一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，包括：水輪機LVDT傳感器、磨損指示器和在線數據處理裝置；若干水輪機LVDT傳感器分別設置在水輪機組內部，每一個所述水輪機LVDT傳感器均連接磨損指示器，磨損指示器通過輸出緩沖接口與在線數據處理裝置連接。在線數據處理裝置內部分別設置若干減法器和比較器；減法器的輸入端與磨損指示器連接，減法器的輸出端與比較器連接。本實用新型裝置采集數據是通過水輪機密封圈磨損指示器前面板的緩沖接口，因而不會影響機組的安全運行。由于該裝置使用的是密封圈磨損指示器的傳感器，因此本實用新型對于水輪機現場無安裝工作，造價低，維護方便。
【專利說明】
一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及水輪機組安全運行保護和狀態維修技術領域，尤其涉及一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置。
【背景技術】
[0002]抽水蓄能機組具有高水頭、高轉速、大容量和較深淹沒深度等特點，因而決定了封堵其水輪機轉動部分和固定部分的主軸密封的高性能。主軸密封形式為彈簧復位式流體靜壓平衡徑向雙端面機械密封。其結構的關鍵之處在于潤滑冷卻水從密封內腔流入密封圈與抗磨滑環之間的間隙。
[0003]水輪機在每次停機后，再次開機時，一定要首先開啟頂軸裝置，其作用是向密封圈下部送入高壓潤滑冷卻水，將密封圈抬起，在密封圈與抗磨滑環之間建立一層剛性水膜(設計水膜厚度0.03-0.08mm)，其作用相當于流體靜水壓軸承將隨大軸一起旋轉的抗磨滑環與做軸線運動的密封圈分開，使它們不發生直接摩擦從而減少磨損量，并帶走摩擦產生的熱量。另外，這也是在機組每次大修后的啟動前，都要使用一個或幾個機械式百分表做“密封圈頂起試驗”的原因，即檢查機組啟動前開頂軸水栗抬起密封圈的情況。實際上，由于在平時運行時現場沒有機械式百分表，在水輪機沖轉之前，運行人員只能根據潤滑水壓、流量和溫度來間接地判定主軸密封系統的工作狀態，潤滑水膜厚度實際建立情況無法知道，從而直接影響了機組的安全運行。例如，如果冷卻水管有部分堵塞或漏水等等，就有可能造成主軸密封環被抬起的高度不足或者抬起高度四周不均勻，也就是潤滑水膜建立厚度不夠，強行啟動，會使主軸密封圈溫度升高，造成主軸密封圈擠壓磨損的重大事故。
[0004]另外，水輪機作為一種高速的立式旋轉設備，其軸系動力系統的工作狀態是機組早期故障認別及時采取措施、改善電廠設備運行安全性和提高機組的可用性的關鍵因素，而原有的設備是無法對其軸系動力系統的工作狀態進行監測的。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了解決上述難題，提供了一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，該裝置可以根據采集到的水輪機主軸密封圈的磨損量，得到準確的密封圈的抬起高度，為水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷提供了依據。
[0006]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0007]一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，包括:水輪機LVDT傳感器、磨損指示器和在線數據處理裝置；
[0008]若干所述水輪機LVDT傳感器分別設置在水輪機組內部，每一個所述水輪機LVDT傳感器均連接磨損指示器，所述磨損指示器通過輸出緩沖接口與在線數據處理裝置連接；
[0009]所述在線數據處理裝置內部分別設置若干減法器和比較器;所述減法器的輸入端與磨損指示器連接，所述減法器的輸出端與比較器連接。
[0010]進一步地，所述在線數據處理裝置與安裝在電站集控室操作臺上的操作員站連接。
[0011]進一步地，所述在線數據處理裝置包括用于接收磨損指示器信息的第一模擬量輸入通道，用于接收開關量采集信息的數字量輸入通道以及用于接收水輪機組發電負荷信息的第二模擬量輸入通道，以及用于接收頂軸水栗啟動的開關量輸入通道。
[0012]進一步地，所述減法器的輸入端分別接收來自磨損指示器的頂軸水栗啟動后的水輪機組主軸密封圈的磨損量的精確數值和頂軸水栗啟動前的主軸密封圈的相應位置磨損量的精確數值。
[0013]進一步地，所述在水輪機組主軸密封圈的前后左右4個方向的位置處分別安裝水輪機LVDT傳感器。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]本實用新型裝置采集數據是通過水輪機密封圈磨損指示器前面板的緩沖接口，因而不會影響機組的安全運行。由于該裝置使用的是密封圈磨損指示器的傳感器，因此本發明對于水輪機現場無安裝工作，造價低，維護方便。
[0016]本實用新型裝置可以確保水輪機每次運轉前，密封圈與抗磨滑環之間形成剛性水膜，避免了密封圈和抗磨滑環直接摩擦，起到了潤滑和減溫的作用，可以大大提高了機組的安全運行，減少了運行人員和維護人員的工作量和工作強度。同時，由于潤滑水膜的厚度信息是水輪機組發電負荷的函數，因此利用這個潤滑水膜的厚度信息可以進行后續的水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
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[0018]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0019]如圖1所示，一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，包括:水輪機LVDT傳感器、磨損指示器和在線數據處理裝置；
[0020]LVDT傳感器(即差動變壓器)安裝在水輪機組內部用于測量水輪機組主軸密封圈的磨損量;每一個LVDT傳感器均對應連接一個磨損指示器，LVDT傳感器把主軸密封圈的磨損的信號傳給磨損指示器。磨損指示器通過輸出緩沖接口與在線數據處理裝置連接，在線數據處理裝置與安裝在電站集控室操作臺上的操作員站連接。
[0021]機組運行時，磨損指示器對磨損的信號的大小進行監視，在磨損量達到3_時發出報警或停止水輪機運行的保護信號。每個LVDT傳感器輸出I個疊加在直流分量上的交變分量。對每個LVDT傳感器，磨損指示器都配有對應該LVDT傳感器的緩沖輸出接口，這個緩沖輸出接口的輸出中直流分量就是水輪機組主軸密封圈的磨損量，交變分量就是水輪機組主軸密封的密封圈與抗磨滑環之間的潤滑水膜的厚度。也就是說，被磨損指示器忽略的交變分量信號正是我們所需要的信號。
[0022]在線數據處理裝置有4個用于直流電流高精度采集的模擬量輸入通道和I個用于開關量采集的數字輸入通道及I個用于采集水輪機組發電負荷的模擬量輸入通道。其中，4個直流電流高精度采集的模擬量通道用于采集水輪機組(前、后、左、右)4個位置的主軸密封圈的磨損量的精確數值;上述4個用于直流電流高精度采集的模擬量輸入通道采用的是12位的A/D轉換電路，考慮到LVDT傳感器的最高輸出電流為24mA，因此，在線數據處理裝置的分辨率為5.859yA/LSB。由于水輪機LVDT傳感器的量程為O—10mm，精度為2.4μΑ/μπι，因此，在線數據處理裝置的精度可以達到2.5μπι。
[0023]I個開關量通道用于采集來自頂軸水栗的啟動信號，這個信號一般來自頂軸水栗的繼電器的閉合觸點或者來自水輪機控制系統。
[0024]在線數據處理裝置內部設有若干減法器和比較器;減法器根據頂軸水栗啟動的開關量信號進行運算，它將收到的來自輸入磨損指示器的頂軸水栗啟動后水輪機組主軸密封圈的磨損量的精確數值和頂軸水栗啟動前的主軸密封圈的磨損量的精確數值做差，其差值就是潤滑水膜的厚度，這個潤滑水膜的厚度也就是密封圈的抬起高度。差值送入比較器，將抬起高度與歷史抬起高度數據做對比，可以根據比較結果發出正常信號或報警信號。同時，由于潤滑水膜的厚度信息是水輪機組發電負荷的函數，因此操作員使用這個潤滑水膜的厚度信息可以進行后續的水輪機組軸系動力系統狀態的在線診斷。
[0025]安裝在電站集控室操作臺上的操作員站，接收在線數據處理裝置的數據，可以根據接收到的數據對水輪機組的運行過程進行監視、操作、記錄和報警。
[0026]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，其特征是，包括:水輪機LVDT傳感器、磨損指示器和在線數據處理裝置； 若干所述水輪機LVDT傳感器分別設置在水輪機組內部，每一個所述水輪機LVDT傳感器均連接磨損指示器，所述磨損指示器通過輸出緩沖接口與在線數據處理裝置連接； 所述在線數據處理裝置內部分別設置若干減法器和比較器;所述減法器的輸入端與磨損指示器連接，所述減法器的輸出端與比較器連接。2.如權利要求1所述的一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，其特征是，所述在線數據處理裝置與安裝在電站集控室操作臺上的操作員站連接。3.如權利要求1所述的一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，其特征是，所述在線數據處理裝置包括用于接收磨損指示器信息的第一模擬量輸入通道，用于接收開關量采集信息的數字量輸入通道以及用于接收水輪機組發電負荷信息的第二模擬量輸入通道，以及用于接收頂軸水栗啟動的開關量輸入通道。4.如權利要求1所述的一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，其特征是，所述減法器的輸入端分別接收來自磨損指示器的頂軸水栗啟動后的水輪機組主軸密封圈的磨損量的精確數值和頂軸水栗啟動前的主軸密封圈的相應位置磨損量的精確數值。5.如權利要求1所述的一種水輪機組軸系動力系統狀態在線診斷裝置，其特征是，所述在水輪機組主軸密封圈的前后左右4個方向的位置處分別安裝水輪機LVDT傳感器。
【文檔編號】G01B7/00GK205691051SQ201620633354
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月23日 公開號201620633354.4, CN 201620633354, CN 205691051 U, CN 205691051U, CN-U-205691051, CN201620633354, CN201620633354.4, CN205691051 U, CN205691051U
【發明人】曾潔, 王昭鑫, 徐征, 白英偉, 劉勇, 田大偉, 馬強, 李興達, 靳桂博, 耿國志, 張蕾, 孫瑋
【申請人】國家電網公司, 國網山東省電力公司, 積成電子股份有限公司