[發明專利]一種水泵水輪機尾水管內流速的檢測方法

在審

• 申請號: 201811548432.0
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109655634A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉德民;劉小兵;韓曉言;姚兵;曾永忠;鄧萬權;吉雷
• 申請（專利權）人: 西華大學;國網四川省電力公司
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26;F03B11/00
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙) 51237
• 代理人: 李華;溫黎娟

本發明實施例公開一種水泵水輪機尾水管內流速的檢測方法，在水泵水輪機尾水管內選取待檢測點，發射激光束，使所述激光束在所述待檢測點處相交形成干涉條紋，捕捉通過所述待檢測點處流體中的粒子，最后分析所述粒子的運動狀態，得到所述水泵水輪機轉輪出口的速度值；這樣，在所述水泵水輪機上先設置所述待檢測點，通過向所述水泵水輪機尾水管發射所述激光束，然后使得所述激光束在所述待檢測點處相交，利用激光光束具有良好的相干性，使得激光束在相交點上形成明暗相間的干涉條紋，然后啟動所述水泵水輪機，使得所述流體通過所述待檢測點時捕捉通過干涉條紋區的流體粒子，最后分析流體中粒子的運動情況，從而得到所述水泵水輪機轉輪出口的速度值。

技術領域

本發明涉及一種水輪機尾水管內流速測試技術，尤其涉及一種水泵水輪機尾水管內流速的檢測方法。

背景技術

水電是清潔能源，可再生、無污染、運行費用低，便于進行電力調峰，有利于提高資源利用率和經濟社會的綜合效益。在地球傳統能源日益緊張的情況下，世界各國普遍優先開發水電大力利用水能資源。我國的水能資源豐富，理論蘊藏量6.76億千瓦，技術可開發容量4.93億千瓦，經濟可開發容量3.78億千瓦。無論是水能資源蘊藏量，還是可能開發的水能資源，我國都居世界第一位。但是，與發達國家相比，我國的水力資源開發利用程度并不高。截至2004年9月，我國水電裝機容量突破了1億千瓦大關，但開發率僅24％左右，大大低于發達國家50～70％的開發利用水平。因此，在一個相當長的時期內，我國水力資源開發潛力巨大。21世紀我國的電力工業將會有一個很大的發展，由于環境保護的要求，作為潔凈及可再生能源的水電將會更加受到重視，水力發電將會有一個更迅猛的發展。

目前水電站的關鍵核心部件——水輪機，其水力特性直接決定了水電站的經濟效益和運行水平。因此如何設計出安全穩定高效的水輪機組，成為行業發展必須要解決的關鍵問題。利用尾水管流速測試技術對轉輪出口的速度分布進行測試。形成優化設計的判定標準，確定該優化設計的標準成為行業發展的必然。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明實施例提供一種水泵水輪機尾水管內流速的檢測方法，可以通過檢測水泵水輪機尾水管內流體通過激光束相交形成的干涉條紋區時，通過拍攝記錄通過干涉條紋區流體的量，進而計算流體的流速。

為達上述目的，本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供一種水泵水輪機尾水管內流速的檢測方法，在水泵水輪機尾水管內選取待檢測點，發射激光束，使所述激光束在所述待檢測點處相交形成干涉條紋，捕捉通過所述待檢測點處流體中的粒子，最后分析所述粒子的運動狀態，得到所述水泵水輪機轉輪出口的速度值。

在本發明實施例中，在所述水泵水輪機尾水管上開設窗口，所述窗口內設置聚焦透鏡，其中，所述激光束通過所述聚焦透鏡匯聚射入所述待檢測點。

在本發明實施例中，所述激光束通過LDV發射激光器發射，且所述LDV發射激光器發射的激光束垂直射入與所述聚焦透鏡的鏡面。

在本發明實施例中，所述聚焦透鏡的材料為丙烯酸酯，且所述聚焦透鏡的厚度小于3mm。

在本發明實施例中，所述水泵水輪機尾水管外設置用于捕捉所述水泵水輪機尾水管內流體通過所述待檢測點時所述激光光束中發生多普勒效應的LDV拍攝器。

在本發明實施例中，所述LDV拍攝器與所述水泵水輪機尾水管管壁之間的間距為所述水泵水輪機轉輪出口直徑。

在本發明實施例中，根據所述激光束的光波波長λ和兩束所述激光束之間的夾角k通過公式：

λ/(2sin k)＝d_f；

得到所述激光束在所述待檢測點處相交形成干涉條紋的干涉條紋間隔d_f；