一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统及方法与流程

本发明涉及水轮发电机，尤其涉及一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统及方法。

背景技术：

1、水轮发电机组主轴密封工作状态直接关系到水轮发电机组是否能够安全稳定运行，所以机组主轴密封状态监测工作是水电工程安全监测中非常重要的一部分。在机组运行过程中，由于存在密封环上浮不到位、磨损卡滞、江水中杂物进入对密封环间隙端面划伤等因素导致密封环出现干磨及烧损，造成主轴密封漏水量增大等异常事故发生。因此，设计一套针对发电机组主轴密封的工作状态、磨损情况进行实时监测、对主轴密封异常故障实现提前预警的监测装置尤为重要。

2、因水轮机主轴密封的位置特殊，目前无法直接对主轴密封的工作状态、磨损情况进行监测。主轴密封异常时，为确保工作人员安全，需要机组停机后确保人员安全的情况下才能到现场对主轴密封环的状态及磨损情况进行检查。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统及方法，通过实时测量密封环与抗磨环之间的水膜形成厚度、泄漏水与清洁压力水入口之间的温度差，实现不停机状态下的密封状态监测，并能够就对主轴密封异常故障提前进行故障预警。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，包括位于密封环内侧或外侧的多个位移传感器、位于密封环内侧的多个第一温度传感器，以及安装在清洁水通道上的第二温度传感器，所述位移传感器用于测量密封环与抗磨环之间的间隙，第一温度传感器用于测量从密封环与抗磨环之间泄漏水的温度，第二温度传感器用于测量清洁水的温度；位移传感器、第一温度传感器以及第二温度传感器分别与数据处理单元电性连接，数据处理单元与显示预警单元电性连接。

3、还包括多个声发射传感器，所述声发射传感器安装在固定机架上，声发射传感器与数据处理单元电性连接，所述声发射传感器用于检测密封环与抗磨环之间的声发射信号。

4、所述位移传感器设置有不少于14个，环形均布的安装在密封环外侧上方的固定机架上。

5、所述第一温度传感器设置有不少于14个，环形均布的安装在密封环内侧上方的固定机架上。

6、所述声发射传感器设有不少于7个，环形均布的安装在固定机架上。

7、还包括远程通信单元，所述远程通信单元与显示预警单元电性连接，用于将预警数据从计算机发送到总监控中心，使水轮发电机组运行工况能够集中监控，从而迅速给出响应，完成机组的启动、并网或停机。

8、还包括数据存储单元，所述数据存储单元与显示预警单元电性连接，利用数据库技术将数据与结果进行有序存储。

9、采用所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统的方法，用于对水轮发电机组主轴密封状态进行监测和判断：

10、在水轮发电机组未运行状态，此时密封环紧贴抗磨环，通过位移传感器测量与抗磨环上端面之间的初始值；

11、在水轮发电机组运行状态下，通过清洁水通道向密封环与抗磨环之间注入起到密封和润滑作用的清洁压力水，此时，密封环与抗磨环之间的间隙增大，位移传感器测量与抗磨环上端面之间的工作值，显示预警单元通过将工作值与初始值进行差值计算，得出密封环与抗磨环之间水膜厚度值，并将该水膜厚度值与显示预警单元内预设的预警值进行比较，从而判断水膜厚度值是否在设定范围内；

12、第一温度传感器对密封环与抗磨环之间内圆周的泄漏水温度进行测量，第二温度传感器对清洁压力水的温度进行测量，显示预警单元将泄漏水温度与洁压力水温度进行差值计算，得出泄漏水与清洁压力水的温度差值，并将该温度差值与显示预警单元内预设的预警值进行比较，从而判断温度差值是否在设定范围内；

13、声发射传感器对密封环与抗磨环之间发生接触、碰撞、磨损的情况下，接收到声发射信号，数据处理单元针对各个声发射传感器之间接收声信号的时差进行故障定位和判断。

14、本发明有如下有益效果：

15、1、本发明通过位移传感器实时测量密封环与抗磨环之间的水膜形成厚度，通过第一温度传感器和第二温度传感器实时测量泄漏水与清洁压力之间的温度差，实现不停机状态下的密封状态监测，并能够通过显示预警单元就对主轴密封异常故障提前进行故障预警，保障了机组及水电站运行安全。

16、2、本发明通过声发射传感器在密封环与抗磨环的对应面发生接触、碰撞、磨损的情况下，接收到声发射信号，数据处理单元针对各个声发射传感器之间接收信号的时差进行故障定位。

技术特征：

1.一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：包括位于密封环（5）内侧或外侧的多个位移传感器（10）、位于密封环（5）内侧的多个第一温度传感器（20），以及安装在清洁水通道（6）上的第二温度传感器（30），所述位移传感器（10）用于测量密封环（5）与抗磨环（4）之间的间隙，第一温度传感器（20）用于测量从密封环（5）与抗磨环（4）之间泄漏水的温度，第二温度传感器（30）用于测量清洁水的温度；位移传感器（10）、第一温度传感器（20）以及第二温度传感器（30）分别与数据处理单元（50）电性连接，数据处理单元（50）与显示预警单元（60）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：还包括多个声发射传感器（40），所述声发射传感器（40）安装在固定机架（1）上，声发射传感器（40）与数据处理单元（50）电性连接，所述声发射传感器（40）用于检测密封环（5）与抗磨环（4）之间的声发射信号。

3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：所述位移传感器（10）设置有14个，环形均布的安装在密封环（5）外侧上方的固定机架（1）上。

4.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：所述第一温度传感器（20）设置有不少于14个，环形均布的安装在密封环（5）内侧上方的固定机架（1）上。

5.根据权利要求2所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：所述声发射传感器（40）设有不少于7个，环形均布的安装在固定机架（1）上。

6.根据权利要求1或2所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：还包括远程通信单元（70），所述远程通信单元（70）与显示预警单元（60）电性连接，用于将预警数据从计算机发送到总监控中心，使水轮发电机组运行工况能够集中监控，从而迅速给出响应，完成机组的启动、并网或停机。

7.根据权利要求1或2所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统，其特征在于：还包括数据存储单元（80），所述数据存储单元（80）与显示预警单元（60）电性连接，利用数据库技术将数据与结果进行有序存储。

8.采用权利要求2所述的一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统的方法，用于对水轮发电机组主轴密封状态进行监测和判断，其特征在于：

技术总结
一种水轮发电机组主轴密封状态监测系统及方法，包括多个位移传感器、多个第一温度传感器，以及第二温度传感器，位移传感器用于测量密封环与抗磨环之间的间隙，第一温度传感器用于测量从密封环与抗磨环之间泄漏水的温度，第二温度传感器用于检测清洁水的温度；位移传感器、第一温度传感器以及第二温度传感器分别与数据处理单元电性连接，数据处理单元与显示预警单元电性连接。通过位移传感器实时测量密封环与抗磨环之间的水膜形成厚度，通过第一温度传感器和第二温度传感器实时测量泄漏水与清洁压力之间的温度差，实现不停机状态下的主轴密封状态监测，并能够通过显示预警单元就对主轴密封异常故障提前进行故障预警。

技术研发人员：成传诗,陈伟东,徐宁,刘宁昭,赵世昊,黄奎
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22