一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，包括：水轮机LVDT传感器、磨损指示器和在线数据处理装置；若干水轮机LVDT传感器分别设置在水轮机组内部，每一个所述水轮机LVDT传感器均连接磨损指示器，磨损指示器通过输出缓冲接口与在线数据处理装置连接。在线数据处理装置内部分别设置若干减法器和比较器；减法器的输入端与磨损指示器连接，减法器的输出端与比较器连接。本实用新型装置采集数据是通过水轮机密封圈磨损指示器前面板的缓冲接口，因而不会影响机组的安全运行。由于该装置使用的是密封圈磨损指示器的传感器，因此本实用新型对于水轮机现场无安装工作，造价低，维护方便。
【专利说明】
一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及水轮机组安全运行保护和状态维修技术领域，尤其涉及一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置。
【背景技术】
[0002]抽水蓄能机组具有高水头、高转速、大容量和较深淹没深度等特点，因而决定了封堵其水轮机转动部分和固定部分的主轴密封的高性能。主轴密封形式为弹簧复位式流体静压平衡径向双端面机械密封。其结构的关键之处在于润滑冷却水从密封内腔流入密封圈与抗磨滑环之间的间隙。
[0003]水轮机在每次停机后，再次开机时，一定要首先开启顶轴装置，其作用是向密封圈下部送入高压润滑冷却水，将密封圈抬起，在密封圈与抗磨滑环之间建立一层刚性水膜(设计水膜厚度0.03-0.08mm)，其作用相当于流体静水压轴承将随大轴一起旋转的抗磨滑环与做轴线运动的密封圈分开，使它们不发生直接摩擦从而减少磨损量，并带走摩擦产生的热量。另外，这也是在机组每次大修后的启动前，都要使用一个或几个机械式百分表做“密封圈顶起试验”的原因，即检查机组启动前开顶轴水栗抬起密封圈的情况。实际上，由于在平时运行时现场没有机械式百分表，在水轮机冲转之前，运行人员只能根据润滑水压、流量和温度来间接地判定主轴密封系统的工作状态，润滑水膜厚度实际建立情况无法知道，从而直接影响了机组的安全运行。例如，如果冷却水管有部分堵塞或漏水等等，就有可能造成主轴密封环被抬起的高度不足或者抬起高度四周不均匀，也就是润滑水膜建立厚度不够，强行启动，会使主轴密封圈温度升高，造成主轴密封圈挤压磨损的重大事故。
[0004]另外，水轮机作为一种高速的立式旋转设备，其轴系动力系统的工作状态是机组早期故障认别及时采取措施、改善电厂设备运行安全性和提高机组的可用性的关键因素，而原有的设备是无法对其轴系动力系统的工作状态进行监测的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是为了解决上述难题，提供了一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，该装置可以根据采集到的水轮机主轴密封圈的磨损量，得到准确的密封圈的抬起高度，为水轮机组轴系动力系统状态在线诊断提供了依据。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0007]一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，包括:水轮机LVDT传感器、磨损指示器和在线数据处理装置；
[0008]若干所述水轮机LVDT传感器分别设置在水轮机组内部，每一个所述水轮机LVDT传感器均连接磨损指示器，所述磨损指示器通过输出缓冲接口与在线数据处理装置连接；
[0009]所述在线数据处理装置内部分别设置若干减法器和比较器;所述减法器的输入端与磨损指示器连接，所述减法器的输出端与比较器连接。
[0010]进一步地，所述在线数据处理装置与安装在电站集控室操作台上的操作员站连接。
[0011]进一步地，所述在线数据处理装置包括用于接收磨损指示器信息的第一模拟量输入通道，用于接收开关量采集信息的数字量输入通道以及用于接收水轮机组发电负荷信息的第二模拟量输入通道，以及用于接收顶轴水栗启动的开关量输入通道。
[0012]进一步地，所述减法器的输入端分别接收来自磨损指示器的顶轴水栗启动后的水轮机组主轴密封圈的磨损量的精确数值和顶轴水栗启动前的主轴密封圈的相应位置磨损量的精确数值。
[0013]进一步地，所述在水轮机组主轴密封圈的前后左右4个方向的位置处分别安装水轮机LVDT传感器。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]本实用新型装置采集数据是通过水轮机密封圈磨损指示器前面板的缓冲接口，因而不会影响机组的安全运行。由于该装置使用的是密封圈磨损指示器的传感器，因此本发明对于水轮机现场无安装工作，造价低，维护方便。
[0016]本实用新型装置可以确保水轮机每次运转前，密封圈与抗磨滑环之间形成刚性水膜，避免了密封圈和抗磨滑环直接摩擦，起到了润滑和减温的作用，可以大大提高了机组的安全运行，减少了运行人员和维护人员的工作量和工作强度。同时，由于润滑水膜的厚度信息是水轮机组发电负荷的函数，因此利用这个润滑水膜的厚度信息可以进行后续的水轮机组轴系动力系统状态在线诊断。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置结构示意图。
【具体实施方式】
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[0018]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0019]如图1所示，一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，包括:水轮机LVDT传感器、磨损指示器和在线数据处理装置；
[0020]LVDT传感器(即差动变压器)安装在水轮机组内部用于测量水轮机组主轴密封圈的磨损量;每一个LVDT传感器均对应连接一个磨损指示器，LVDT传感器把主轴密封圈的磨损的信号传给磨损指示器。磨损指示器通过输出缓冲接口与在线数据处理装置连接，在线数据处理装置与安装在电站集控室操作台上的操作员站连接。
[0021]机组运行时，磨损指示器对磨损的信号的大小进行监视，在磨损量达到3_时发出报警或停止水轮机运行的保护信号。每个LVDT传感器输出I个叠加在直流分量上的交变分量。对每个LVDT传感器，磨损指示器都配有对应该LVDT传感器的缓冲输出接口，这个缓冲输出接口的输出中直流分量就是水轮机组主轴密封圈的磨损量，交变分量就是水轮机组主轴密封的密封圈与抗磨滑环之间的润滑水膜的厚度。也就是说，被磨损指示器忽略的交变分量信号正是我们所需要的信号。
[0022]在线数据处理装置有4个用于直流电流高精度采集的模拟量输入通道和I个用于开关量采集的数字输入通道及I个用于采集水轮机组发电负荷的模拟量输入通道。其中，4个直流电流高精度采集的模拟量通道用于采集水轮机组(前、后、左、右)4个位置的主轴密封圈的磨损量的精确数值;上述4个用于直流电流高精度采集的模拟量输入通道采用的是12位的A/D转换电路，考虑到LVDT传感器的最高输出电流为24mA，因此，在线数据处理装置的分辨率为5.859yA/LSB。由于水轮机LVDT传感器的量程为O—10mm，精度为2.4μΑ/μπι，因此，在线数据处理装置的精度可以达到2.5μπι。
[0023]I个开关量通道用于采集来自顶轴水栗的启动信号，这个信号一般来自顶轴水栗的继电器的闭合触点或者来自水轮机控制系统。
[0024]在线数据处理装置内部设有若干减法器和比较器;减法器根据顶轴水栗启动的开关量信号进行运算，它将收到的来自输入磨损指示器的顶轴水栗启动后水轮机组主轴密封圈的磨损量的精确数值和顶轴水栗启动前的主轴密封圈的磨损量的精确数值做差，其差值就是润滑水膜的厚度，这个润滑水膜的厚度也就是密封圈的抬起高度。差值送入比较器，将抬起高度与历史抬起高度数据做对比，可以根据比较结果发出正常信号或报警信号。同时，由于润滑水膜的厚度信息是水轮机组发电负荷的函数，因此操作员使用这个润滑水膜的厚度信息可以进行后续的水轮机组轴系动力系统状态的在线诊断。
[0025]安装在电站集控室操作台上的操作员站，接收在线数据处理装置的数据，可以根据接收到的数据对水轮机组的运行过程进行监视、操作、记录和报警。
[0026]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，其特征是，包括:水轮机LVDT传感器、磨损指示器和在线数据处理装置； 若干所述水轮机LVDT传感器分别设置在水轮机组内部，每一个所述水轮机LVDT传感器均连接磨损指示器，所述磨损指示器通过输出缓冲接口与在线数据处理装置连接； 所述在线数据处理装置内部分别设置若干减法器和比较器;所述减法器的输入端与磨损指示器连接，所述减法器的输出端与比较器连接。2.如权利要求1所述的一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，其特征是，所述在线数据处理装置与安装在电站集控室操作台上的操作员站连接。3.如权利要求1所述的一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，其特征是，所述在线数据处理装置包括用于接收磨损指示器信息的第一模拟量输入通道，用于接收开关量采集信息的数字量输入通道以及用于接收水轮机组发电负荷信息的第二模拟量输入通道，以及用于接收顶轴水栗启动的开关量输入通道。4.如权利要求1所述的一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，其特征是，所述减法器的输入端分别接收来自磨损指示器的顶轴水栗启动后的水轮机组主轴密封圈的磨损量的精确数值和顶轴水栗启动前的主轴密封圈的相应位置磨损量的精确数值。5.如权利要求1所述的一种水轮机组轴系动力系统状态在线诊断装置，其特征是，所述在水轮机组主轴密封圈的前后左右4个方向的位置处分别安装水轮机LVDT传感器。
【文档编号】G01B7/00GK205691051SQ201620633354
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月23日 公开号201620633354.4, CN 201620633354, CN 205691051 U, CN 205691051U, CN-U-205691051, CN201620633354, CN201620633354.4, CN205691051 U, CN205691051U
【发明人】曾洁, 王昭鑫, 徐征, 白英伟, 刘勇, 田大伟, 马强, 李兴达, 靳桂博, 耿国志, 张蕾, 孙玮
【申请人】国家电网公司, 国网山东省电力公司, 积成电子股份有限公司