[實用新型]一種光電成像式水輪機組蠕動檢測裝置

有效

• 申請號: 201720043399.0
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN206450415U
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 許景波;崔曉萌;劉智良;許曉紅;殷憲宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G01M15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及水輪發電機組停機狀態蠕動檢測問題，屬于機械量測量領域。

背景技術

水輪發電機組在停機狀態下，由于導葉關閉不嚴，水輪機轉輪受水流沖擊，使機組緩慢地轉動，即蠕動。機組蠕動又稱為爬行，這種運動非常緩慢，人眼難以在短時間分辨。蠕動現象屬于水利機械故障范疇，對機組軸承危害較大。機組在停機后，軸瓦間隙的油膜逐漸消失，機組蠕動，軸瓦處于干摩擦狀態，如果蠕動時間過長，容易導致接觸面劃傷，摩擦系數增大，在機組重新起動后，軸承易燒損，使機組因故停機，檢修工作量大，費用高。由此可見，機組蠕動現象具有隱蔽性，不易察覺，卻給機組安全運行帶來了極大的隱患。因此，有必要對機組蠕動故障進行檢測，及早發現問題，并采取措施，消除蠕動可能帶來的危害。

常用的水輪機組蠕動檢測方法有PT殘壓法、機械靠輪法、摩擦桿氣動法。PT殘壓法需要檢測蠕動產生的電壓波動，信號微弱，信噪比低，檢測有一定的困難。機械靠輪法通過靠輪與機組大軸接觸，靠輪上連接有旋轉編碼器，大軸蠕動帶來靠輪轉動，通過旋轉編碼器可以檢測到角度變化。摩擦桿氣動法是通過與大軸接觸的摩擦桿帶動微動開關來檢測蠕動變化。這兩種方法都是通過接觸式方法檢測蠕動，對機組大軸有一定程度的磨損，并且長時間運行，大軸和靠輪(或摩擦桿)之間易引起相對滑動，這樣就不能有效檢測出蠕動。

實用新型內容

本實用新型目的是為了解決水輪機組在停機狀態下蠕動檢測問題，提供了一種光電成像式水輪機組蠕動檢測裝置及檢測方法。

本實用新型所述的蠕動檢測裝置，它包括成像照明光源，與水輪機大軸連接一起的齒盤，成像透鏡，光闌，面陣CCD以及圖像采集處理單元。照明光源從一側照射于齒盤，齒盤通過另一側的光路系統成像于面陣CCD，面陣CCD產生的齒盤圖像由圖像處理單元識別，并由此判定齒盤位置變化，從而有效檢測蠕動情況。

本實用新型所述的蠕動檢測方法，它包括以下步驟：

(1)照明光源從一側照射于齒盤，齒盤經另一側的成像透鏡和光闌成像于面陣CCD；

(2)面陣CCD的圖像由圖像采集處理單元采集；

(3)圖像采集處理單元完成齒盤圖像處理及蠕動檢測。

其中步驟(3)檢測過程為：在初始處理執行中，在整幅圖像中搜索定位凸齒的邊沿；在定位完成后，以定位的邊沿設置一ROI區域(感興趣區)，后續的每次圖像邊緣檢測都在ROI區域進行；在每次檢測到凸齒的邊沿后，又以新的邊沿重新設置ROI，為下一次邊緣檢測做準備；在ROI區域檢測邊緣后，要提取邊緣直線，由此可以確定該直線的直角坐標系方程，并計算直線斜率；由直線斜率的變化判斷蠕動情況并輸出結果。

本實用新型所提供的水輪機組蠕動檢測裝置及方法，通過光學成像方式可以檢測齒盤位置變化，檢測途徑直接可靠；屬于非接觸測量，不會對機組大軸產生劃傷，不會對機組產生任何影響。無論立式或臥式安裝的水輪機組，其大軸都密閉安裝，所以照明光源條件好，無其它雜散光干擾；水輪機組一般都安裝齒盤，通過安裝于外部支架上的轉速傳感器測機組轉速。本實用新型的檢測裝置可以與轉速傳感器共用同一支架，不會產生額外資源占用。

附圖說明

圖1是水輪機組蠕動檢測裝置構成圖；

圖2是蠕動檢測齒盤結構圖；

圖3是蠕動檢測裝置安裝支架圖；

圖4是齒盤圖像處理原理圖。

具體實施方式

結合圖1、圖2、圖3，一種光電成像式水輪機組蠕動檢測裝置具體實施方式包括：

具體實施方式一、光電成像式水輪機組蠕動檢測裝置，它包括成像照明光源(1)，與水輪機大軸連接一起的齒盤(2)，成像透鏡(3)，光闌(4)，面陣CCD(5)以及圖像采集處理單元(6)，如圖1所示。照明光源(1)采用背光式照明，齒盤(2)與機組大軸同軸安裝，光源(1)從齒盤(2)一側照射于齒盤(2)邊沿分布的凸齒。在齒盤(2)另一側，齒盤(2)邊沿分布的凸齒由成像透鏡(3)和光闌(4)成像于面陣CCD(5)。光闌(4)設在透鏡(3)的像方焦平面處，為系統的孔徑光闌，形成了物方遠心光路。透鏡(3)、光闌(4)、面陣CCD(5)同軸安裝，并垂直于機組大軸。圖像采集處理單元(6)采集面陣CCD(5)圖像，并進行處理得出相應檢測結果。圖像采集處理單元可由FPGA+DSP架構實現，FPGA完成圖像的實時采集，DSP完成圖像處理算法和檢測結果輸出。