一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置的制作方法

本发明属于湍流强度监测及调节领域，具体涉及一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置。

背景技术：

1、作为核/火电站主给水泵的核心调速装置，液力耦合器具有平稳启动、无极调速、减缓设备冲击扭振、改善传动品质等优点。作为一种典型调速装置，它主要依靠叶轮中液体的动能来传递动力，可在维持输入转速不变的情况下，通过改变工作腔内充液率来调节输出转速，最终达到调节给水流量的目的。

2、湍流能量大小随着内部充液率的改变而出现规律变化，整体随充液率降低而使湍流动能增强，由于内部油液运动常常为两相流以及湍流运动，某些工况条件下，其内部会出现较大的湍流能量损耗，导致其整体传动效率下降，使得整个装置出现较多能量消耗与浪费。

3、因此，亟待开发一种在目标给水流量范围内对内部腔体的湍流能量进行监测与精调的装置，能够提高电站给水泵液力耦合器的使用效率、降低其运行损耗。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，该装置能够对腔体内部湍流能量进行监测，对湍流能量的大小进行判断，并通过调节勺管改变腔体内充液量使得其内部流态发生改变，降低其湍流能量，同时减少系统能量耗散。

2、实现本发明目的的技术方案：

3、一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，所述装置包括：监测系统、控制系统、传动系统、液力耦合器调速系统；监测系统与液力耦合器调速系统、控制系统连接，用于采集液力耦合器调速系统的腔体内部的油液工作参数信息，将油液工作参数信息传输至控制系统；控制系统与监测系统、传动系统连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度阈值时，生成调速信号，将调速信号传递至传动系统；传动系统与液力耦合器调速系统连接，传动系统接收控制系统的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统的腔体内部传动油液的充液率。

4、所述油液工作参数信息包括流体两相含量数据、湍流速度矢量数据。

5、所述控制系统将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值具体为：控制系统接收监测系统所测得的流体两相含量数据、湍流速度矢量数据，基于湍流强度公式以及雷诺数计算公式得到监测点位置在测试时段内的湍流强度，将该测点某一时段湍流强度变化历程记录并进行拟合得出湍流强度特征值，同理得出其余测点的湍流强度特征值，将得出的所有测点湍流强度特征值进行比较，筛选出湍流强度特征值最大值。

6、所述监测系统包括信号接收端、监测器，监测器置于液力耦合器调速系统内，监测器与信号接收端连接，信号接收端与控制系统连接，监测器采集液力耦合器调速系统的腔体内部的油液工作参数信息，将采集的油液工作参数信息传输至信号接收端，信号接收端将采集的数据传输至控制系统。

7、所述监测器包括两相流传感器、速度矢量传感器、信号发射端，两相流传感器、速度矢量传感器分别与信号发射端连接，两相流传感器用于采集流体两相含量数据，并将采集的流体两相含量数据传输至信号发射端，速度矢量传感器用于采集湍流速度矢量数据，并将采集的湍流速度矢量数据传输至信号发射端，信号发射端接收两相流传感器和速度矢量传感器采集的数据，将采集的数据传输至信号接收端，信号接收端将采集的数据传输至控制系统。

8、所述监测系统还包括信息采集装置，两相流传感器、速度矢量传感器分别与信息采集装置连接，两相流传感器、将采集的流体两相含量数据传输至信息采集装置，速度矢量传感器将采集的湍流速度矢量数据传输至信息采集装置，信息采集装置接收两相流传感器和速度矢量传感器采集的数据，对数据进行分类与储存。

9、所述传动系统包括电机、油泵、液压伸缩杆，电机、油泵、液压伸缩杆依次连接，电机与控制系统，接收控制系统的调速信号，根据调速信号经油泵调节液压伸缩杆的伸缩量。

10、所述液力耦合器调速系统包括泵轮、涡轮、涡轮罩、传动油液、输入轴、输出轴、勺管装置，泵轮、涡轮、传动油液位于液力耦合器调速系统的腔体内部，输入轴与泵轮连接，涡轮与输出轴连接，泵轮和涡轮内设有叶片，液力耦合器调速系统工作时由输入轴、泵轮组件带动传动油液做离心运动，传动油液动能增加并带动涡轮、输出轴组件转动，传动油液动能耗散后进入泵轮再次做功，循环往复；涡轮罩位于液力耦合器调速系统的腔体外部，勺管装置置于传动油液内，勺管装置内设有流道，勺管装置与液压伸缩杆连接，通过调节液压伸缩杆的伸缩量来调节勺管装置与涡轮罩的相对位置，进而改变传动油液充液率。

11、所述输入轴与泵轮配合端面采用花键结构，涡轮与输出轴配合端面采用花键结构。

12、所述监测器通过固定螺栓固定连接于液力耦合器调速系统的泵轮与涡轮上。

13、本发明的有益技术效果在于：

14、1、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，结构简单，操作方便、性能可靠，整体布局合理，不会产生附加扰动，能够很好的保证调节的准确性。

15、2、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置的监测系统采用速度矢量传感器以及两相流传感器获取腔体内湍流动能强度，可精确得出腔体内外缘湍流强度分布特征。

16、3、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置通过传动系统对勺管装置进行控制，可以对腔体内部充液率进行更加准确的调节。

17、4、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置通过监测器中速度矢量传感器对内部湍流速度进行探测，采集湍流强度信息；通过监测器信号发射端将采集数据以无线信号的形式传输，由信号接收端接收；监测器整体尺寸较小，对于腔体内部油液流动的扰动较小。通过较小的监测器体积并依靠无线信号进行数据传输，减少对腔体内流体的扰动。

18、5、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置基于湍流动能强度的控制方法作为传统单一给水流量控制方法的补充，可提高液力耦合器的使用效率，降低其运行损耗。

技术特征：

1.一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述装置包括：监测系统、控制系统(5)、传动系统(4)、液力耦合器调速系统(2)；监测系统与液力耦合器调速系统(2)、控制系统(5)连接，用于采集液力耦合器调速系统(2)的腔体内部的油液工作参数信息，将油液工作参数信息传输至控制系统(5)；控制系统(5)与监测系统、传动系统(4)连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度阈值时，生成调速信号，将调速信号传递至传动系统(4)；传动系统(4)与液力耦合器调速系统(2)连接，传动系统(4)接收控制系统(5)的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统(2)的腔体内部传动油液的充液率。

2.根据权利要求1所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述油液工作参数信息包括流体两相含量数据、湍流速度矢量数据。

3.根据权利要求2所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述控制系统(5)将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值具体为：控制系统(5)接收监测系统所测得的流体两相含量数据、湍流速度矢量数据，基于湍流强度公式以及雷诺数计算公式得到监测点位置在测试时段内的湍流强度，将该测点某一时段湍流强度变化历程记录并进行拟合得出湍流强度特征值，同理得出其余测点的湍流强度特征值，将得出的所有测点湍流强度特征值进行比较，筛选出湍流强度特征值最大值。

4.根据权利要求1所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述监测系统包括信号接收端(1)、监测器(3)，监测器(3)置于液力耦合器调速系统(2)内，监测器(3)与信号接收端(1)连接，信号接收端(1)与控制系统(5)连接，监测器(3)采集液力耦合器调速系统(2)的腔体内部的油液工作参数信息，将采集的油液工作参数信息传输至信号接收端(1)，信号接收端(1)将采集的数据传输至控制系统(5)。

5.根据权利要求4所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述监测器(3)包括两相流传感器(3-2)、速度矢量传感器(3-3)、信号发射端(3-4)，两相流传感器(3-2)、速度矢量传感器(3-3)分别与信号发射端(3-4)连接，两相流传感器(3-2)用于采集流体两相含量数据，并将采集的流体两相含量数据传输至信号发射端(3-4)，速度矢量传感器(3-3)用于采集湍流速度矢量数据，并将采集的湍流速度矢量数据传输至信号发射端(3-4)，信号发射端(3-4)接收两相流传感器(3-2)和速度矢量传感器(3-3)采集的数据，将采集的数据传输至信号接收端(1)，信号接收端(1)将采集的数据传输至控制系统(5)。

6.根据权利要求5所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述监测系统还包括信息采集装置(3-5)，两相流传感器(3-2)、速度矢量传感器(3-3)分别与信息采集装置(3-5)连接，两相流传感器(3-2)、将采集的流体两相含量数据传输至信息采集装置(3-5)，速度矢量传感器(3-3)将采集的湍流速度矢量数据传输至信息采集装置(3-5)，信息采集装置(3-5)接收两相流传感器(3-2)和速度矢量传感器(3-3)采集的数据，对数据进行分类与储存。

7.根据权利要求1所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述传动系统(4)包括电机(4-1)、油泵(4-2)、液压伸缩杆(4-3)，电机(4-1)、油泵(4-2)、液压伸缩杆(4-3)依次连接，电机(4-1)与控制系统(5)，接收控制系统(5)的调速信号，根据调速信号经油泵(4-2)调节液压伸缩杆(4-3)的伸缩量。

8.根据权利要求7所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述液力耦合器调速系统(2)包括泵轮(2-1)、涡轮(2-2)、涡轮罩(2-3)、传动油液(2-4)、输入轴(2-5)、输出轴(2-6)、勺管装置(2-7)，泵轮(2-1)、涡轮(2-2)、传动油液(2-4)位于液力耦合器调速系统(2)的腔体内部，输入轴(2-5)与泵轮(2-1)连接，涡轮(2-2)与输出轴(2-6)连接，泵轮(2-1)和涡轮(2-2)内设有叶片，液力耦合器调速系统(2)工作时由输入轴(2-5)、泵轮(2-1)组件带动传动油液(2-4)做离心运动，传动油液(2-4)动能增加并带动涡轮(2-2)、输出轴(2-6)组件转动，传动油液(2-4)动能耗散后进入泵轮(2-1)再次做功，循环往复；涡轮罩(2-3)位于液力耦合器调速系统(2)的腔体外部，勺管装置(2-7)置于传动油液(2-4)内，勺管装置(2-7)内设有流道，勺管装置(2-7)与液压伸缩杆(4-3)连接，通过调节液压伸缩杆(4-3)的伸缩量来调节勺管装置(2-7)与涡轮罩(2-3)的相对位置，进而改变传动油液(2-4)充液率。

9.根据权利要求8所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述输入轴(2-5)与泵轮(2-1)配合端面采用花键结构，涡轮(2-2)与输出轴(2-6)配合端面采用花键结构。

10.根据权利要求4所述的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述监测器(3)通过固定螺栓(3-1)固定连接于液力耦合器调速系统(2)的泵轮(2-1)与涡轮(2-2)上。

技术总结
本发明属于湍流强度监测及调节领域，具体涉及一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，该装置中，监测系统与液力耦合器调速系统、控制系统连接，用于采集液力耦合器调速系统的腔体内部的油液工作参数信息；控制系统与监测系统、传动系统连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度阈值时，生成调速信号；传动系统与液力耦合器调速系统连接，传动系统接收控制系统的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统的腔体内部传动油液的充液率。本发明装置能够有效降低湍流能量，同时减少系统能量耗散。

技术研发人员：袁潮潋,肖波,江振标,沈玉仙,江腊涛,余作长,田涛,陈彰桥,徐强,毛立华,刘华刚,蒋维,刘峰,刘星
受保护的技术使用者：中核国电漳州能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17