一种水轮机单导叶接力器检测系统的制作方法

本实用新型涉及电站检测设备领域，特别涉及一种水轮机单导叶接力器检测系统。

背景技术：

水轮机是一种原动机，其作用是将河流中的水流能量转换成旋转机械能，再通过水轮机主轴带动发电机旋转将旋转机械能转换成电能。水轮机单导叶接力器的主要作用是将油压力转化成调节杆的推拉力，从而带动水轮机叶片调角操作机构（连杆—转臂机构）将轴向移动转化成叶片绕枢轴的转动，实现叶片安放角度改变的目的。但在机组运行过程中，可能会出现以下问题：1）由于作用力过大致使导叶连杆失控；2）单一某单导叶接力器失灵；3）导叶之间夹住异物；4）不平衡的水作用力引起导叶变形等，进而影响水电厂和机组的安全稳定运行、负荷合理分配、水电厂经济效益以及电网供电质量，所以水轮机单导叶接力器的运行状态检测，特别是接力器的故障报警是急需解决的技术型难题。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种水轮机单导叶接力器检测系统。

其技术方案为，包括依次连接的控制环、导叶及底环，所述控制环与接力器的活动端连接，所述接力器上设置有传感器组，所述传感器组的所有传感器均与信号采集模块电连接，构成数据反馈通道；

还包括设置在控制环与接力器连接处的控制环编码器，设置在导叶与接力器连接处的导叶轴编码器，所述控制环编码器及导叶轴编码器均与所述信号采集模块电连接，构成数据反馈通道；

所述信号采集模块依次通过云端模块、信号天线，与信号基站构成无线数据通讯通道，所述信号基站与云端服务器之间构成数据通道，云端服务器和云平台电脑分别与互联网交换机连接，构成通讯通路。

优选为，所述传感器组包括位移传感器、出口油压传感器、振动传感器，油温传感器及进口油压传感器；

所述位移传感器感应端设置在所述接力器的推杆上，用于检测接力器推杆的位移；

所述出口油压传感器感应端设置在所述接力器的液压油出口处，用于检测所述接力器的出口油压；

所述振动传感器的感应端设置在接力器的外缸体上，通过磁力吸座与缸体吸附，用于检测接力器工作时的振动幅度

所述油温传感器的感应端设置在接力器的进油管路上，用于检测液压油的温度；

所述进口油压传感器的感应端设置在所述接力器的液压油的进口处，用于检测所述接力器的进口油压；

所述控制环编码器用于采集所述接力器推动的所述控制环的旋转角度；

所述导叶轴编码器用于采集被调节的所述导叶的旋转角度。

优选为，所述位移传感器采用gwc020光栅位移传感器，量程0-1000mm，所述位移传感器输出为a、b、z三路脉冲信号，a相超前b相表示正转，a相滞后b相表示反转，z是回零信号，接线采用了该传感器输出的是a、b两路脉冲信号；所述位移传感器的固定栅固定设置在所述接力器的外缸体上，所述位移传感器的移动栅固定设置在所述接力器的行程杆上；

所述出口油压传感器及进口油压传感器均采用ele-301压力传感器，该传感器量程为0-20mpa，变送输出信号4-20ma，采用两线制接线；

所述油温传感器采用pt100热电阻，温度量程-50-150℃，并采用sup-st500智能温度变送模块将信号转换为标准输出信号4-20ma，采用两线制接线；

所述振动传感器采用zmt-yb40型一体化振动传感器，量程0-20mm/s,变送输出信号4-20ma，采用两线制接线；

所述导叶轴编码器及控制环编码器均采用光电轴编码器，具体型号a41369光电增量型光电编码器，该编码器有a，b，z三路脉冲信号，其中ab相的相位相差90度，a相超前b相表示正转，a相滞后b相表示反转，z相为编码器每转一圈一个脉冲。

优选为，所述云端模块采用型号为mngate301-l的云端数据传输模块。

优选为，所述信号采集模块采用西门子s7-200系列的可编程控制器，主cup为224cn和4路模拟量输入模块em231。

4路模拟量输入模块em231分别连接所述进口油压传感器、出口油压传感器、油温传感器和振动传感器的输出端，采集模拟量信号，主cup224cn的6路高速脉冲输入点分别连接所述控制环编码器、导叶轴编码器和位移传感器，分别采集三者的a、b相脉冲信号，并经过程序分析计算出各自的角位移和直线位移。

优选为，所述导叶轴编码器的接线采用该传感器输出的a、b两路脉冲信号分别接入所述信号采集模块的主cpu的i0.1、i0.2口，所述控制环编码器的接线采用该传感器输出的a、b两路脉冲信号分别接入所述信号采集模块的主cpu的i0.5、i0.6口。

优选为，所述位移传感器接线采用该传感器输出的a、b两路脉冲信号分别接入信号所述采集模块的主cpu的i1.1、i1.2口。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本方案实现了水轮机单导叶接力器的综合在线监测，实现了接力器运行参数的智能化管理，同时通过云平台模块的传输，将接力器的运行参数上传到大数据云平台，为接力器提供了远程监控和健康管理的技术途径。

本方案利用振动传感器、压力传感器、温度传感器、导叶轴编码器，实现对水轮机单导叶接力器的工作状态监测；通过信号采集模块实现了接力器故障参数的采集与信号处理与分析，一旦接力器振动等信号超过上限值，装置实时故障报警；通过云平台电脑、互联网交换机、云端服务器、信号基站、信号天线、云端模块组成的阿里云大数据平台，实现了水轮机单导叶接力器的综合信息检测。本装置解决了水轮发电机组的监测问题，为保证水电站水轮机的安全稳定运行提供了有效的保障。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图。

图2为本实用新型实施例的传感器在接力器上的安装布置及系统逻辑关系图。

图3为本实用新型实施例的接力器、控制环、底环、导叶、连杆逻辑关系俯视图。

图4为本实用新型实施例的信号采集模块与传感器及云端模块的接线图。

其中，附图标记为：1、云平台电脑；2、互联网交换机；3、云端服务器；4、信号基站；5、手机app终端；6、信号天线；7、云端模块；8、信号采集模块；9、导叶轴编码器；10、控制环编码器；11、位移传感器；12、出口油压传感器；13、振动传感器；14、油温传感器；15、进口油压传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

实施例1

参见图1至图4，本实用新型提供一种水轮机单导叶接力器检测系统，其技术方案为，包括依次连接的控制环、导叶及底环，控制环与接力器的活动端连接，接力器上设置有传感器组，传感器组的所有传感器均与信号采集模块8电连接，构成数据反馈通道；

还包括设置在控制环与接力器连接处的控制环编码器10，设置在导叶与接力器连接处的导叶轴编码器9，控制环编码器10及导叶轴编码器9均与信号采集模块8电连接，构成数据反馈通道；

信号采集模块8依次通过云端模块7、信号天线6，与信号基站4构成无线数据通讯通道，信号基站4与云端服务器3之间构成数据通道，云端服务器3和云平台电脑1分别与互联网交换机2连接，构成通讯通路。

传感器组包括位移传感器11、出口油压传感器12、振动传感器13，油温传感器14及进口油压传感器15；

位移传感器11感应端设置在接力器的推杆上，用于检测接力器推杆的位移；

出口油压传感器12感应端设置在接力器的液压油出口处，用于检测接力器的出口油压；

振动传感器13的感应端设置在接力器的外缸体上，通过磁力吸座与缸体吸附，用于检测接力器工作时的振动幅度

油温传感器14的感应端设置在接力器的进油管路上，用于检测液压油的温度；

进口油压传感器15的感应端设置在接力器的液压油的进口处，用于检测接力器的进口油压；

控制环编码器10用于采集接力器推动的控制环的旋转角度；

导叶轴编码器9用于采集被调节的导叶的旋转角度。

位移传感器11采用gwc020光栅位移传感器，量程0-1000mm，位移传感器11输出为a、b、z三路脉冲信号，a相超前b相表示正转，a相滞后b相表示反转，z是回零信号，接线采用了该传感器输出的是a、b两路脉冲信号；位移传感器11的固定栅固定设置在接力器的外缸体上，位移传感器11的移动栅固定设置在接力器的行程杆上；

出口油压传感器12及进口油压传感器15均采用ele-301压力传感器，该传感器量程为0-20mpa，变送输出信号4-20ma，采用两线制接线；

油温传感器14采用pt100热电阻，温度量程-50-150℃，并采用sup-st500智能温度变送模块将信号转换为标准输出信号4-20ma，采用两线制接线；

振动传感器13采用zmt-yb40型一体化振动传感器，量程0-20mm/s,变送输出信号4-20ma，采用两线制接线；

导叶轴编码器9及控制环编码器10均采用光电轴编码器，具体型号a41369光电增量型光电编码器，该编码器有a，b，z三路脉冲信号，其中ab相的相位相差90度，a相超前b相表示正转，a相滞后b相表示反转，z相为编码器每转一圈一个脉冲。

云端模块7采用型号为mngate301-l的云端数据传输模块。

信号采集模块8采用西门子s7-200系列的可编程控制器，主cup为224cn和4路模拟量输入模块em231。

4路模拟量输入模块em231分别连接进口油压传感器15、出口油压传感器12、油温传感器14和振动传感器13的输出端，采集模拟量信号，主cup224cn的6路高速脉冲输入点分别连接控制环编码器10、导叶轴编码器9和位移传感器11，分别采集三者的a、b相脉冲信号，并经过程序分析计算出各自的角位移和直线位移。

导叶轴编码器9的接线采用该传感器输出的a、b两路脉冲信号分别接入信号采集模块8的主cpu的i0.1、i0.2口，控制环编码器10的接线采用该传感器输出的a、b两路脉冲信号分别接入信号采集模块8的主cpu的i0.5、i0.6口。

位移传感器11接线采用该传感器输出的a、b两路脉冲信号分别接入信号采集模块8的主cpu的i1.1、i1.2口。

本实用新型使用时，信号采集模块8通过传感器组将接力器的进出口油压、振动、液压油温度及转角角度等信息经云端模块发送给上位机及手机app终端，从而实现对接力器及叶轮组件的在线实时远程监测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。