本發(fā)明涉及葉片位移檢測(cè)，更具體地說，它涉及一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、汽輪機(jī)作為發(fā)電系統(tǒng)中至關(guān)重要的動(dòng)力設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與效率。而汽輪機(jī)葉片，作為汽輪機(jī)中的關(guān)鍵部件，承受著高溫、高壓及高速旋轉(zhuǎn)的極端工作環(huán)境，其工作狀態(tài)對(duì)汽輪機(jī)的性能有著直接影響。特別是核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸的葉片，由于工作環(huán)境復(fù)雜，其徑向位移的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

2、在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，葉片長(zhǎng)度不僅受到汽機(jī)內(nèi)部高溫高壓的影響，還受到旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用，這些因素都可能導(dǎo)致葉片發(fā)生位移變化。葉片的微小位移如果得不到及時(shí)監(jiān)測(cè)和校正，可能會(huì)逐漸累積成較大的變形或損壞，進(jìn)而影響汽輪機(jī)的整體運(yùn)行效率和安全性。因此，對(duì)汽輪機(jī)葉片的位移進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)于預(yù)防葉片故障、保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

3、目前，葉片位移的測(cè)量方法主要有電容式測(cè)距、光學(xué)測(cè)距等。然而，這些方法在核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸的應(yīng)用中存在一定局限性。例如，電容式測(cè)距受環(huán)境溫度、濕度及介電常數(shù)變化影響較大，難以在核電汽輪機(jī)的高溫高濕環(huán)境中保持測(cè)量精度；而光學(xué)測(cè)距雖然精度較高，但設(shè)備復(fù)雜、成本昂貴，且易受粉塵、水霧等環(huán)境因素影響，維護(hù)難度較大。

4、因此，為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提出一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，位移檢測(cè)模塊，采用非接觸的測(cè)量方式，葉片位移檢測(cè)探頭采用被動(dòng)電渦流感應(yīng)式的檢測(cè)原理，通過探頭中的通電金屬線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)葉片經(jīng)過磁場(chǎng)中時(shí)，根據(jù)磁場(chǎng)感應(yīng)定律，葉片中會(huì)形成電渦流效應(yīng)，葉片中形成的電渦流會(huì)抵消部分探頭金屬產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量，改變探頭中金屬線圈的阻抗，外界條件不變時(shí)，探頭金屬線圈阻抗的改變只與汽輪機(jī)葉片的位移距離有關(guān)，從而將葉片的位移值轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；

3、位移處理模塊，用于給位移檢測(cè)模塊供電，并處理轉(zhuǎn)換位移檢測(cè)模塊傳輸過來的葉片位移電壓信號(hào)。電壓信號(hào)處理系統(tǒng)配置信號(hào)預(yù)處理電路，對(duì)位移電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波與高通濾波，濾除可能存在的干擾信號(hào)，并將處理好的電壓信號(hào)通過ad轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，傳輸給葉片位移計(jì)算軟件。

4、位移計(jì)算模塊，從位移處理模塊獲取到位移檢測(cè)模塊后，通過探頭提前校準(zhǔn)的電壓與位移的對(duì)照表，計(jì)算出葉片當(dāng)前電壓對(duì)應(yīng)的位移值。圖1為實(shí)際的位移檢測(cè)模塊的電壓與位移的對(duì)照表，位移計(jì)算模塊根據(jù)當(dāng)前獲取的位移電壓值，查找電壓在圖1線性表中的電壓區(qū)間位置，將區(qū)間上下已知的兩個(gè)線性點(diǎn)，計(jì)算出當(dāng)前電壓與位移的線性對(duì)應(yīng)式,其中的k、y兩個(gè)常數(shù)，通過圖1的線性表進(jìn)行計(jì)算(y：位移值，單位mm；x：位移電源值，單位v)；t0為汽輪機(jī)葉片安裝初始時(shí)距離位移檢測(cè)模塊的初始距離，單位是mm，首測(cè)安裝時(shí)通過人工的葉片距離標(biāo)定獲t0值。即可計(jì)算出當(dāng)前葉片的位移值。

5、進(jìn)一步的，所述的位移檢測(cè)模塊，采用被動(dòng)式電渦流測(cè)距原理測(cè)試汽輪機(jī)葉片的位移，探頭模塊采用25mm的探頭直徑，探頭模塊線性范圍可到30mm。位移檢測(cè)模塊采用被動(dòng)式電渦流位移測(cè)量原理，位移檢測(cè)模塊中放置的金屬線圈通電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)能量，汽輪機(jī)葉片經(jīng)過磁場(chǎng)時(shí)，因汽輪機(jī)的葉片為導(dǎo)磁率金屬，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，會(huì)在汽輪機(jī)的葉片內(nèi)部形成渦流效應(yīng)，葉片中形成的電渦流會(huì)抵消部分探頭金屬產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量，改變探頭中金屬線圈的阻抗，外界條件不變時(shí)，探頭金屬線圈阻抗的改變只與汽輪機(jī)葉片的位移距離有關(guān)，從而將葉片的位移位置轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

6、進(jìn)一步的，所述的位移處理模塊，系統(tǒng)內(nèi)部的電壓信號(hào)預(yù)處理電路包含有低通濾波器與高通濾波器，用來濾除信號(hào)中的低頻與高頻干擾信號(hào)，低通濾波器與高通濾波器可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行邏輯編程，自由更改濾波頻率；葉片位移電壓信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理電路后，進(jìn)入位移處理模塊的ad轉(zhuǎn)換模塊電路，模塊電路采用24位ad轉(zhuǎn)換器，采樣率為200kbps，將葉片位移的電壓模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，傳送給位移計(jì)算模塊。

7、進(jìn)一步的，所述的位移計(jì)算模塊，從位移處理模塊獲取到位移檢測(cè)模塊的電壓值后，通過探頭提前校準(zhǔn)的電壓與位移的對(duì)照表，計(jì)算出葉片當(dāng)前電壓對(duì)應(yīng)的位移值。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

9、1、本發(fā)明環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：

10、采用非接觸的被動(dòng)電渦流感應(yīng)式測(cè)量原理，能夠有效排除核電汽輪機(jī)內(nèi)部高溫高濕環(huán)境對(duì)測(cè)量精度的影響。相比于電容式測(cè)距，該方法不受環(huán)境溫度、濕度及介電常數(shù)變化的干擾，保證了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

11、2、本發(fā)明測(cè)量精度高：

12、通過精確的電壓與位移線性對(duì)應(yīng)關(guān)系表，結(jié)合葉片位移計(jì)算軟件系統(tǒng)，能夠?qū)㈦妷盒盘?hào)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為葉片的徑向位移值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)葉片位移的高精度測(cè)量。

13、3、本發(fā)明維護(hù)方便：

14、由于采用了非接觸的測(cè)量方式，避免了與葉片的直接接觸，減少了因磨損或損壞導(dǎo)致的維護(hù)需求。同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的低通濾波器與高通濾波器可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行邏輯編程，自由更改濾波頻率，提高了系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。

技術(shù)特征：

1.一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述位移檢測(cè)模塊采用被動(dòng)電渦流感應(yīng)式非接觸方式檢測(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓與位移的對(duì)照表是提前設(shè)置在位移計(jì)算模塊內(nèi)的。

4.一種電壓信號(hào)的處理方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述位移處理模塊內(nèi)對(duì)于電壓信號(hào)的處理包含以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電壓信號(hào)的處理方法，其特征在于：所述低通濾波器與高通濾波器可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行邏輯編程，自由更改濾波頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述位移處理模塊檢測(cè)到位移檢測(cè)模塊檢測(cè)出的電壓值后，通過探頭提前校準(zhǔn)的電壓與位移的對(duì)照表，計(jì)算出葉片當(dāng)前電壓對(duì)應(yīng)的位移值。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種核電汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低壓缸葉片徑向位移檢測(cè)系統(tǒng)，涉及葉片位移檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)方案要點(diǎn)是：葉片位移檢測(cè)探頭模塊，用于將葉片徑向的位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；葉片位移電壓信號(hào)處理系統(tǒng)，內(nèi)置葉片位移電壓信號(hào)預(yù)處理電路，濾除信號(hào)的高頻信號(hào)，電壓信號(hào)處理系統(tǒng)內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換模塊，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)。葉片位移計(jì)算軟件系統(tǒng)，用于接收從電壓信號(hào)處理系統(tǒng)傳輸過來的數(shù)字量信號(hào)，并通過葉片位移計(jì)算公式，將獲取的電壓信號(hào)計(jì)算為汽輪機(jī)葉片徑向的位移值。

技術(shù)研發(fā)人員：張東連,孫忠旭,楊杰鑫,尹鵬飛,陳云梁,姚美常,張樂,馮振
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京方一測(cè)控科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6