[發明專利]一種水輪機頂蓋螺栓軸力在線監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202310422848.2
• 申請日: 2023-04-19
• 公開（公告）號: CN116465528A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 羅金文;唐曉丹;李初輝;劉紹勇;王濤;杜波;胡慶雄;賈利濤;陶吉全;陳哲之;王俊青
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25;G01L5/24
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 李永旭;丁莉麗

本發明公開了一種水輪機頂蓋螺栓軸力在線監測裝置及方法，其中，超聲縱波波導桿用于獲取頂蓋螺栓軸力發生變化時所產生的軸向實時位移從而產生形變；超聲聲彈測力傳感器用于獲取超聲縱波波導桿的聲時差；數據處理系統通過波導桿?頂蓋螺栓軸力轉化算法獲取頂蓋螺栓的軸力變化值；實現對水輪機頂蓋螺栓軸力的在線監測。本發明能夠在不破壞頂蓋螺栓本體結構的基礎上，精確的測量螺栓軸力的變化值，解決了長期運行情況下由于頂蓋螺栓端部防水、防腐處理不當，回波信號幅值降低而導致螺栓軸力值的測量值錯誤的問題；提升水電機組螺栓監測的準確性及長期可靠性，便于各類型水輪機頂蓋螺栓軸力在線監測工作的高效、可靠實施。

技術領域

本發明涉及水輪機頂蓋螺栓軸力實時在線監測技術領域，尤其涉及一種水輪機頂蓋螺栓軸力在線監測裝置及方法。

背景技術

水輪機頂蓋螺栓的工作狀態對整個機組的安全穩定運行至關重要。若頂蓋螺栓預緊不足、預緊過大或預緊不均勻，都可能導致聯接可靠性降低、疲勞破壞，嚴重時甚至可導致水淹廠房及機組損毀等重大事故。

當前，螺栓軸力在線監測的方法中，多數破壞了螺栓本體結構，存在一定的安全隱患，無法精確定量測量螺栓載荷值，另外的一些方法中，在頂蓋法蘭本體開孔或焊接基礎支座，施工復雜且會影響頂蓋螺栓的正常拆卸等。長期運行情況下，若螺栓端部防水、防腐處理不當，會導致回波信號幅值降低導致測量值錯誤。

發明內容

本發明提供一種水輪機頂蓋螺栓軸力在線監測裝置及方法，以克服上述技術問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種水輪機頂蓋螺栓軸力在線監測裝置，包括若干均布于水輪機頂蓋法蘭的頂蓋螺栓，包括超聲縱波波導桿、超聲聲彈測力傳感器、數據處理系統和顯示終端；

所述超聲縱波波導桿用于獲取頂蓋螺栓軸力發生變化時所產生的軸向實時位移，從而產生形變；

所述超聲聲彈測力傳感器用于獲取所述超聲縱波波導桿的實時聲時，以根據超聲縱波波導桿由于頂蓋螺栓的軸向實時位移而產生形變，獲取超聲縱波波導桿的聲時差；

所述數據處理系統用于根據所述超聲縱波波導桿的聲時差，通過波導桿-頂蓋螺栓軸力轉化算法獲取頂蓋螺栓的軸力變化值；

所述顯示終端用于將頂蓋螺栓的軸力變化值進行可視化，實現對水輪機頂蓋螺栓軸力的在線監測。

進一步的，所述超聲縱波波導桿底部與所述頂蓋螺栓頂部固定連接；且所述超聲縱波波導桿的軸線與所述頂蓋螺栓的軸線重合；

所述超聲縱波波導桿通過固定支座與水車室機坑壁固定連接；

所述超聲聲彈測力傳感器固定設置于所述超聲縱波波導桿頂部。

進一步的，還包括雙頭螺柱，所述雙頭螺柱頂部與所述超聲縱波波導桿底部固定連接，且所述雙頭螺柱底部與所述頂蓋螺栓頂部固定連接，使得所述超聲縱波波導桿通過所述雙頭螺柱與所述頂蓋螺栓連接。

進一步的，所述超聲縱波波導桿底部與所述雙頭螺柱頂部通過連接器進行固定連接。

進一步的，還包括波導桿溫控系統，所述波導桿溫控系統包括若干溫度探頭、電加熱裝置和溫度自動控制系統；

若干所述溫度探頭沿所述超聲縱波波導桿的軸線方向均布，且與所述溫度自動控制系統通信連接，用于獲取超聲縱波波導桿的實時溫度，并將所述超聲縱波波導桿的實時溫度傳輸至所述溫度自動控制系統；

所述電加熱裝置與所述溫度自動控制系統連接，且設置于所述超聲縱波波導桿上，以根據所述超聲縱波波導桿的實時溫度，通過溫度自動控制系統控制所述電加熱裝置對超聲縱波波導桿進行加熱，使得超聲縱波波導桿的溫度恒定。

進一步的，所述電加熱裝置采用電加熱電阻絲，所述電加熱電阻絲沿超聲縱波波導桿的軸線方向均勻纏繞。