基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法，实施步骤包括：在桨叶的顶部中心线两端各选择一个参考点，测量出两个参考点的直线距离L1，始化桨叶接力器行程作为初始的桨叶转角β，通过油压装置调节桨叶接力器行程，用水准仪分别测量出每一个当前桨叶接力器行程下各桨叶上两个参考点相对同一参考平面A的高程，计算两个参考点之间的高程差△H，根据函数β＝arcsin(△H/L1)计算每一个当前桨叶接力器行程下的桨叶转角β。本发明能够检测转桨式水轮机解体检修前后，因更换内部传动部件引起的桨叶初始角度和桨叶总转角偏差，确保了水轮机检修后桨叶初始角度的一致、桨叶转角均匀、有利于水轮机运行稳定，具有操作简单、测量准确的优点。
【专利说明】
基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及水电行业转桨式水轮机的桨叶转角测量技术，具体涉及一种基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法。
【背景技术】
[0002]水轮机设备生产厂家通常在发货前对水轮机转轮进行预装配，将各桨叶的相应传动零件做好分类和位置标记，再拆分运输至水轮机安装施工现场，按照预装配时做好的标记重新组装。新投产机组一般不需要做此项目。在水轮机运行一段时间以后，由于相关机械零部件的磨损，也可能出现水轮机桨叶转角变化，过大的偏差会造成水轮机的出力不足、效率降低以及稳定性变差。因此很有必要在检修时对水轮机桨叶转角和开口进行调整修正。然而在检修现场缺乏相应先进的测量工具，无法确定桨叶旋转中心线的准确位置，对桨叶转角进行准确测量难度很大。一般不做此测量项目，或用角度仪放在桨叶上的方式进行简单角度测量，这种方式受桨叶表面位置、变形程度的影响很大，测量值不精确甚至偏差很大。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题，提供一种能够检测转桨式水轮机解体检修前后因更换内部传动部件引起的桨叶初始角度和桨叶总转角偏差，确保了水轮机检修后桨叶初始角度的一致、桨叶转角均匀、有利于水轮机运行稳定、操作简单、测量准确的基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0005]—种基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法，步骤包括:
[0006]I)在桨叶的顶部中心线两端各选择一个参考点，测量出两个参考点的直线距离LI;
[0007]2)初始化桨叶接力器行程作为初始的桨叶转角β;
[0008]3)用水准仪分别测量出当前桨叶接力器行程下各桨叶上两个参考点相对同一参考平面A的高程；
[0009]4)计算两个参考点之间的高程差ΛΗ，根据函数i3 = arCsin(AH/Ll)计算当前桨叶接力器行程下的桨叶转角β，其中ΛΗ表示两个参考点的高程差，LI表示两个参考点的直线距离；
[0010]5)判断桨叶接力器行程是否已经达到桨叶接力器行程的预设阈值，如果达到预设阈值则结束并退出；否则，通过油压装置使桨叶接力器行程运动至下一个指定的测量点，跳转执行步骤3)。
[0011 ]优选地，所述步骤I)的详细步骤包括:
[0012]1.1)判断桨叶的顶部中心线是否明显，如果桨叶的顶部中心线明显则选择桨叶的顶部中心线两端的端点Pl和Ρ2作为参考点，跳转执行步骤1.3);否则跳转执行步骤1.2);
[0013]1.2)判断靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl是否磨损，如果靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl未磨损，则以靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl作为第一个参考点，否则以靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点内侧的磨损端角点P3作为参考点Pl;判断靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点P2是否磨损，如果靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点P2未磨损，则以靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点P2作为第二个参考点，否则以靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点内侧的磨损端角点P4作为第二个参考点；
[0014]1.3)测量出两个参考点之间的直线距离LI。
[0015]优选地，所述步骤2)中初始化桨叶接力器行程时，初始化的桨叶接力器行程为0% ;所述步骤5)中桨叶接力器行程的预设阈值为100%。
[0016]优选地，所述步骤5)中通过油压装置使桨叶接力器行程运动至下一个指定的测量点时，还包括在桨叶根部进水边下方合适位置放置支墩或支架，并在支墩或支架和桨叶根部进水边之间配合楔形塞块顶住桨叶根部进水边，在桨叶根部架设百分表并监测桨叶在测量过程中桨叶根部的回弹量，如果桨叶根部的回弹量超过预设阈值，则跳转重新执行步骤
3);否则继续向后执行。
[0017]本发明基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法具有下述优点:本发明在桨叶的顶部中心线两端各选择一个参考点，测量出两个参考点的直线距离LI;初始化一组桨叶接力器行程，遍历选择一个桨叶接力器行程作为当前桨叶接力器行程，始化桨叶接力器行程作为初始的桨叶转角β，通过油压装置调节桨叶接力器行程，用水准仪分别测量出每一个当前桨叶接力器行程下各桨叶上两个参考点相对同一参考平面A的高程，计算两个参考点之间的高程差ΛΗ，根据函数P = arcsin(AH/Ll)计算每一个当前桨叶接力器行程下的桨叶转角β，从而能够检测转桨式水轮机解体检修前后因更换内部传动部件引起的桨叶初始角度和桨叶总转角偏差，确保了水轮机检修后桨叶初始角度的一致、桨叶转角均匀、有利于水轮机运行稳定，具有操作简单、测量准确的优点。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
[0019]图2为本发明实施例方法选择参考点的原理示意图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，本实施例基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法的步骤包括:
[0021]I)在桨叶的顶部中心线两端各选择一个参考点，测量出两个参考点的直线距离LI；
[0022]2)初始化桨叶接力器行程作为初始的桨叶转角β;
[0023]3)用水准仪分别测量出当前桨叶接力器行程下各桨叶上两个参考点相对同一参考平面A的高程；
[0024]4)计算两个参考点之间的高程差ΛΗ，根据函数i3 = arCsin(AH/Ll)计算当前桨叶接力器行程下的桨叶转角β，其中ΛΗ表示两个参考点的高程差，LI表示两个参考点的直线距离；
[0025]5)判断桨叶接力器行程是否已经达到桨叶接力器行程的预设阈值，如果达到预设阈值则结束并退出；否则，通过油压装置使桨叶接力器行程运动至下一个指定的测量点，跳转执行步骤3)。
[0026]本实施例中，步骤I)的详细步骤包括:
[0027]1.1)判断桨叶的顶部中心线是否明显，如果桨叶的顶部中心线明显则选择桨叶的顶部中心线两端的端点Pl和P2(见图2)作为参考点，跳转执行步骤1.3);否则跳转执行步骤
1.2)；
[0028]1.2)判断靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl是否磨损，如果靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl未磨损，则以靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl作为第一个参考点，否则以靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点内侧的磨损端角点P3(见图2)作为参考点Pl;判断靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点P2是否磨损，如果靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点P2未磨损，则以靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点P2作为第二个参考点，否则以靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点内侧的磨损端角点P4(见图2)作为第二个参考点；
[0029]1.3)测量出两个参考点之间的直线距离LI。
[0030]本实施例中，选择的两个参考点具体为桨叶的顶部中心线两端的端点Pl和P2，端点Pl对应的高程为Hl，端点P2对应的高程为H2(同理，磨损端角点P3对应的高程为H3，磨损端角点P4对应的高程为H4)，两个参考点之间的高程差ΛΗ为高程H1、高程H2之间的距离，两个参考点之间的直线距离LI具体如图2所示。
[0031]本实施例中，所述步骤2)中初始化桨叶接力器行程时，初始化的桨叶接力器行程为0%;所述步骤5)中桨叶接力器行程的预设阈值为100%，桨叶接力器行程的测量点具体包括O %、25 %、50 %、75 %、100 %五种。桨叶初始角度即是桨叶接力器在O %行程下的桨叶角度值，桨叶总转角即是桨叶接力器在0%行程和100%行程下的桨叶角度差值。因此一般而言，初始化一组桨叶接力器行程时桨叶接力器行程应当至少包括0%、100%两种行程。
[0032]为确保测量精度，防止测量过程中桨叶位置发生变动，本实施例步骤5)中通过油压装置使桨叶接力器行程运动至下一个指定的测量点时，还包括在桨叶根部进水边下方合适位置放置支墩或支架，并在支墩或支架和桨叶根部进水边之间配合楔形塞块顶住桨叶根部进水边，在桨叶根部架设百分表并监测桨叶在测量过程中桨叶根部的回弹量，如果桨叶根部的回弹量超过预设阈值，则跳转重新执行步骤3);否则继续向后执行。通过上述方式，能够确保桨叶根部的回弹量处于预设阈值内，从而能够提高桨叶转角检测的准确定和可靠性。
[0033]本实施例水轮机桨叶转角测量方法操作简单，测量准确，已在洪江电厂5台水轮机检修中发挥作用，确保了水轮机检修后桨叶初始角度的一致，保证了桨叶转角的均匀性，有利于水轮机运行稳定。需要说明的是，一般转桨式水轮机有3?5片桨叶，多片桨叶通过连杆共用一个桨叶接力器，当接力器运行时，多片桨叶同时运行，理论上每片桨叶此时的角度应一致，因此采用本实施例水轮机桨叶转角测量方法进行测量时，只需要对一片桨叶进行测量即可。但是，对于上每片桨叶的桨叶转角不一致的水轮机而言，则采用本实施例水轮机桨叶转角测量方法进行测量时需要单独对每一片桨叶进行测量。
[0034]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法，其特征在于步骤包括: 1)在桨叶的顶部中心线两端各选择一个参考点，测量出两个参考点的直线距离LI; 2)初始化桨叶接力器行程作为初始的桨叶转角β; 3)用水准仪分别测量出当前桨叶接力器行程下各桨叶上两个参考点相对同一参考平面A的尚程； 4)计算两个参考点之间的高程差ΛΗ，根据函数i3= arCsin(AH/Ll)计算当前桨叶接力器行程下的桨叶转角β，其中ΛΗ表示两个参考点的高程差，LI表示两个参考点的直线距离； 5)判断桨叶接力器行程是否已经达到桨叶接力器行程的预设阈值，如果达到预设阈值则结束并退出；否则，通过油压装置使桨叶接力器行程运动至下一个指定的测量点，跳转执行步骤3)。2.根据权利要求1所述的基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法，其特征在于，所述步骤I)的详细步骤包括: 1.1)判断桨叶的顶部中心线是否明显，如果桨叶的顶部中心线明显则选择桨叶的顶部中心线两端的端点Pl和Ρ2作为参考点，跳转执行步骤1.3)；否则跳转执行步骤1.2)； 1.2)判断靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl是否磨损，如果靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl未磨损，则以靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点Pl作为第一个参考点，否则以靠近中心线的桨叶顶部边缘进水边的端点内侧的磨损端角点Ρ3作为参考点Pl;判断靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点Ρ2是否磨损，如果靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点Ρ2未磨损，则以靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点Ρ2作为第二个参考点，否则以靠近中心线的桨叶顶部边缘出水边的端点内侧的磨损端角点Ρ4作为第二个参考点； 1.3)测量出两个参考点之间的直线距离LI。3.根据权利要求1所述的基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法，其特征在于，所述步骤2)中初始化桨叶接力器行程时，初始化的桨叶接力器行程为0%;所述步骤5)中桨叶接力器行程的预设阈值为100%。4.根据权利要求1所述的基于水准仪的水轮机桨叶转角测量方法，其特征在于，所述步骤5)中通过油压装置使桨叶接力器行程运动至下一个指定的测量点时，还包括在桨叶根部进水边下方合适位置放置支墩或支架，并在支墩或支架和桨叶根部进水边之间配合楔形塞块顶住桨叶根部进水边，在桨叶根部架设百分表并监测桨叶在测量过程中桨叶根部的回弹量，如果桨叶根部的回弹量超过预设阈值，则跳转重新执行步骤3);否则继续向后执行。
【文档编号】G01C1/00GK106052634SQ201610639341
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月5日 公开号201610639341.2, CN 106052634 A, CN 106052634A, CN 201610639341, CN-A-106052634, CN106052634 A, CN106052634A, CN201610639341, CN201610639341.2
【发明人】石元, 简孝林, 邓亚, 张勇, 毕凯麟
【申请人】怀化沅江电力开发有限责任公司洪江水力发电厂