低、精度差的问题，提供一种水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，可显著地提升检测精度和盘车效率，缩短水轮机组新安装或检修后后主轴轴线的调整和处理工期，进而确保盘车质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，包括若干可测量长度尺寸的数字显示测量仪表、数据采集处理装置，所述数据采集装置包括数据采集模块、数据处理模块、数据输出模块，所述数据采集处理装置与测量仪表电连接，所述测量仪表设置在发电机组主轴测量部位，并在周向上均匀分布，在主轴测量部位还设有信号发生器，所述数据采集及分析系统还包括与数据采集处理装置电连接的信号接收器，当主轴转动使信号发生器靠近信号接收器时，信号接收器向数据采集处理装置输出一个主轴转圈信号。

和现有技术相类似地，本实用新型包括若干可测量长度尺寸的测量仪表，并将测量仪表设置在发电机组主轴需要测量部位，若干测量仪表在主轴的周向上均匀分布。这样，在新安装或者检修后的盘车时，当我们使主轴转动时，各测量仪表即可测量主轴对应测量点处的最大径向尺寸和最小径向尺寸，进而得到主轴在该测量部位的最大摆度（最大径向跳动值），以便评判主轴的安装定位精度是否符合设计要求。

和现有技术不同的是，本实用新型采用的是可连续测量、输出以及显示数字测量信号的数字显示测量仪表，因此，所有的测量数据和测量结果无需人工读取，而是输入到数据采集处理装置的数据采集模块中，输入的数据经过数据处理模块的计算、分析后即可方便地通过数据输出模块输出诸如最大摆度（最大径向跳动值）、主轴对应最大摆度的方位等数据，以便于后续对主轴进行相应的校正。也就是说，整个盘车过程可实现自动化，从而显著地提升盘车的效率。

特别是，本实用新型还包括信号接收器、设置在主轴测量部位的信号发生器。这样，当主轴转动使信号发生器靠近信号接收器时，信号接收器即可向数据采集处理装置输出一个主轴转圈信号，从而方便地计算出主轴的转动圈数，进而得到主轴的转动速度。此时，对应任意一个测量仪表所输出的测量信号，均可准确地得到其对应的主轴方位——即测量信号在主轴的周向上的对应位置（角度），方便后续对主轴进行精准的校正。

可以理解的是，对于主轴的任意一个偏离轴线的偏差，均有绝对的摆度（径向跳动值）和对应的方位（在周向上的角度）两个参数，本实用新型通过信号发生器和信号接收器，使主轴的摆度（径向跳动值）和对应的方位（在周向上的角度）两个参数可精确地一一对应。很显然，现有技术中，人们通常只能在主轴的测量部位测量X、Y方向两个数据，而难以准确判断与主轴的摆度（径向跳动值）相对应的方位（在周向上的角度），故而需要多次重复测量，进而影响盘车的效率。

作为优选，所述信号发生器为沿周向设置在主轴上的测速磁带，所述信号接收器为可感应磁信号的接近开关。

盘车时，当主轴带动测速磁带一起转动至靠近接近开关时，测速磁带的磁场即可触发接近开关，从而向数据采集处理装置输出一个电信号。可以知道的是，测速磁带和接近开关可方便地实现无接触的触发和信号输出。

作为优选，所述接近开关为干簧管。我们知道，干簧管可感应微弱的磁场强度，与测速磁带配合可确保信号输出的可靠性。

作为优选，所述测速磁带包括4-6片测速磁片，所述测速磁片在主轴的周向上均匀分布。

当主轴转动一圈时，接近开关即可感应4-6片测速磁带的磁信号，从而输出4-6个电信号，进而缩小相邻两个信号之间所对应的主轴转动角度，有利于准确计算并得到主轴的转动速度。对于任意一个测量仪表所输出的测量信号，我们均可准确地得到其对应的主轴方位——即测量信号在主轴的周向上的对应位置（角度），方便后续对主轴进行精准的校正。

作为优选，所述信号发生器为沿周向设置在主轴上的反光带，所述信号接收器为光电传感器。

我们知道，光电传感器工作时可发射光线，当主轴转动一圈至反光带靠近光电传感器时，光电传感器所发射的光线被反光带反射，此时，光电传感器即可接收反光带的反射光，并将反射光信号转换成电信号输出给数据采集处理装置。根据反光带在主轴一圈所设置的数量，数据采集处理装置可准确计算并得到主轴的转动速度，进而排除盘车时主轴的不同转速、或者转速的变化对测量结果的不利影响。

可以理解的是，测速磁带的磁场信号会随着时间的推移而逐渐变弱，并且不易恢复。而光电传感器可长时间保持发射光线的稳定，有利于保持数据的准确性。

作为优选，所述信号发生器为沿周向均匀设置在主轴上的红外发射器，所述信号接收器为红外接收器。

与光电传感器相类似地，红外发射器和红外接收器可分别发射和接收红外线，从而感应信号发生器的位置，并向数据采集处理装置输出电信号。由于红外线为非可见光，因此，不会受到环境光线的影响，可确保信号传输的准确性。

作为优选，所述测量仪表为数字百分表。

相对于指针式百分表，数字百分表既具有较高的测量精度，并可用数字直接显示测量结果，又方便向数据采集处理装置输出测量结果的数据，与此同时，也便于数据采集处理装置控制测量仪表根据设计要求测量并输出测量结果。

因此，本实用新型具有如下有益效果：可显著地提升检测精度和盘车效率，缩短水轮机组新安装或检修后后主轴轴线的调整和处理工期，进而确保盘车质量。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图中：1、测量仪表 2、数据采集处理装置 21、数据采集模块 22、数据处理模块23、数据输出模块 3、主轴。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其适用于对大型的水轮发电机组在盘车时对主轴的轴线偏心值、以及弯曲挠度等进行测量和数据计算与分析，以便后续对主轴进行校正。具体包括若干可测量长度尺寸的数字显示测量仪表1、数据采集处理装置2，所述数据采集装置包括数据采集模块21、数据处理模块22、数据输出模块23，测量仪表设置在发电机组主轴3的轴向上需要测量部位，并在周向上均匀分布，以便测量主轴在测量部位径向上的最大测量值和最小测量值之间的差值，该差值即构成主轴的最大摆度（最大径向跳动值）、与最大测量值对应的测量点即为最大摆度的方位。数据采集处理装置与测量仪表电连接，以便将数字式的测量仪表的测量数据输送给数据采集处理装置，数据采集处理装置的数据采集模块在接收测量数据后通过数据处理模块的计算处理后即可得到主轴的最大摆度（最大径向跳动值）、以及最大摆度的方位。

需要说明的是，在本实施例中，所述水轮发电机组是指立式发电机组，即主轴竖直设置，其上部为发电用的转子、定子，下部为设置在机坑内的转轮，当机坑侧壁上的水管的水流冲击转轮时，即可带动主轴转动。相应地，我们可将数字显示测量仪表设置在主轴的水导轴承、下导轴承、上导轴承等位置，以便对主轴的上述测量部位进行测量。

此外，测量仪表可采用数字百分表，数字百分表的测量精度可高达0.001mm。当主轴转动时，数字百分表即可连续测量主轴的径向跳动值，并用数字直接显示测量结果，同时方便向数据采集处理装置输出测量结果的数据。当然，在测量前，我们需要先将所有的数字百分表的测量数据归零，并且在主轴上标记起始位置。

为了准确测量并计算最大摆度的方位，我们需要在主轴测量部位设置信号发生器，而数据采集及分析系统则应包括与数据采集处理装置电连接的信号接收器。这样，当主轴转动时，信号发生器跟随主轴一起转动并逐渐靠近信号接收器。当信号发生器转动至与信号接收器相对时，信号接收器感应到信号发生器的信号，并向数据采集处理装置输出一个主轴转圈信号。数据采集处理装置在接收到连续的主轴转圈信号后，即可根据相邻两个主轴转圈信号之间的时间差计算得到主轴的转速。此时，可根据出现最大摆度的时间计算得到对应的最大摆度的方位。例如，相邻两个主轴转圈信号之间的时间差为4秒，出现最大摆度的时间为第3秒，则对应的最大摆度的方位为：3/4×360°=270°。

作为第一种优选方案，所述信号发生器为沿周向设置在主轴上的测速磁带，所述信号接收器为可感应磁信号的接近开关。盘车时，当主轴带动测速磁带一起转动至测速磁带靠近接近开关时，测速磁带的磁场即可触发接近开关，接近开关即可向数据采集处理装置输出一个电信号，从而实现无接触的信号触发和信号输出。

进一步地，所述接近开关可采用干簧管。由于干簧管可感应微弱的磁场强度，因而与测速磁带配合可确保信号输出的可靠性，并且其结构简单、价格低廉。

更进一步地，所述测速磁带包括4-6片测速磁片，所述测速磁片在主轴的周向上均匀分布。

这样，当主轴转动一圈时，接近开关即可感应4-6片测速磁带的磁信号，从而输出4-6个电信号，进而缩小相邻两个信号之间所对应的主轴转动角度，有利于准确计算并得到主轴的转动速度。例如，当测速磁片的数量为4片、相邻两个主轴转圈信号之间的时间差为1.5秒、出现最大摆度的时间为第2.5秒时，则相邻两个测速磁片之间所对应的圆心角为360°/4=90°，最大摆度对应的方位为：90°×2.5/1.5=150°

作为第二种优选方案，信号发生器为沿周向设置在主轴上的反光带，而信号接收器为光电传感器。光电传感器工作时可发射光线，当主轴转动至反光带靠近光电传感器时，光电传感器所发射的光线被反光带反射，此时，光电传感器即可接收反光带的反射光，并将反射光信号转换成电信号输出给数据采集处理装置，数据采集处理装置即可通过计算得到主轴的转动速度，进而排除盘车时主轴的不同转速、或者转速的变化对测量结果的不利影响。

同理，我们可在主轴上沿周向设置多个反光带，从而减小相邻两个反光带之间主轴对应的圆心角，以便于数据采集处理装置准确计算并得到测量结果。

作为第三种优选方案，所述信号发生器为沿周向均匀设置在主轴上的红外发射器，所述信号接收器为红外接收器。

红外发射器和红外接收器可分别发射和接收红外线，从而感应信号发生器的位置，并向数据采集处理装置输出电信号。由于红外线为非可见光，因此，不会受到环境光线的影响，可确保信号传输的准确性。

Claims (7)

1.一种水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，包括若干可测量长度尺寸的数字显示测量仪表、数据采集处理装置，所述数据采集装置包括数据采集模块、数据处理模块、数据输出模块，所述数据采集处理装置与测量仪表电连接，所述测量仪表设置在发电机组主轴测量部位，并在周向上均匀分布，其特征是，在主轴测量部位还设有信号发生器，所述数据采集及分析系统还包括与数据采集处理装置电连接的信号接收器，当主轴转动使信号发生器靠近信号接收器时，信号接收器向数据采集处理装置输出一个主轴转圈信号。

2.根据权利要求1所述的水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其特征是，所述信号发生器为沿周向设置在主轴上的测速磁带，所述信号接收器为可感应磁信号的接近开关。

3.根据权利要求2所述的水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其特征是，所述接近开关为干簧管。

4.根据权利要求2所述的水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其特征是，所述测速磁带包括4-6片测速磁片，所述测速磁片在主轴的周向上均匀分布。

5.根据权利要求1所述的水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其特征是，所述信号发生器为沿周向设置在主轴上的反光带，所述信号接收器为光电传感器。

6.根据权利要求1所述的水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其特征是，所述信号发生器为沿周向均匀设置在主轴上的红外发射器，所述信号接收器为红外接收器。

7.根据权利要求2所述的水轮发电机组盘车的智能化数据采集及分析系统，其特征是，所述测量仪表为数字百分表。

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