水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置及方法与流程

1.本发明属于水轮机组运行监测技术领域，涉及一种水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置及方法。


背景技术：

2.为了满足水轮机在部分负荷工况下稳定运行的要求，一般设置有通过发电机上端轴顶部向转轮下方补入自然空气的补气系统；该补气系统由进气管、补气阀、补气管、逆止阀、消音装置等组成的补气阀。其工作原理为：机组正常运行情况下，补气阀处于常闭状态，待运行机组出现非最优工况时，随着尾水管真空度增加，补气阀阀盘在压力差的作用下，克服弹簧的弹力，阀盘打开向机组尾水管补入自然空气，补气完成后，阀盘在弹簧弹力作用下关闭；运行过程中补气阀随着大轴旋转。该结构存在的问题是：阀盘在复位关闭的过程中，受到的冲击过大，容易造成阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大，使用寿命缩短；其次，补气阀的开度无法监测。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置及方法，结构简单，采用在补气阀的护筒上设置与其连接的缓冲装置，缓冲装置的活塞与阀杆一端连接，位于阀盘上部与其垂直设置有激光测距仪，当机组运行转动时，阀盘由于真空压力差产生上下位移，激光测距仪测得阀盘上下位移的数值，plc控制器对获取的无效数据进行剔除后，将开度数据传输给图形显示器，图形显示器显示开度和时间的波形关系图，实时监测阀盘位移动态，掌握补气阀的开度规律，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大，操作简单方便。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置，它包括与阀座配合的阀盘、与阀盘连接的阀杆，套设在阀杆上位于护筒内的弹簧，以及与阀座连通的补气管和排水管；所述护筒上端连接有缓冲装置，缓冲装置的活塞与阀杆一端连接；所述阀盘垂直的上方设置监测系统，监测系统对阀盘的开度进行监测。
5.所述护筒与连接板连接与阀座配合，与导向杆配合的导向座与连接板一侧连接，导向杆与阀盘连接。
6.所述缓冲装置包括与活塞筒配合的活塞，活塞筒与护筒连接。
7.所述监测系统包括与激光测距仪电性连接的plc控制器，以及与plc控制器电性连接的图形显示器。
8.所述激光测距仪射出的光束垂直于阀盘。
9.所述plc控制器用于记录、分析阀盘开度规律。
10.所述图形显示器用于显示阀盘开度波形变化。
11.所述监测系统的激光测距仪到阀盘的距离为ha，激光测距仪到连接板的距离为hb，阀盘垂直移动的范围为0~160mm，激光测距仪捕捉到的距离值为hi，阀盘的开度距离wi=
hi
‑
ha。
12.所述激光测距仪将测量到的值hi转化为4~20ma量送plc监控系统，plc对该数据进行转换和处理；如hi=hb，则该数据为无效数据，如ha≤hi≤（ha+160）则hi为有效数据，计入系统，得出补气阀开度wi。
13.如上所述的水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置的监测方法，它包括如下步骤：s1，安装缓冲装置，将缓冲装置的活塞筒与阀杆端头连接固定；s2，安装激光测距仪，将激光测距仪安装于机头盖板下侧，激光测距仪发出的激光垂直于阀盘；plc控制器与激光测距仪和图形显示器连接；s3，缓冲，当阀盘闭合阀杆向上运动时，活塞压缩活塞筒内的空气时，被压缩的空气反推活塞，避免阀盘对阀座造成冲击；s4，测距，补气阀和监测系统处于工作状态，当机组运行转动时，阀盘由于真空压力差产生上下位移时，激光测距仪捕捉到阀盘与激光测距仪之间的数值，且该数值在不断变化；激光测距仪将测得的数值转化成4~20ma传输至plc控制器；s5，数据处理，plc控制器对获取的无效数据进行剔除；所剔除的数据为hi=hb，有效数据为ha≤hi≤（ha+160）；s6，图形显示，plc控制器将剔除后所得的开度数据wi传输至图形显示器，图形显示器显示开度和时间的波形关系图。
14.一种水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置，它包括与阀座配合的阀盘、与阀盘连接的阀杆，套设在阀杆上位于护筒内的弹簧，以及与阀座连通的排水管；护筒上端连接有缓冲装置，缓冲装置的活塞与阀杆一端连接；阀盘垂直的上方设置监测系统，监测系统对阀盘的开度进行监测。结构简单，通过在补气阀的护筒上设置与其连接的缓冲装置，缓冲装置的活塞与阀杆一端连接，位于阀盘上部与其垂直设置有激光测距仪，当机组运行转动时，阀盘由于真空压力差产生上下位移，通过激光测距仪测得阀盘上下位移的数值，plc控制器对获取的无效数据进行剔除后，将开度数据传输给图形显示器，通过图形显示器显示开度和时间的波形关系图，实时监测阀盘位移动态，掌握补气阀的开度规律，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大，操作简单方便。
15.在优选的方案中，护筒与连接板连接与阀座配合，与导向杆配合的导向座与连接板一侧连接，导向杆与阀盘连接。结构简单，使用时，阀盘处于旋转状态，与其连接的导向杆随其旋转，在阀盘上下移动时，导向杆与导向座滑动配合对其限位。
16.在优选的方案中，缓冲装置包括与活塞筒配合的活塞，活塞筒与护筒连接。结构简单，使用时，阀盘向上移动闭合时，与其连接的阀杆推动活塞压缩空气，减小阀盘对阀座的冲击，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大。
17.在优选的方案中，监测系统包括与激光测距仪电性连接的plc控制器，以及与plc控制器电性连接的图形显示器。结构简单，使用时，激光测距仪用于测量对阀盘的开度，plc控制器用于分析和处理数据，得出开度值，图形显示器用于显示开度值和时间的波形关系图。
18.在优选的方案中，激光测距仪射出的光束垂直于阀盘。结构简单，使用时，因阀盘移动时垂直移动，激光测距仪射出的光束垂直于阀盘有利于测出阀盘精确的位移量。
19.在优选的方案中，plc控制器用于记录、分析阀盘开度规律。结构简单，使用时，plc控制器接受并记录激光测距仪测得的不断变化的数值，对数值进行分析并剔除无效的数据。
20.在优选的方案中，在优选的方案中，图形显示器用于显示阀盘开度波形变化。结构简单，使用时，plc控制器将保留的有用数据，也即是阀盘的开度数据传输给图形显示器，图形显示器显示开度数据的变化规律。
21.在优选的方案中，监测系统的激光测距仪到阀盘的距离为ha，激光测距仪到连接板的距离为hb，阀盘垂直移动的范围为0~160mm，激光测距仪捕捉到的距离值为hi，阀盘的开度距离wi=hi
‑
ha。使用时，设定阀盘垂直移动的范围为0~160mm，其图形显示器显示开度数据在该范围内变化。
22.在优选的方案中，激光测距仪将测量到的值hi转化为4~20ma量送plc监控系统，plc对该数据进行转换和处理；如hi=hb，则该数据为无效数据，如ha≤hi≤（ha+160）则hi为有效数据，计入系统，得出补气阀开度wi。数据处理时，采用条件要素对无效数据进行剔除，处理效率高，准确率高。
23.在优选的方案中，如上水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置的监测方法，它包括如下步骤：s1，安装缓冲装置，将缓冲装置的活塞筒与阀杆端头连接固定；s2，安装激光测距仪，将激光测距仪安装于机头盖板下侧，激光测距仪发出的激光垂直于阀盘；plc控制器与激光测距仪和图形显示器连接；s3，缓冲，当阀盘闭合阀杆向上运动时，活塞压缩活塞筒内的空气时，被压缩的空气反推活塞，避免阀盘对阀座造成冲击；s4，测距，补气阀和监测系统处于工作状态，当机组运行转动时，阀盘由于真空压力差产生上下位移时，激光测距仪捕捉到阀盘与激光测距仪之间的数值，且该数值在不断变化；激光测距仪将测得的数值转化成4~20ma传输至plc控制器；s5，数据处理，plc控制器对获取的无效数据进行剔除；所剔除的数据为hi=hb，有效数据为ha≤hi≤（ha+160）；s6，图形显示，plc控制器将剔除后所得的开度数据wi传输至图形显示器，图形显示器显示开度和时间的波形关系图。该方法操作简单方便，能够实时监控阀盘的开度变化及变化规律，有利于给研究水轮机稳定运行提供有益数据。
24.一种水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置及方法，通过在补气阀的护筒上设置与其连接的缓冲装置，缓冲装置的活塞与阀杆一端连接，位于阀盘上部与其垂直设置有激光测距仪，当机组运行转动时，阀盘由于真空压力差产生上下位移，通过激光测距仪测得阀盘上下位移的数值，plc控制器对获取的无效数据进行剔除后，将开度数据传输给图形显示器，通过图形显示器显示开度和时间的波形关系图。本发明克服了原水轮机补气阀开闭时冲击力大，补气开度无法监测 的问题，具有结构简单，实时监测阀盘位移动态，掌握补气阀的开度规律，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大，操作简单方便的特点。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图。
26.图2为图1的俯视示意图。
27.图3为本发明监测系统示意图。
28.图4为本发明使用状态图。
29.图5为本发明阀盘开度算法流程图。
30.图中：阀座1，连接板11，导向杆12，阀盘2，阀杆3，护筒4，弹簧5，补气管6，排水管7，缓冲装置8，活塞筒81，活塞82，监测系统9，激光测距仪91，plc控制器92，图形显示器93。
具体实施方式
31.如图1~图5中，一种水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置，它包括与阀座1配合的阀盘2、与阀盘2连接的阀杆3，套设在阀杆3上位于护筒4内的弹簧5，以及与阀座1连通的补气管6和排水管7；所述护筒4上端连接有缓冲装置8，缓冲装置8的活塞82与阀杆3一端连接；所述阀盘2垂直的上方设置监测系统9，监测系统9对阀盘2的开度进行监测。结构简单，通过在补气阀的护筒4上设置与其连接的缓冲装置8，缓冲装置8的活塞82与阀杆3一端连接，位于阀盘2上部与其垂直设置有激光测距仪91，当机组运行转动时，阀盘2由于真空压力差产生上下位移，通过激光测距仪91测得阀盘2上下位移的数值，plc控制器92对获取的无效数据进行剔除后，将开度数据传输给图形显示器93，通过图形显示器93显示开度和时间的波形关系图，实时监测阀盘2位移动态，掌握补气阀的开度规律，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大，操作简单方便。
32.优选的方案中，所述护筒4与连接板11连接与阀座1配合，与导向杆12配合的导向座与连接板11一侧连接，导向杆12与阀盘2连接。结构简单，使用时，阀盘2处于旋转状态，与其连接的导向杆12随其旋转，在阀盘2上下移动时，导向杆12与导向座滑动配合对其限位。
33.优选的方案中，所述缓冲装置8包括与活塞筒81配合的活塞82，活塞筒81与护筒4连接。结构简单，使用时，阀盘2向上移动闭合时，与其连接的阀杆3推动活塞82压缩空气，减小阀盘2对阀座1的冲击，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大。
34.优选的方案中，所述监测系统9包括与激光测距仪91电性连接的plc控制器92，以及与plc控制器92电性连接的图形显示器93。结构简单，使用时，激光测距仪91用于测量对阀盘2的开度，plc控制器92用于分析和处理数据，得出开度值，图形显示器93用于显示开度值和时间的波形关系图。
35.优选的方案中，所述激光测距仪91射出的光束垂直于阀盘2。结构简单，使用时，因阀盘2移动时垂直移动，激光测距仪91射出的光束垂直于阀盘2有利于测出阀盘2精确的位移量。
36.优选的方案中，所述plc控制器92用于记录、分析阀盘2开度规律。结构简单，使用时，plc控制器92接受并记录激光测距仪91测得的不断变化的数值，对数值进行分析并剔除无效的数据。
37.优选的方案中，在优选的方案中，所述图形显示器93用于显示阀盘2开度波形变化。结构简单，使用时，plc控制器92将保留的有用数据，也即是阀盘2的开度数据传输给图形显示器93，图形显示器93显示开度数据的变化规律。
38.优选的方案中，所述监测系统9的激光测距仪91到阀盘2的距离为ha，激光测距仪
91到连接板11的距离为hb，阀盘2垂直移动的范围为0~160mm，激光测距仪91捕捉到的距离值为hi，阀盘2的开度距离wi=hi
‑
ha。使用时，设定阀盘2垂直移动的范围为0~160mm，其图形显示器93显示开度数据在该范围内变化。
39.优选的方案中，所述激光测距仪91将测量到的值hi转化为4~20ma量送plc监控系统，plc对该数据进行转换和处理；如hi=hb，则该数据为无效数据，如ha≤hi≤（ha+160）则hi为有效数据，计入系统，得出补气阀开度wi。数据处理时，采用条件要素对无效数据进行剔除，处理效率高，准确率高。
40.优选的方案中，如上所述的水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置的监测方法，它包括如下步骤：s1，安装缓冲装置，将缓冲装置8的活塞筒81与阀杆3端头连接固定；s2，安装激光测距仪，将激光测距仪91安装于机头盖板下侧，激光测距仪91发出的激光垂直于阀盘2；plc控制器92与激光测距仪91和图形显示器93连接；s3，缓冲，当阀盘2闭合阀杆3向上运动时，活塞82压缩活塞筒81内的空气时，被压缩的空气反推活塞82，避免阀盘2对阀座造成冲击；s4，测距，补气阀和监测系统9处于工作状态，当机组运行转动时，阀盘2由于真空压力差产生上下位移时，激光测距仪捕捉到阀盘2与激光测距仪91之间的数值，且该数值在不断变化；激光测距仪91将测得的数值转化成4~20ma传输至plc控制器92；s5，数据处理，plc控制器92对获取的无效数据进行剔除；所剔除的数据为hi=hb，有效数据为ha≤hi≤（ha+160）；s6，图形显示，plc控制器92将剔除后所得的开度数据wi传输至图形显示器93，图形显示器93显示开度和时间的波形关系图。该方法操作简单方便，能够实时监控阀盘2的开度变化及变化规律，有利于给研究水轮机稳定运行提供有益数据。
41.如上所述的水轮发电机组大轴补气阀开度监测装置及方法，安装使用时，在补气阀的护筒4上设置与其连接的缓冲装置8，缓冲装置8的活塞82与阀杆3一端连接，位于阀盘2上部与其垂直设置有激光测距仪91，当机组运行转动时，阀盘2由于真空压力差产生上下位移，激光测距仪91测得阀盘2上下位移的数值，plc控制器92对获取的无效数据进行剔除后，将开度数据传输给图形显示器93，图形显示器93显示开度和时间的波形关系图，实时监测阀盘2位移动态，掌握补气阀的开度规律，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大，操作简单方便。
42.使用时，阀盘2处于旋转状态，与其连接的导向杆12随其旋转，在阀盘2上下移动时，导向杆12与导向座滑动配合对其限位。
43.使用时，阀盘2向上移动闭合时，与其连接的阀杆3推动活塞82压缩空气，减小阀盘2对阀座1的冲击，避免阀盘变形、阀杆断裂、补气噪音过大。
44.使用时，激光测距仪91用于测量对阀盘2的开度，plc控制器92用于分析和处理数据，得出开度值，图形显示器93用于显示开度值和时间的波形关系图。
45.使用时，因阀盘2移动时垂直移动，激光测距仪91射出的光束垂直于阀盘2有利于测出阀盘2精确的位移量。
46.使用时，plc控制器92接受并记录激光测距仪91测得的不断变化的数值，对数值进行分析并剔除无效的数据。
47.使用时，plc控制器92将保留的有用数据，也即是阀盘2的开度数据传输给图形显示器93，图形显示器93显示开度数据的变化规律。
48.使用时，设定阀盘2垂直移动的范围为0~160mm，其图形显示器93显示开度数据在该范围内变化。
49.数据处理时，采用条件要素对无效数据进行剔除，处理效率高，准确率高。
50.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。