一种水轮机轴线状态监测的采集分析装置的制作方法

专利查询2022-05-14  8



1.本实用新型涉及水轮机领域,具体而言,涉及一种水轮机轴线状态监测的采集分析装置。


背景技术:

2.水轮机发电机组中,水轮机轴通过法兰结构与发电机轴相连接,使水轮机产生的机械能传递给发电机进行发电。
3.由水轮机轴和发电机轴连接而成的主轴在旋转运行一定时间后,法兰结构上的紧固螺栓较易松动或变形,导致水轮机轴轴线与发电机轴轴线之间出现倾斜,不再共线,同时水轮机轴下端的水轮机叶片出现倾斜,导致机械能转化为电能的效率降低且容易加剧设备的磨损。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的在于克服背景技术的缺点,提供一种水轮机轴线状态监测的采集分析装置。
5.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现:
6.一种水轮机轴线状态监测的采集分析装置,用于监测通过法兰结构连接的发电机轴和水轮机轴的轴线状态,包括光源、ccd探头及设于水轮机轴上的转盘,且水轮机轴垂直于转盘的盘面;
7.所述光源和ccd探头设于转盘下方,转盘的下端面设有包括有两组相对设置的直角棱镜的棱镜组,两组直角棱镜的斜面互相垂直,光源用于向任意一组直角棱镜的斜面射出平行于发电机轴轴线的入射光线;当入射光线垂直于转盘盘面时,入射光线经两组直角棱角先后反射后反向形成平行于入射光线的出射光线,ccd探头设于出射光线的光路上,用以感知出射光线存在。
8.优选地,所述水轮机轴的第一端与所述发电机轴连接,且水轮机轴的第二端连接水轮机叶片;所述转盘设置在水轮机轴第二端的周侧壁上。
9.优选地,所述棱镜组设置在靠近转盘外侧边缘处的下端面上。
10.优选地,所述转盘的下端面设置有多个所述棱镜组,且多个所述棱镜组环绕水轮机轴的轴线均匀布置。
11.优选地,所述法兰结构包括设置在发电机端部上的第一法兰和设置在水轮机轴端部的第二法兰,所述转盘上端面通过一组传动轴与所述第二法兰连接。
12.优选地,所述传动轴呈管状结构,且传动轴套设在所述水轮机轴上。
13.优选地,所述水轮机轴上套设有一组轴承,所述转盘安装在所述轴承上。
14.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果:
15.本实用新型的水轮机轴线状态监测的采集分析装置中,当水轮机轴的轴线与发电机轴的轴线共线时,此时光源出射的光线经过棱镜组的反射后,可投射到ccd探头上;当法
兰结构出现松动或变形,水轮机轴出现倾斜,使得固定在水轮机轴上的转盘亦出现倾斜,导致棱镜组反射后的出射光线同时出现倾斜,无法投射到ccd探头上,通过ccd探头即可监测出水轮机轴的轴线状态是否异常。
附图说明
16.图1为本实用新型的水轮机轴线状态监测的采集分析装置的结构示意图;
17.图2为本实用新型的水轮机轴线状态监测的采集分析装置在第一状态下的工作原理图;
18.图3为本实用新型的水轮机轴线状态监测的采集分析装置在第二状态下的工作原理图;
19.图标:10-发电机组,100-发电机轴,20-水轮机叶片,201-水轮机轴,30-法兰结构,301-第一法兰,302-第二法兰,303-紧固件,40-传动轴,401-轴承,50-转盘,60-棱镜组,600-第一棱镜,601-第二棱镜,602-反射面,70-检测装置,700-光源,701-ccd探头。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.参照图1至图3,本实用新型提供一种水轮机轴线状态监测的采集分析装置,用于监测通过法兰结构30连接的发电机轴100和水轮机轴201的轴线状态。
22.所述法兰结构30包括设置在发电机轴100下端部的第一法兰301、设置在水轮机轴201第一端的第二法兰302,第一法兰301和第二法兰302之间通过紧固件303紧固连接;安装时,由于发电机组10固定在地面,发电机轴100在安装时保持竖直状态,即通过该水轮机轴线状态监测的采集分析装置可用于监测法兰结构30是否出现异常松动或变形,水轮机轴201是否出现倾斜。
23.所述水轮机轴线状态监测的采集分析装置包括光源700、ccd探头701及设于水轮机轴201上的转盘50,且水轮机轴201的轴线垂直于转盘50的盘面;具体讲,转盘50可直接或间接地固定在水轮机轴201上,使转盘50伴随水轮机轴201的转动而旋转,所述直接固定包括焊接或螺接等方式,该光源700和ccd探头701可固定安装在位于转盘50下方的安装平台上。
24.在一些实施例中,转盘50与水轮机轴201的间接固定方式可采用如下方式:参照图1,所述转盘50上端面通过一组传动轴40与所述第二法兰302连接,所述传动轴40呈管状结构,且传动轴40套设在所述水轮机轴201上,所述水轮机轴201上套设有一组轴承401,所述转盘50安装在所述轴承401上,传动轴40的下端与所述转盘50焊接固定。
25.所述转盘50的下端面设有至少一组棱镜组60,该棱镜组60包括有两组相对设置的直角棱镜,即第一棱镜600和第二棱镜601,第一棱镜600和第二棱镜601之间的连线穿过转盘50的中心,两组直角棱镜的斜面互相垂直,该斜面为直角棱镜的反射面602,两组反射面60之间的夹角呈90度;光源700用于向任意一组直角棱镜的斜面射出平行于发电机轴100轴
线的入射光线。
26.参照图2,当发电机轴100与水轮机轴201平行且共线时,即水轮机轴201保持竖直状态的正常工作情况时,定义该状态为水轮机轴201的第一状态,那么,第一状态下,光源700向上射出竖直的入射光线,入射光线透射在转盘50内侧的第一棱镜600的反射面602时,入射光线发生全反射,水平地反射到第二棱镜601的反射面602上,入射光线在第二棱镜601的反射面602上发生全反射后行程出射光线,出射光线平行于入射光线且反向地向下射出,将ccd探头701设置在该出射光线的光路上,即可感知光线的存在,证明该水轮机轴201处于第一状态。
27.参照图3,当水轮机轴201出现图1所示的倾斜状态时,定义其为水轮机轴201的第二状态,此时,由于水轮机轴201出现倾斜,导致转盘50的亦会出现倾斜,光源700出射的竖直向上的入射光线无法与第一棱镜600的反射面602之间保持45度的夹角,此时,经过第一棱镜600和第二棱角601反射后的出射光线无法保持竖直向下的出射方向,该ccd探头701则无法感知光线的存在,证明水轮机轴201出现了倾斜故障。
28.参照图1,在一些优选实施例中,所述水轮机轴201的第一端与所述发电机轴100连接,且水轮机轴201的第二端连接水轮机叶片20,所述转盘50设置在水轮机轴201第二端的周侧壁上,如此设置的目的是,水轮机轴201的倾斜是由其第一端的法兰结构30出现松动或变形引起的,其倾斜状态近似于绕水轮机轴201的第一端出现摆动,那么其倾斜程度由水轮机轴201的第一端到第二端逐渐扩大,将转盘50设置在水轮机轴201第二端的周侧壁上可放大由水轮机轴201轻微倾斜,便于棱镜组60、光源700和ccd探头701的监测。
29.参照图1,在一些优选实施例中,所述棱镜组60设置在靠近转盘50外侧边缘处的下端面上,即远离转盘50的中部区域,转盘50外侧边缘的上下摆幅大于中部区域,亦可对水轮机轴201轻微倾斜进行二次放大。
30.所述棱镜组60可设置一组或多组,在一些实施例中,所述转盘50的下端面设置有多个所述棱镜组60,且多个所述棱镜组60环绕水轮机轴201的轴线均匀布置,亦可由多个棱镜组60组成一组完整的圆环。
31.本实用新型的水轮机轴线状态监测的采集分析装置中,水轮机轴201正常201运转时,ccd探头701可连续地或间隔均匀地感知到出射光线;当水轮机轴201出现倾斜时,ccd探头701长时间无法感知到出射光线的存在,即可感知异常。至于该ccd探头701,可为常规的ccd相机,其采集到的光线通过检测装置70和线路传递到监控室内的屏幕上,监控室内的值班人员可通过观察屏幕上的光线是否异常判断水轮机轴201是否出现异常。
32.以上仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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