程控式水轮机组固定部件中心测量系统的制作方法

本发明涉及蓄能发电技术领域，更具体地，涉及一种程控式水轮机组固定部件中心测量系统。

背景技术：

机组固定部件几何中心的连线，称为机组的中心线。立轴水轮发电机组的固定部件有上机架、定子、下机架、水轮机顶盖、混流式机组上下固定止漏环(俗称迷宫环)、轴流式机组水轮机转轮室等。对于混流式机组而言，机组中心线主要是定子平均中心与水轮机固定止漏环平均中心的连线；对于轴流式机组而言，主要是定子平均中心与对应叶片旋转部位的转轮室中心的连线。

在机组扩大性小修或者大修中，通过测量机组中心，可以了解机组各固定部件的圆度与同心度情况，同时通过对比机组安装时中心测量及调整数据，可以确定经过长期运行后机组中心的变化情况。依据精准的机组中心测量数据，通过调整使机组的中心线达到相对理想状态，可以保证发电机的空气间隙以及水轮机的止漏环与转轮室的间隙在机组运行中维持均匀状态，可有效减小发电机的磁力不平衡力和水轮机的水力不平衡力，以及由此引起的机组电磁振动和水力振动。此外，机组中心测量是机组轴线调整的重要依据，机组中心测量数据的准确性以及经调整后的机组中心情况，直接影响机组轴线调整的质量，对机组的安全、可靠、稳定运行有着十分重要的意义。

如图1所示，现有技术提供的固定部件中心测量系统由求心器、电池组、喇叭/耳机、内径千分尺、钢琴线和重锤组成。机组检修时，推力油槽口上或上机架加工平面上有一个水平梁，将求心器固定在水平梁的中间，把钢琴线拉至尾水检修平台并挂上重锤，重锤悬吊入油桶之中。将求心器、电池、耳机和内径千分尺用胶质导线连接成串联电路。当千分尺与钢琴线接触时电路接通，耳机发出“嚓嚓”声，千分尺与钢琴线接触的越小耳机发出的“嚓嚓”声就越清脆。通过检修人员听取耳机的声音调整内径千分尺，使耳机发出的“嚓嚓”声最清脆时，就测出了固定部件的中心数据。

但是具体使用的时候，这种通过听取耳机声音来测量固定部件中心数据的方法对检修人员的技能水平及经验要求非常高，且通过耳朵听声音的大小去判定数值，存在一定人为主观性，误差较大。在测量时需要两人以上多次测量取其合理值，重复劳动多，耗时长。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术测量固定部件中心数据时所存在的对检修人员技能要求高、主观性较强、误差较大的技术缺陷，提供了一种程控式水轮机组固定部件中心测量系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

程控式水轮机组固定部件中心测量系统，包括程控式机组中心测量仪、求心器、内径千分尺、钢琴线和重锤，其中求心器与重锤通过钢琴线电连接，内径千分尺、求心器与程控式机组中心测量仪电连接。

上述方案中，在使用本发明提供系统进行中心数据测量时，当内径千分尺刚接触到钢琴线时，程控式机组中心测量仪会接收到输入信号，程控式机组中心测量仪内部输入端变成低电平，此时程控式机组中心测量仪内的计时器开始计算时间，当内径千分尺离开钢琴线后，程控式机组中心测量仪输入信号丢失，程控式机组中心测量仪内部输入端变成高电平，程控式机组中心测量仪内的计时器停止计算时间，程控式机组中心测量仪通过判断计时器的时间数据判断测量的数据是否有效，比如，当内径千分尺刚触碰到钢琴线即测量的数据有效时，计时器时间应小于2.4ms，反之计时器时间将大于2.4ms。当计时器小于2.4ms时程控式机组中心测量仪进行指示，测量数据有效。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：

本发明提供的系统通过对接触电压的采集和分析，对内径千分尺和钢琴线测量的有效性进行判断，从而得出测量的数据是否有效的判断，此过程无人为主观判断的因素，结果准确可靠。

附图说明

图1为现有的测量系统的结构示意图。

图2为本发明提供的测量系统的结构示意图。

图3为程控式机组中心测量仪的结构示意图。

图4为接头模块的结构示意图。

图5为主控制器的结构示意图。

图6为电源模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明是如何实施的。

实施例1

如图2所示，程控式水轮机组固定部件中心测量系统，包括程控式机组中心测量仪、求心器、内径千分尺、钢琴线和重锤，其中求心器与重锤通过钢琴线电连接，内径千分尺、求心器与程控式机组中心测量仪电连接。

上述部件中的求心器、内径千分尺、钢琴线和重锤在机组中的设置方式与现有技术进行中心测量的测量系统中的求心器、内径千分尺、钢琴线和重锤的设置方式一致，并无更改的地方，在此不对其设置位置及设置方式进行一一赘述。

上述方案中，在使用本发明提供系统进行中心数据测量时，当内径千分尺刚接触到钢琴线时，程控式机组中心测量仪会接收到输入信号，程控式机组中心测量仪内部输入端变成低电平，此时程控式机组中心测量仪内的计时器开始计算时间，当内径千分尺离开钢琴线后，程控式机组中心测量仪输入信号丢失，程控式机组中心测量仪内部输入端变回高电平，程控式机组中心测量仪内的计时器停止计算时间，程控式机组中心测量仪通过判断计时器的时间数据判断测量的数据是否有效，比如，当内径千分尺刚触碰到钢琴线即测量的数据有效时，计时器时间应小于2.4ms，反之计时器时间将大于2.4ms。当计时器小于2.4ms时程控式机组中心测量仪进行指示，测量数据有效。

在具体使用的时候，也可以联合使用示波器来对测量数据是否有效进行判断。比如，通过示波器检测发现：如果千分尺和钢琴线刚接触到时，则测量有效，示波器显示低电平波形时间非常短，约为2ms，并且波形没有多少毛刺；如果千分尺和钢琴线测量接触过多时，则测量无效，示波器显示低电平波形时间为25ms，过程中出现较多的毛刺。如果千分尺和钢琴线测量未接触时，则测量无效，示波器高电平波形无显示。分析接触有效示波器波形，设定有效波形的条件为：低电平波形时间在2.4ms以内，且波形无明显突变毛刺。

实施例2

本实施例对实施例1的方案做了进一步的限定，如图3所示，程控式机组中心测量仪包括主控制器、接头模块、电源模块和指示模块，主控制器通过接头模块与内径千分尺、求心器电连接，主控制器与指示模块电连接，电源模块向主控制器供电。

其中，主控制器通过接头模块接收电平信号，然后通过其自身的计时器进行计时，然后通过计时器的数据进行测量数据是否有效的判断，党测量数据有效时，其可以通过指示模块向检修人员指示。

本实施例中，如图4所示，所述接头模块包括测量接头P1和音频接头P2，测量接头P1的输入端与内径千分尺、求心器电连接，测量接头P1的输出端分别与主控制器、音频接头P2的输入端连接。其中测量接头P1接收内径千分尺与钢琴线的电平信号，然后传输至主控制器，同时其也将接收的电平信号传输至音频接头P2，供用户使用传统的音频判断方式来对测量数据的有效性进行判断，以验证本发明提供的测量系统的有效性。

本实施例中，如图4所示，所述接头模块还包括有发光二极管DS2，发光二极管DS2的阳极与电源模块电连接，发光二极管DS2的阴极与测量接头P1的输出端电连接。发光二极管DS2用于显示内径千分尺与钢琴线的接触状态，当两者接触时，其点亮。

本实施例中，如图4所示，所述接头模块还包括有限流电阻R3，发光二极管DS2的阳极通过限流电阻R3与电源模块电连接。限流电阻R3用于防止回路短路。

实施例3

本实施例对实施例2的方案做了具体的限定，具体为：主控制器为TSSOP20型号的单片机。

如图5所示，其中所述主控制器的PD4脚与接头模块连接，主控制器的NRST脚通过限流电阻R4与电源模块连接，主控制器的VSS脚通过滤波电容C1与主控制器的NRST脚连接，主控制器的VSS脚接地，主控制器的VCAP脚通过滤波电容C2接地，主控制器的VDD脚与电源模块连接；主控制器的PC4/AD2脚通过限流电阻R5与电源模块连接，主控制器的PC4/AD2脚按键K1接地。

其中，主控制器的NRST脚为复位信号输入端，当NRST输入低电平的时候，MCU处于复位状态，重设所有的内部寄存器；主控制器的VSS脚和VDD脚为DC5V供电，VCAP脚的作用是进行内核供电电压滤波，外接一个滤波电容C2到地，目的是为了保证内部主调压器的电压稳定；PC4/AD2脚为复位信号采集脚，当检测到低电平信号，复位指示模块，或者也可以通过按键K1手动复位。

本实施例中，如图5所示，所述指示模块包括上拉电阻R2和锁写指示灯DS1,锁写指示灯DS1的阴极与主控制器的PD2/AD3脚连接，锁写指示灯DS1的阳极通过上拉电阻R2与电源模块连接。当主控制器判断测量数据有效时，此时通过使其PD2/AD3脚转换为低电平，保持导通点亮锁写指示灯DS1，即可指示检修人员测量数据有效。

本实施例中，所述电源模块包括锂离子电池、充电电路和保护电路，锂离子电池与充电电路电连接，锂离子电池通过保护电路与主控制器连接。

其中锂离子电池可通过充电电路进行充电实现重复使用，且通过保护电路可以实现过放电保护、过充电保护、短路保护。

本实施例中，如图6所示，所述充电电路包括芯片TP4056和充电指示灯LED，其中芯片TP4056的TEMP脚、GND脚接地，芯片TP4056的PROG脚通过电阻R10接地，芯片TP4056的VCC脚、CE脚与充电接口电连接，芯片TP4056的脚、脚分别通过电阻R9、电阻R11与充电指示灯LED的输入端连接，充电指示灯LED的供电端与充电接口连接，本实施例中，充电接口可为USB口，芯片TP4056的BAT脚分别通过电容C7、电容C8接地，芯片TP4056的BAT脚与锂离子电池的B+脚连接；所述保护电路包括芯片8205A、芯片DW01A，其中芯片8205A的S2脚接地，芯片8205A的S1脚与锂离子电池的B-脚连接，芯片8205A的G1脚、G2脚分别与芯片DW01A的OD脚、OC脚连接，芯片DW01A的CSI脚通过电阻R7接地，芯片DW01A的VSS脚与锂离子电池的B-脚连接，锂离子电池的VDD脚通过电容C4接地，锂离子电池的VDD脚通过电阻R6与锂离子电池的B+脚连接，锂离子电池的B+脚通过开关S1与主控制器连接。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。