适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法技术

一种适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法，步骤为：采集顶盖的声纹信号，所述的声纹信号包括金属介质传播声纹信号、空气传播声纹信号和液体介质传播声纹信号；过滤金属介质传播声纹信号：根据声音在不同介质中传播的速度，求得不同介质对应的声纹相位位移，通过声纹相位位移大小筛选出金属介质传播声纹信号，并将金属介质传播声纹信号剔除；对顶盖是否漏水进行判断：在剔除金属介质传播声纹信号后，根据声纹相位位移继续判断剩下的声纹信号，若剩下的声纹信号只有空气传播声纹信号，则证明顶盖未发生漏水；若声纹信号还包括液体介质传播声纹信号，则证明顶盖发生漏水事故。本发明专利技术能够克服传统监测方法的不足，减少水位波动的干扰。减少水位波动的干扰。减少水位波动的干扰。

【技术实现步骤摘要】
适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法


[0001]本专利技术属于水轮机组顶盖漏水检查
，特别涉及一种适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法。

技术介绍

[0002]顶盖是水轮机的重要大部件之一，要求有足够的强度和刚度。其作用是：与底环一起构成过流通道；防止水流上溢；支撑导叶、传动机构，支撑导叶轴承以及其它附属装置。顶盖排水系统是水轮发电机组必要的辅助系统之一，不论机组在发电态亦或是停机态，顶盖积水主要由导叶中轴套漏水和顶盖与大轴间漏水等原因引起，顶盖排水泵作为顶盖排水系统的核心，其作用是排走渗漏积水，防止积水过多引发水淹水导轴承，导致机组非计划停运。
[0003]水轮机顶盖排水一般采用固定导叶自流排水或顶盖泵强迫排水两种方式。顶盖泵强迫排水系统主要由排水泵、水位监测系统及顶盖泵启/停逻辑控制回路三部分构成。顶盖水位监测都是由水位传感器和水位信号器来执行，其中水位传感器输出模拟量上送监控系统，对顶盖水位进行实时监测和报警。水位信号器的开关量节点用来顶盖泵的启停控制，达到抽排顶盖积水目的。
[0004]目前采用水位开关检测顶盖是否漏水存在以下不足：
[0005]1、水位波动，在模拟量启停泵水位附近时，蓄水池内水平面的波动引起水位开关的误动；
[0006]2、各水泵安装位置的不同，当传感器安装位置或蓄水池进水口距某台水泵较远时，水泵抽水时水泵附近的实际水位比传感器测量值更小，造成水泵停止时，水泵附近实际水位已经越过了水位传感器模拟量停泵水位，引起水泵附近停泵水位开关的误动；
[0007]3、来水量的突变，若来水量突然变大，水位上升较快，在水泵达到模拟量启泵水位
‑
程序判断
‑
发出指令
‑
水泵启动
‑
管路充水这个过程中，水位短时间内上升至启泵水位开关附近，造成启泵水位开关的误动；
[0008]4、模拟量启停定值与开关量启停定值之间的水位差一般设定较小，若只是单纯的增大模拟量与开关量之间的距离来防止开关误动，不一定能满足系统水位的控制要求；
[0009]5、若水位开关不断异常动作复归或水位传感器卡涩在某一位置，将引起动态启停泵水位更新频次过大，使水泵启停水位动态控制功能进入异常状态；
[0010]6、若水位开关卡涩在最高位，则顶盖泵启泵后即便水位降低至停泵位亦不停止，导致因空转引起电机烧毁；若水位开关卡涩在最低位，则整个顶盖排水系统会失去排水能力，导致积水过多引发水淹水导轴承，导致机组非计划停运；
[0011]7、水轮机顶盖处长期潮湿复杂环境，油污和水污染物混杂在一起，因长期化学变化引起水位开关的浮球由于粘性污染物卡涩，难以避免；
[0012]8、由于水轮机顶盖安装或长期的环境导致各分蓄水池间连通孔堵塞引起的顶盖水位不平衡导致顶盖泵安装位置的顶盖水已抽空，但实际未安装顶盖泵的其他分蓄水池顶
盖水为抽完，顶盖工作平面仍有积水，影响安全。
[0013]因此利用声纹检测技术检测顶盖漏水情况是一个可行性方向，能够解决水位开关的不足。

技术实现思路

[0014]鉴于
技术介绍
所存在的技术问题，本专利技术所提供的适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法，利用声波信号的特性以及声波在不同介质中的波形变化，来判断顶盖是否漏水，相比较于传统水位计对顶盖漏水进行检测技术而言，本专利技术能够克服传统监测方法的不足，减少水位波动的干扰。
[0015]为了解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案来实现：
[0016]一种适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法，步骤为：
[0017]步骤1，采集顶盖的声纹信号，所述的声纹信号包括金属介质传播声纹信号、空气传播声纹信号和液体介质传播声纹信号；
[0018]步骤2，过滤金属介质传播声纹信号：根据声音在不同介质中传播的速度，求得不同介质对应的声纹相位位移，通过声纹相位位移大小筛选出金属介质传播声纹信号，并将金属介质传播声纹信号剔除；
[0019]步骤3，对顶盖是否漏水进行判断：在剔除金属介质传播声纹信号后，根据声纹相位位移继续判断剩下的声纹信号，若剩下的声纹信号只有空气传播声纹信号，则证明顶盖未发生漏水；若声纹信号还包括液体介质传播声纹信号，则证明顶盖发生漏水事故。
[0020]优选地，步骤1中，顶盖上设置多组声纹采集阵列，声纹采集阵列的数量至少为四组，四组声纹采集阵列分布在顶盖四个方位，每组声纹采集阵列包括至少三个声纹采集器；每组声纹采集阵列的三个声纹采集器分别为SC1、SC2和SC3；SC1、SC2和SC3由下而上安装在同一铅垂线上，各自距离为d1米；
[0021]金属介质传播声纹信号来源为：水轮机组运行时的振动引起的声波信号及环境声波引起顶盖振动的声波信号；
[0022]空气传播声纹信号来源为：水力发电厂环境振动引起的声波信号；
[0023]液体介质传播声纹信号：声纹采集器被浸没后的声波信号。
[0024]优选地，步骤2中，声纹相位位移的计算过程如下：
[0025]声波在不同介质传播的频率、波长、速度关系如下：
[0026]u＝λ*ν；
[0027]u表示波速，λ表示波长，ν表示频率；
[0028]每组声纹采集阵列采集的金属介质传播信号会全部发生因距离不同产生相应的声纹相位位移，该声纹相位位移满足如下：
[0029]设任意一声纹采集器为原点O,则该点振动为：y0＝Acos(ωt+φ)；
[0030]其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位，t表示时间,y0表示位移；其中A、ω、φ为固定值；
[0031]该组另一声纹采集器P点的振动为：
[0032]式中，假设O点为SC1，P点为SC2的位置，x相当于SC1与SC2之间的距离d1，若P点为
SC3，x就相当于SC3与SC1之间的距离2d1；
[0033]假设0点为SC2，P点为SC1，x相当于SC2与SC1之间的距离
‑
d1，若P点为SC3,x就相当于SC3与SC2之间的距离d1。
[0034]假设0点为SC3,P点为SC1,x相当于SC3与SC1之间的距离
‑
2d1,若P点为SC2,x就相当于SC2与SC3之间的距离
‑
d1。
[0035]x理解为可以任意设置声纹采集器的距离大小，即声纹采集器可以在一条直线上任意布置，只需要知道他们相互之间的距离和规定一个正方向即可。
[0036]因为ω＝2πν；u＝λν；
[0037]所以P点振动波函数为
[0038]因此通过频谱分析两个声纹采集器的声纹相位位移大小判定是否滤除金属介质传播声纹信号，对于同频率ν的声波判断条件如下：
[0039]1)u
钢铁
为5000米/秒，产生相位位移为
[0040]2)u
水
为1500米/秒，产生相位位移为
[0041]3)u
空气
为340米/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，采集顶盖的声纹信号，所述的声纹信号包括金属介质传播声纹信号、空气传播声纹信号和液体介质传播声纹信号；步骤2，过滤金属介质传播声纹信号：根据声音在不同介质中传播的速度，求得不同介质对应的声纹相位位移，通过声纹相位位移大小筛选出金属介质传播声纹信号，并将金属介质传播声纹信号剔除；步骤3，对顶盖是否漏水进行判断：在剔除金属介质传播声纹信号后，根据声纹相位位移继续判断剩下的声纹信号，若剩下的声纹信号只有空气传播声纹信号，则证明顶盖未发生漏水；若声纹信号还包括液体介质传播声纹信号，则证明顶盖发生漏水事故。2.根据权利要求1所述的适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法，其特征在于：步骤1中，顶盖上设置多组声纹采集阵列，声纹采集阵列的数量至少为四组，四组声纹采集阵列分布在顶盖四个方位，每组声纹采集阵列包括至少三个声纹采集器；每组声纹采集阵列的三个声纹采集器分别为SC1、SC2和SC3；SC1、SC2和SC3由下而上安装在同一铅垂线上，各自距离为d1米；金属介质传播声纹信号来源为：水轮机组运行时的振动引起的声波信号及环境声波引起顶盖振动的声波信号；空气传播声纹信号来源为：水力发电厂环境振动引起的声波信号；液体介质传播声纹信号：声纹采集器被浸没后的声波信号。3.根据权利要求2所述的适用于水轮机组顶盖漏水的检测方法，其特征在于：步骤2中，声纹相位位移的计算过程如下：声波在不同介质传播的频率、波长、速度关系如下：u＝λ*ν；u表示波速，λ表示波长，ν表示频率；每组声纹采集阵列采集的金属介质传播信号会全部发生因距离不同产生相应的声纹相位位移，该声纹相位位移满足如下：设任意一声纹采集器为原点O,则该点振动为：y0＝Acos(ωt+φ)；其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位，t表示时间,y0表示位移；其中A、ω、φ为固定值；该组另一声纹采集器P点的振动为：式中，假设O点为SC1，P点为SC2的位置，x相当于SC1与SC2之间的距离d1，若P点为SC3，x就相当于SC3与SC1之间的距离2d1；假设0点为SC2，P点为SC1，x相当于SC2与SC1之间的距离
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d1，若P点为SC3,x就相当于SC3与SC2之间的距离d1；假设0点为SC3,P点为SC1,x相当于SC3与SC1之间的距离
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2d1,若P点为SC2,x就相当于SC2与SC3之间的距离
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d1；因为ω＝2πν；u＝λν；所以P点振动波函数为
因此通过频谱分析两个声纹采集器的声纹相位位移大小判定是否滤除金属介质传播声纹信号，对于同频率ν的声波判断条件如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞庆华，焦江明，张露，张坤峰，邹龙，曹梦芸，游思童，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：