[發明專利]一種水輪發電機流道壓力監測系統及方法

有效

• 申請號: 202011496840.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112523926B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 姜德政
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00;F03B11/00;G01L11/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種水輪發電機流道壓力監測系統及方法，包括壓力數據采集系統、流道腔內數據傳輸系統、流道腔內外數據傳輸系統、流道腔外無線傳輸系統和數據收集和分析系統，采用流道內部壓力直接測量，光纖數據傳輸的方法，提高了壓力測量的準確性和數據傳輸的效率；通過超聲波進行流道內外壓力數據的無線傳輸，避免了對流道結構的破壞，同時實現了數據的實時傳輸，延長了測量元件的使用壽命，提高了數據傳輸的效率；各壓力監測部位的壓力信息通過WI?FI網絡無線傳輸至壓力信息數據庫，便于對流道不同部位的壓力信息進行實時跟蹤、處理和分析，為水輪機的高效和安全運行提供強大的數據支撐。

技術領域

本發明涉及水輪發電機控制領域，具體涉及一種水輪發電機流道壓力監測系統及方法。

背景技術

水輪機復雜的流道結構及工作特性導致水流在水輪機流道內形成復雜的空間運動，其水動力特性復雜且多變，特別是流道沿程水流壓力的變化及同截面壓力分布的差異是影響水輪機運行效率和運行安全主要因素。當水輪機在出力變化的過渡過程中，壓力鋼管及水輪機整個流道都會形成較大壓力波動，特別是空間體積較大的水輪機流道可能由于同一過流截面的壓力分布不均，造成機組的振動、噪音和氣蝕。因此為提高水輪機運行效率和運行安全需要對水輪機流道壓力進行實時監測并對壓力異常進行實時預警，以指導水輪機的優化運行。然而由于水輪機流道屬于大型密閉腔體，且為鋼筋混凝土埋件，傳統壓力監測裝置難于安裝和監測，通過在流道監測部位打深孔布設傳感器方式，這種方式不但破壞了流道密閉結構，長時間運行容易在安裝傳感器的深孔處出現密封失效和銹蝕。另外深孔取壓布設傳感器的方式，導致監測到的壓力值有較大的衰減，精度較差。本發明提供的一種水輪機流道壓力監測系統及方法采用流道內取壓，光纖、超聲波及局域網無線傳輸相結合的數據傳輸方式，實時監測并傳輸流道內壓力數據，并對壓力數據進行存儲和分析處理。本發明避免了水輪機流道深孔取壓對其流道密閉結構的破壞，同時也減小了深孔取水測壓帶來的測量精度誤差，提高了壓力監測精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種水輪發電機流道壓力監測系統及方法，使圖像成形更為快速準確，有效實時監測水輪機流道內關鍵部位壓力，并對壓力信息進行存儲、分析和處理，同時對壓力異常狀態進行預警。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種水輪發電機流道壓力監測系統，包括壓力數據采集系統、流道腔內數據傳輸系統、流道腔內外數據傳輸系統、流道腔外無線傳輸系統和數據收集和分析系統，壓力數據采集系統和流道腔內數據傳輸系統位于流道內且相互連接，壓力數據采集系統內設有與待檢測流道內邊壁固定連接的壓力傳感器，流道腔內外數據傳輸系統內設有與待檢測流道內邊壁固定連接的超聲波換能器，在與超聲波換能器同位置的流道外壁設有超聲波拾音器，通過壓力傳感器檢測流道內側的壓力數據，轉換成相應信號后，傳送至超聲波換能器，超聲波拾音器接收超聲波換能器發出的超聲信號并轉換成相應的數值輸出，經過流道腔外無線傳輸系統傳輸至數據收集和分析系統，最終轉化成流道內檢測的壓力值。

上述的壓力數據采集系統包括與待檢測流道內邊壁固定連接的壓力傳感器，壓力傳感器為防水式貼片壓力傳感器，壓力傳感器以粘貼或者錨固方式固定于重點壓力檢測部位流道內邊壁，實時捕獲該位置水壓力。

上述的流道腔內數據傳輸系統為光纖壓力數據傳輸系統，包括與壓力傳感器輸出端連接的放大電路，以及與放大電路輸出端連接的電/光信號轉換器，電/光信號轉換器通過光纖輸送至布置在鋼管或者鋼制邊壁處的信號輸出端，經過光/電信號轉換器轉換為電信號后輸入超聲波換能器，壓力管道末端壓力信號出口端直接布設于壓力鋼管明管處；轉輪室壓力信號出口端布設于鋼制頂蓋處；尾水管直錐段壓力信號出口端布設于尾水管鋼制進人門處。