一种水轮机导叶形变量实时测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及形变测量领域，特别是水轮机导叶形变测量装置。


背景技术：

2.水轮机导叶用于调节进入水轮机转轮的水流大小和方向的装置，导论的形变不利于精确控制水流大小和方向。现有方法中都是在水轮机停止后采用人工的方式进入蜗壳内进行现场手动测量；测量的形变是静止形变，不能体现水轮机的运转过程中导叶形状变化；由于水轮机运转时受到巨大的水压和离心力会带来不可以避免的形变，而水轮机导叶控制开度的时候是认为导叶形状不变的，这样控制器在控制导叶开度的时候会带来控制误差，降低水轮机的工作效率，并且影响水轮机使用寿命。


技术实现要素：

3.解决现有技术中不能实时测量水轮机导叶形变的问题，本实用新型提出一种水轮机导叶形变量实时测量装置。
4.本实用新型首先在水轮机导叶表面埋设多个叉指换能器，采用声呐发射端和接收端，声呐模块发出声波信号，与叉指换能器激发的声表面波信号叠加，形成调制声波信号，采用接收端接收到的共振后的调制声波信号，处理该调制声波信号，获得水轮机导叶的形变信息，从而实现发明目的。本实用新型技术方案为一种水轮机导叶形变量实时测量装置，该装置包括：声呐模块、叉指换能器阵列、匹配器、显示器，所述叉指换能器阵列埋设于水轮机导叶一侧的表面，叉指换能器表面与导叶表面齐平；所述声呐模块包括发射端和接收端，发射端和接收端分别放置于水轮机导叶埋设有叉指换能器的一侧上下两端；接收端收到的声波信号传输给匹配器，匹配器在事先存储的声波信号中找到最匹配的信号，将该信号对应的形变输出给显示器进行显示。
5.进一步的，所述声呐模块的发射端位于导叶下轴根部，接收端位于上轴根部。
6.进一步的，叉指换能器为阵列分布，且由声呐模块发射端到接收端阵列的行间距逐渐缩小。
7.进一步的，叉指换能器阵列和声呐模块之间的连接导线埋设于导叶表面以下，叉指换能器阵列和声呐模块与外界连接的导线设置在导叶上轴根部和中轴设置相互连同的孔中。
8.本实用新型采用表面波与声波共振过的方式获取导叶形变信息，将导叶的微小形变产生的声表面波微小变化进行放大，再测量声表面波和声呐声波的叠加信号，从而测量导叶的微小形变，使测量更加准确，带来更高的精度。
附图说明
9.图1为水轮机导叶机构示意图。
10.图2为本实用新型水轮机导叶上叉指换能器和声呐模块分布示意图。
11.图3为水轮机结构示意图。
12.图中，1.声呐模块接收端，2.叉指换能器，3.声呐模块发射端，4.顶盖，5.止漏环，6.座环，7.转轮，8.导叶。
具体实施方式
13.本实用新型首先在水轮机导叶表面埋设多个叉指换能器，埋设4行，每行2个，行间距依次增大，叉指换能器表面与导叶表面齐平，声呐模块发射声波为超声声波，声呐模块的发射端位于导叶上轴的根部，接收端位于导叶下轴的根部，相关线缆埋设于导叶表面下方。叉指换能器阵列和声呐模块之间的连接导线埋设于导叶表面以下，叉指换能器阵列和声呐模块与外界连接的导线设置在导叶上轴根部和中轴设置相互连同的孔中。
14.同时开起声呐模块发射端和叉指换能器，首先在不施加形变并且水流静止状态下声呐模块接收端采集数据，然后再导叶没有设置叉指换能器的一面施加拉力，使导叶产生形变，在不同位置施加不同的拉力，拉力位置和大小变化声呐模块接收端都采集相应的数据，并记录当时的拉力大小和位置；本发明在导叶上每行均匀设置4个拉力点，共设置12行，拉力从零变化到20000牛，声呐模块实时采集数据，并且拉力每变化50牛，记录一次声呐模块采集端获得数据，本发明共获得1920组数据用于在实际测量时的匹配数据。本发明通过识别准确率为82％。


技术特征：
1.一种水轮机导叶形变量实时测量装置，其特征在于，该装置包括：声呐模块、叉指换能器阵列、匹配器、显示器，所述叉指换能器阵列埋设于水轮机导叶一侧的表面，叉指换能器表面与导叶表面齐平；所述声呐模块包括发射端和接收端，发射端和接收端分别放置于水轮机导叶埋设有叉指换能器的一侧上下两端；接收端收到的声波信号传输给匹配器，匹配器在事先存储的声波信号中找到最匹配的信号，将该信号对应的形变输出给显示器进行显示。2.如权利要求1所述的一种水轮机导叶形变量实时测量装置，其特征在于，所述声呐模块的发射端位于导叶下轴根部，接收端位于上轴根部。3.如权利要求1所述的一种水轮机导叶形变量实时测量装置，其特征在于，叉指换能器为阵列分布，且由声呐模块发射端到接收端阵列的行间距逐渐缩小。4.如权利要求1所述的一种水轮机导叶形变量实时测量装置，其特征在于，叉指换能器阵列和声呐模块之间的连接导线埋设于导叶表面以下，叉指换能器阵列和声呐模块与外界连接的导线设置在导叶上轴根部和中轴设置相互连同的孔中。

技术总结
该发明公开了一种水轮机导叶形变量实时测量装置，属于形变测量领域，具体涉及声波信号处理。本发明首先在水轮机导叶表面埋设多个叉指换能器，采用声呐发生和接收装置，声呐模块发出声波信号，与叉指换能器激发的声表面波信号叠加，形成调制声波信号，采用接收装置接收到的共振后的调制声波信号，处理该调制声波信号，获得水轮机导叶的形变信息，从而实现发明目的。本发明采用表面波与声波共振过的方式获取导叶形变信息，将导叶的微小形变产生的声表面波微小变化进行放大，再测量声表面波和声呐声波的叠加信号，从而测量导叶的微小形变，使测量更加准确，带来更高的精度。带来更高的精度。带来更高的精度。


技术研发人员：赵俊
受保护的技术使用者：四川华电木里河水电开发有限公司
技术研发日：2022.07.28
技术公布日：2023/3/3