水轮机空化在线监测装置和方法与流程

本发明涉及水电应用，尤其是涉及一种水轮机空化在线监测装置和方法。

背景技术：

1、水电作为一种清洁能源，高效灵活，综合效益高而受到广泛的应用。我国作为世界上水利资源丰富的国家，也因地制宜大力开发水电产业。作为水电厂高效稳定运行的保证，水轮机决定了电厂运行的效率，也影响着发电的成本。空化作为水轮机的三大指标之一，严重制约着水轮机的效率和使用寿命。如何有效监测空化数据，为状态检修和故障诊断提供依据是提高水轮机寿命的重要手段。相关技术中用于监测水轮机空化现象使用的传感器大多为声发射传感器，由声发射传感器检测超声波信号以检测水轮机内部的空化现象，相关技术中的普遍将声发射传感器设置在水轮机的外部，例如尾水管、蜗壳、顶盖外侧等，极其容易混杂其他频率接近的环境噪声信号，加大了对于后期信号的处理和分析难度。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、由于声发射信号采集的信号频率大于20000hz，属于超声波信号，超声波信号在空气中传播衰减速率很大，且距离越远信号越弱。因此如背景技术中所述的传感器的布置方式会导致传感器采集到的信号相当微弱甚至很多情况下无法采集到信号，从而影响空化的在线监测。

3、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种水轮机空化在线监测装置。

4、本发明的另一方面实施例提出一种水轮机空化在线监测方法。

5、本发明实施例的水轮机空化在线监测装置包括：水轮机，所述水轮机包括转轮和尾水管；和至少一个声发射传感器，所述声发射传感器设置在所述尾水管内部并位于所述转轮的背水面。

6、本发明实施例提供的水轮机空化在线监测装置在空化现象发生最严重的区域——转轮的背水面处设置声发射传感器，使声发射传感器距离空化发生的位置较近，有利于有效地、高保真地采集到空化信号。并且声发射传感器位于尾水管的内部，更好地利用了尾水管内的水作为传输超声波信号的介质，有效地保证了信号的最大保真度，避免了信号在传播过程中的过度衰减，使声发射传感器采集到的信号强度更强、更有效，从而有利于后期信号的处理和分析，实现了水轮机空化信号的有效监测。

7、在一些实施例中，所述声发射传感器包括信号放大器，所述信号放大器与信号处理终端电性连接。

8、在一些实施例中，所述声发射传感器包括密封壳体以及设置在所述密封壳体内的内置元件。

9、在一些实施例中，所述水轮机还包括补气管，所述补气管位于所述尾水管内部，所述声发射传感器与所述补气管外侧相连。

10、在一些实施例中，所述尾水管的壁上开设有窗口，所述声发射传感器的信号输出端通过所述窗口伸出所述尾水管。

11、在一些实施例中，所述声发射传感器包括磁性件，所述尾水管内壁为铸铁材料，所述磁性件用于磁性吸附于所述尾水管内壁上。

12、在一些实施例中，所述声发射传感器包括磁性件，所述补气管外壁为铸铁材料，所述磁性件用于磁性吸附于所述补气管外壁上。

13、在一些实施例中，所述声发射传感器的壳体由磁性材料制成。

14、在一些实施例中，所述声发射传感器与所述转轮之间在所述转轮的轴向上的间距为不超过1m。

15、本发明另一方面实施例提供的水轮机空化在线监测方法，采用上述任一项实施例所述的水轮机空化在线监测装置对所述水轮机的空化进行监测。采用本发明实施例提供的水轮机空化在线监测装置进行空化在线监测的方法，可以最大程度地、高保真地采集到空化信号进行分析，进而为水轮机状态检修提供可靠依据。

技术特征：

1.一种水轮机空化在线监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

5.根据权利要求1或4所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

8.根据权利要求6或7所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的水轮机空化在线监测装置，其特征在于，

10.一种水轮机空化在线监测方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的水轮机空化在线监测装置对所述水轮机的空化进行监测。

技术总结
本发明公开了一种水轮机空化在线监测装置和方法，监测装置包括水轮机和至少一个声发射传感器，水轮机包括转轮和尾水管，声发射传感器设置在尾水管内部并位于转轮的背水面。本发明提供的水轮机空化在线监测装置在转轮的背水面处设置声发射传感器，使声发射传感器距离空化发生的位置较近，有利于有效地、高保真地采集到空化信号。声发射传感器位于尾水管的内部，更好地利用了尾水管内的水作为传输超声波信号的介质，有效地保证了信号的最大保真度，避免了信号在传播过程中的过度衰减，使声发射传感器采集到的信号强度更强、更有效，从而有利于后期信号的处理和分析，实现了水轮机空化信号的有效监测。

技术研发人员：江斌,林诗云,谢凯,宁峻,刘艳红,黄超安
受保护的技术使用者：国家电投集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4