本發(fā)明涉及水電機組安裝檢修領(lǐng)域，特別涉及一種水電機組軸線測量裝置。

背景技術(shù)：

機組盤車是水電廠機組安裝檢修工作中十分重要的環(huán)節(jié)，通過對盤車數(shù)據(jù)進行分析，檢查機組的軸線質(zhì)量，為軸線處理及各導(dǎo)軸承瓦間隙的計算、分配提供依據(jù)，盤車質(zhì)量直接影響到軸線質(zhì)量。如果軸線質(zhì)量不好，或軸線運轉(zhuǎn)的空間位置調(diào)整不當(dāng)，或各部軸承中心位置不重合，主軸在運轉(zhuǎn)中就會產(chǎn)生過大的擺動，引起轉(zhuǎn)動部件不平衡力增大，固定部件振動加劇等，使軸承運行條件惡化，嚴重威脅機組的安全穩(wěn)定運行。

水電機組盤車過程中，首先要測量軸線數(shù)據(jù)，現(xiàn)有技術(shù)，機組的“盤車”都是采用傳統(tǒng)的八點等角盤車方法，該方法是在轉(zhuǎn)動部件的推力頭處，將主軸等分為八點，即八個軸號。盤車時，依次在每個軸號處準(zhǔn)確停留，并檢查主軸是否處于自由狀態(tài)，然后用百分表測量主軸在上導(dǎo)、法蘭和水導(dǎo)等處的擺度數(shù)據(jù)，計算出法蘭和水導(dǎo)的凈擺度，再在方格紙上按事先定好的比例，分別繪制出法蘭和水導(dǎo)的凈擺度曲線。根據(jù)該曲線確定擺度最大值的大小、方位，并進行處理。但是由于機組轉(zhuǎn)動部件質(zhì)量高、慣性大，在操作時隨機性較大，要準(zhǔn)確停留在某個特定的軸號上非常困難，不是轉(zhuǎn)過頭就是轉(zhuǎn)不到位，使盤車數(shù)據(jù)與特定軸號對應(yīng)不準(zhǔn)，增加盤車擺度計算的誤差，降低了盤車質(zhì)量，使得對盤車擺度大小及方位的判斷帶有一定的盲目性，直接影響了下一步軸線處理的難度，多數(shù)情況是增加了軸線處理的重復(fù)次數(shù)，延誤直線工期，數(shù)據(jù)的不可靠性有時還會造成檢修工作質(zhì)量下降，給機組的安全穩(wěn)定運行埋下隱患。

多點任意角盤車技術(shù)：國內(nèi)一些水電廠在提高機組盤車質(zhì)量方面做了很多探索和研究，但主要集中在盤車數(shù)據(jù)的處理環(huán)節(jié)，將傳統(tǒng)8點盤車得到的測量結(jié)果通過曲線擬合的辦法求出擺度特性曲線，然后，借助該曲線確定最大擺度值及其方位。由于這種辦法在數(shù)據(jù)采集方面無法保證盤車數(shù)據(jù)的可靠性，同時，軸線處理時，加墊或刮削量的控制完全取決于技術(shù)人員的經(jīng)驗，誤差很大，因此，對提高盤車質(zhì)量作用不明顯。對于“多點任意角盤車”，雖有人提出了相關(guān)理論，但在實際盤車工作中，還沒有得到應(yīng)用。

2003年烏溪江水電廠利用自主開發(fā)的懸式三導(dǎo)機組軸線處理軟件進行機組軸線處理，該軟件根據(jù)機械盤車數(shù)據(jù)，經(jīng)過模擬曲線、剔除異常點、引入曲線可靠度、即時輸出最佳軸線處理方向和數(shù)值，并對處理后的擺度實現(xiàn)預(yù)控，經(jīng)湖南鎮(zhèn)水電站3號機和黃壇口水電站4號機大修盤車實際應(yīng)用，效果理想。針對使用常規(guī)測量方法存在的諸多弊病，如測量方法效率低、測量手段(設(shè)備)精度低、數(shù)據(jù)可靠性差、受主客觀因素影響較大等，2004年水電八局在三峽左岸1#機組安裝工作中采用了“光電測量法”，結(jié)果表明在測量速度、測量結(jié)果準(zhǔn)確性、測量環(huán)境對測量結(jié)果影響等方面效果顯著。因此，認為采用先進測量技術(shù)和通信技術(shù)可解決采用傳統(tǒng)盤車方法時在數(shù)據(jù)測量環(huán)節(jié)存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于要克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供一種水電機組軸線測量裝置，從而避免了以往方法中存在的測量誤差，減少了人工操作工作，減少了工作人員的勞動強度，加快盤車進度，可靠性高，也可以用于大型轉(zhuǎn)動部件圓度的測量，實用性強。

本發(fā)明是由角度測量裝置、數(shù)個擺度測量裝置和計算機組成，角度測量裝置和數(shù)個擺度測量裝置以無線方式分別與計算機進行數(shù)據(jù)交換；

角度測量裝置包括角度內(nèi)部處理裝置、光電編碼器、數(shù)據(jù)線和光電編碼器支架和編碼器接口電路，光電編碼器支架固定設(shè)置在油槽上，光電編碼器安裝在光電編碼器支架上端，并與主軸同一軸心，編碼器接口電路固定設(shè)置在角度內(nèi)部處理裝置內(nèi)，光電編碼器通過數(shù)據(jù)線連接在編碼器接口電路上；

所述角度內(nèi)部處理裝置內(nèi)具有微處理器、無線模塊、鍵盤、顯示器、信號發(fā)射器、電源和電池，無線模塊、鍵盤、顯示器、電源和電池分別與微處理器相連接，，信號發(fā)射器連接在無線模塊上；

擺度測量裝置包括擺度內(nèi)部處理裝置、微調(diào)平臺Ⅰ、數(shù)據(jù)線、微調(diào)平臺Ⅱ、探頭Ⅰ、探頭Ⅱ、電渦流傳感器Ⅰ、電渦流傳感器Ⅱ和A/D接口電路，A/D接口電路固定設(shè)置在擺度內(nèi)部處理裝置內(nèi)，電渦流傳感器Ⅰ和電渦流傳感器Ⅱ分別與A/D接口電路相連接，探頭Ⅰ設(shè)置在微調(diào)平臺Ⅰ上，探頭Ⅱ設(shè)置在微調(diào)平臺Ⅱ上，探頭Ⅰ與探頭Ⅱ在同一平面的X、Y方向呈垂直方位設(shè)置，探頭Ⅰ和探頭Ⅱ分別通過數(shù)據(jù)線與擺度內(nèi)部處理裝置相連接，擺度內(nèi)部處理裝置與角度內(nèi)部處理裝置組成結(jié)構(gòu)相同；

計算機上具有信號接收器，信號發(fā)射器與信號接收器相配合。

本發(fā)明的工作原理：

使用時，根據(jù)需要，選擇至少一個擺度測量裝置，當(dāng)選擇數(shù)個擺度測量裝置時，數(shù)個擺度測量裝置的傳感器探頭必須垂直在同一軸線上，分別將角度測量裝置和擺度測量裝置擺放到指定位置，再把光電編碼器連接到主軸上，打開擺度測量裝置的電源，待開機后進入主菜單，查看角度測量裝置和擺度測量裝置的(上、下、水導(dǎo))是否正確，如果不正確，根據(jù)傳感器探頭所在測量端的位置，進入主菜單調(diào)整，其它參數(shù)一般保持默認值；如果不小心修改了除位置外的默認值，可恢復(fù)出廠設(shè)置，進入擺度測量裝置的主菜單，選擇“調(diào)整探頭”選項，然后手動調(diào)整探頭與待測面的距離，使位移值在1000μm左右(不要求一定調(diào)整到1000μm，越接近越好)，調(diào)整好初始位移后，進入擺度測量裝置的主菜單，選擇“開始預(yù)熱”，等待30min預(yù)熱，預(yù)熱完成后，進入擺度測量裝置的主菜單，選擇“開始預(yù)熱”，等待測試；

接通角度測量裝置的電源，進入主菜單選擇“開始測試”，等待測試，把數(shù)傳電臺模塊通過USB連接到電腦，打開盤車系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件，點擊查找測試端，確保每個測試點都處于測控網(wǎng)絡(luò)中，如果有測量端沒有被發(fā)現(xiàn)，檢查測量端是否設(shè)置正確，待檢查到所有測量端口后便可以進行盤車數(shù)據(jù)的采集；

在儀器以表中，為了降低成本，通常采用觸點式的開關(guān)作為輸入設(shè)備，但是在操作時，由于機械觸點的彈性作用，其閉合和斷開并不是那么理想，也就是按鍵的抖動現(xiàn)象，本發(fā)明采用了軟件的方法消除抖動，在CPU檢測按鍵變位信號后，調(diào)用一個延時函數(shù)就可以實現(xiàn)，通常延時函數(shù)的延時時間設(shè)計成10～20ms；

角度測量裝置工作時，打開電源，光電編碼器與主軸同心轉(zhuǎn)動，主軸轉(zhuǎn)動，光電編碼器采集主軸轉(zhuǎn)動角度數(shù)值，將測量的角度數(shù)值通過編碼器接口電路傳輸給擺度內(nèi)部處理裝置，擺度內(nèi)部處理裝置將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機；

擺度測量裝置工作時，通過微調(diào)平臺Ⅰ調(diào)整探頭Ⅰ與主軸的距離，通過微調(diào)平臺Ⅱ調(diào)整探頭Ⅱ與主軸的距離，探頭Ⅰ與探頭Ⅱ在同一平面的X、Y方向呈垂直方位設(shè)置，調(diào)完后，啟動擺度測量裝置，然后將采集的擺度數(shù)據(jù)通過A/D接口電路傳輸給擺度內(nèi)部處理裝置內(nèi)，擺度內(nèi)部處理裝置將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機，計算機進行分析和處理數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明測量精度高，避免了人工數(shù)據(jù)處理的誤差，采用位移傳感器測量各觀測點的擺度，光電編碼器測量各測點對應(yīng)的角度，提高了測量的精確度，減少了人工讀表可能帶來的誤差，測量數(shù)據(jù)采用數(shù)傳電臺方式發(fā)送到上位機，避免了繁瑣的現(xiàn)場布線，減少工作人員勞動強度，安裝使用更方便快捷，同時可避免長距離電纜傳輸帶來的干擾噪聲，提高了位移測量的穩(wěn)定性和精度；

2、本發(fā)明可實現(xiàn)任意角的擺度測量，傳統(tǒng)的人工盤車通常只選取八個點進行擺度測量，引入無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，可以實現(xiàn)360°任意角度的測量，避免了盤車時由于測量位置不準(zhǔn)確造成的對盤車質(zhì)量的影響；

3、本發(fā)明數(shù)據(jù)實時，可視化的處理，利用無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實時采集盤車過程中各監(jiān)測點的擺度值，同時，后臺的數(shù)據(jù)分析處理軟件可是快速完成盤車數(shù)據(jù)的分析處理，繪出擺度坐標(biāo)曲線，便于軸線分析；

4、本發(fā)明可給出切實可行的軸線處理意見，加快盤車速度。在進行數(shù)據(jù)處理中，能夠根據(jù)采集的盤車數(shù)據(jù)，進行擺度計算分析，給出軸線調(diào)整的處理意見，對現(xiàn)場的技術(shù)人員以指導(dǎo)，避免了由于手工計算可能帶來的計算誤差，因此，根據(jù)演示的指導(dǎo)，能更精準(zhǔn)的完成盤車任務(wù)，提高處理速度。

5、本發(fā)明的采用可顯著縮短檢修工期，提高電站、機組運行的靈活性，提高檢修質(zhì)量，使機組運行的安全穩(wěn)定性得到保證，減少日常維護的工作量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工作時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明角度測量裝置的工作流程示意圖。

圖3是本發(fā)明擺度測量裝置的工作流程示意圖。

圖4是本發(fā)明鍵盤工作原理示意圖。

圖5是本發(fā)明鍵盤的抖動波形示意圖。

圖6是本發(fā)明傳感器電渦流傳感器輸出特性曲線圖。

圖7是本發(fā)明數(shù)據(jù)處理的曲線擬合窗體圖。

圖8是本發(fā)明機組盤車數(shù)據(jù)采集結(jié)果窗體圖。

圖9是本發(fā)明數(shù)據(jù)處理軟件給出的軸線處理建議窗體圖。

具體實施方式

請參閱圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明是由角度測量裝置1、數(shù)個擺度測量裝置2和計算機3組成，角度測量裝置1和數(shù)個擺度測量裝置2以無線方式分別與計算機3進行數(shù)據(jù)交換；

角度測量裝置1包括角度內(nèi)部處理裝置11、光電編碼器12、數(shù)據(jù)線13和光電編碼器支架14和編碼器接口電路15，光電編碼器支架14固定設(shè)置在油槽41上，光電編碼器12安裝在光電編碼器支架14上端，并與主軸4同一軸心，編碼器接口電路15固定設(shè)置在角度內(nèi)部處理裝置11內(nèi)，光電編碼器12通過數(shù)據(jù)線13連接在編碼器接口電路15上；

所述角度內(nèi)部處理裝置11內(nèi)具有微處理器111、無線模塊112、鍵盤113、顯示器114、信號發(fā)射器115、電源116和電池117，無線模塊112、鍵盤113、顯示器114、電源116和電池117分別與微處理器111相連接，，信號發(fā)射器115連接在無線模塊112上；

擺度測量裝置2包括擺度內(nèi)部處理裝置21、微調(diào)平臺Ⅰ22、數(shù)據(jù)線13、微調(diào)平臺Ⅱ23、探頭Ⅰ24、探頭Ⅱ25、電渦流傳感器Ⅰ26、電渦流傳感器Ⅱ27和A/D接口電路28，A/D接口電路28固定設(shè)置在擺度內(nèi)部處理裝置21內(nèi)，電渦流傳感器Ⅰ26和電渦流傳感器Ⅱ27分別與A/D接口電路28相連接，探頭Ⅰ24設(shè)置在微調(diào)平臺Ⅰ22上，探頭Ⅱ25設(shè)置在微調(diào)平臺Ⅱ23上，探頭Ⅰ24與探頭Ⅱ25在同一平面的X、Y方向呈垂直方位設(shè)置，探頭Ⅰ24和探頭Ⅱ25分別通過數(shù)據(jù)線13與擺度內(nèi)部處理裝置21相連接，擺度內(nèi)部處理裝置21與角度內(nèi)部處理裝置11組成結(jié)構(gòu)相同；

計算機3上具有信號接收器31，信號發(fā)射器115與信號接收器31相配合。

本發(fā)明實施的工作原理和過程：

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示，使用時，根據(jù)需要，選擇至少一個擺度測量裝置2，當(dāng)選擇數(shù)個擺度測量裝置2時，數(shù)個擺度測量裝置2的傳感器探頭必須垂直在同一軸線上，分別將角度測量裝置1和擺度測量裝置2擺放到指定位置，再把光電編碼器12連接到主軸4上，打開擺度測量裝置2的電源，待開機后進入主菜單，查看角度測量裝置1和擺度測量裝置2的(上、下、水導(dǎo))是否正確，如果不正確，根據(jù)傳感器探頭所在測量端的位置，進入主菜單調(diào)整，其它參數(shù)一般保持默認值；如果不小心修改了除位置外的默認值，可恢復(fù)出廠設(shè)置，進入擺度測量裝置2的主菜單，選擇“調(diào)整探頭”選項，然后手動調(diào)整探頭與待測面的距離，使位移值在1000μm左右(不要求一定調(diào)整到1000μm，越接近越好)，調(diào)整好初始位移后，進入擺度測量裝置2的主菜單，選擇“開始預(yù)熱”，等待30min預(yù)熱，預(yù)熱完成后，進入擺度測量裝置2的主菜單，選擇“開始預(yù)熱”，等待測試；

接通角度測量裝置1的電源，進入主菜單選擇“開始測試”，等待測試，把數(shù)傳電臺模塊通過USB連接到電腦，打開盤車系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件，點擊查找測試端，確保每個測試點都處于測控網(wǎng)絡(luò)中，如果有測量端沒有被發(fā)現(xiàn)，檢查測量端是否設(shè)置正確，待檢查到所有測量端口后便可以進行盤車數(shù)據(jù)的采集；

在儀器以表中，為了降低成本，通常采用觸點式的開關(guān)作為輸入設(shè)備，但是在操作時，由于機械觸點的彈性作用，其閉合和斷開并不是那么理想，也就是按鍵的抖動現(xiàn)象，本發(fā)明采用了軟件的方法消除抖動，在CPU檢測按鍵變位信號后，調(diào)用一個延時函數(shù)就可以實現(xiàn)，通常延時函數(shù)的延時時間設(shè)計成10～20ms；

角度測量裝置1工作時，打開電源116，光電編碼器12與主軸4同心轉(zhuǎn)動，主軸4轉(zhuǎn)動，光電編碼器12采集主軸4轉(zhuǎn)動角度數(shù)值，將測量的角度數(shù)值通過編碼器接口電路15傳輸給擺度內(nèi)部處理裝置21，擺度內(nèi)部處理裝置21將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機3；

擺度測量裝置2工作時，通過微調(diào)平臺Ⅰ22調(diào)整探頭Ⅰ24與主軸4的距離，通過微調(diào)平臺Ⅱ23調(diào)整探頭Ⅱ25與主軸4的距離，探頭Ⅰ24與探頭Ⅱ25在同一平面的X、Y方向呈垂直方位設(shè)置，調(diào)完后，啟動擺度測量裝置2，然后將采集的擺度數(shù)據(jù)通過A/D接口電路28傳輸給擺度內(nèi)部處理裝置21內(nèi)，擺度內(nèi)部處理裝置21將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機3，計算機3進行分析和處理數(shù)據(jù)。