[发明专利]一种水轮机碰摩故障模拟实验装置及模拟方法

权利要求书

1.一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，其特征在于，包括旋转圆台、旋转圆台外壳、轴、旋转电机、电机机座、充水装置和碰摩部件；

所述旋转圆台采用一个梯形圆台，由旋转圆台顶部，旋转圆台锥台和旋转圆台底部构成，所述旋转圆台用来模拟水轮机的外轮廓，旋转圆台顶部用来模拟水轮机顶部与顶盖的碰摩，旋转圆台底部的侧面用来模拟水轮机侧向与水轮机室的碰摩；

所述旋转圆台封闭在旋转圆台外壳内，试验时旋转圆台外壳内充满水，旋转圆台则在水体中；

所述旋转电机放置在电机基座上，旋转电机与旋转圆台通过轴连接，旋转电机带动旋转圆台转动，用于模拟不同转速的水轮机；

所述充水装置位于旋转圆台的下方，由冲、放水管路，冲水泵和小水库构成；所述冲、放水管路的一端与旋转圆台外壳连通，用于旋转圆台外壳内的冲水和放水，在冲水管路上设置一冲水泵，用于调节旋转圆台所处的水环境的水压；所述冲、放水管路的另一端接入小水库中；

所述碰摩部件包括点状碰摩部件和面状碰摩部件，所述点状碰摩部件为一个旋转螺栓的顶部，所述面状碰摩部件采用一块铁板；

在旋转圆台的顶部和底部的侧面分别布置4个碰摩点，其中，2个点状碰摩点，2个面状碰摩点，在实验前根据需要模拟的碰摩故障的类型将碰摩部件安装在旋转圆台外壳上，与碰摩点正对。

2.根据权利要求1所述的一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，其特征在于，所述旋转圆台外壳为一密封金属外壳，包括壳体，在壳体侧面有一透明有机玻璃观察窗口，在壳体顶部设置排气孔。

3.根据权利要求1所述的一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，其特征在于，所述面状碰摩部件在旋转圆台顶部采用是平面铁板，在旋转圆台底部的侧面采用圆弧形铁板。

4.根据权利要求1所述的一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，其特征在于，在旋转圆台外壳上安装相应的碰摩部件来模拟不同的故障组合，故障组合包括：顶部单个或两个面状碰摩模拟，顶部单个或两个点状碰摩模拟，顶部点状和面状碰摩模拟均有，侧面单个或两个面状碰摩模拟，侧面单个或两个点状碰摩模拟，侧面点状和面状碰摩模拟均有。

5.根据权利要求4所述的一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，其特征在于，所述点状碰摩模拟通过螺栓旋转改变旋转螺栓顶部与旋转圆台顶部或旋转圆台底部侧面之间的距离。

6.根据权利要求4所述的一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，其特征在于，所述面状碰摩模拟通过液压装置改变面状碰摩部件与旋转圆台顶部或旋转圆台底部侧面之间的距离。

7.利用权利要求1至6任意一项所述的水轮机碰摩故障模拟实验装置进行碰摩故障模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定需要模拟碰摩故障的类型，确定冲水泵出水压力p，确定旋转电机转速n，在相应位置安装好碰摩部件，同时布置和安装用于信号的采集和处理的传感器；

2)通过冲水泵为旋转圆台所在旋转圆台外壳冲水；

3)开启旋转电机，调整实验需要的转速n，旋转圆台在旋转电机的驱动下在水压为p的环境中无碰摩故障运行，运行稳定2分钟后，为无碰摩试验工况，采集数据一分钟，数据采集完毕后关闭旋转电机；

4)以逐步推进的方式改变碰摩部件与碰摩点的距离，通过观察窗口观察，并手动转动旋转圆台，当刚刚有接触的时候，为1个实验工况点，运行工况稳定后，测量数据1分钟，关旋转电机，此工况模拟轻微碰摩故障；

5)进行下一个工况，继续将碰摩部件向前推进，开电机，稳定工况，测量数据1分钟，关旋转电机，此工况模拟碰摩故障比较严重的工况；

6)继续下一个工况，继续将碰摩部件向前推进，开电机，稳定工况，测量数据1分钟，关旋转电机，此工况模拟碰摩故障严重的工况；

7)实验结束，将碰摩部件与碰摩点的距离调整为非碰摩距离，停旋转电机，停冲水泵。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，对于点状碰摩模拟，逐步推进是指旋转螺栓每次旋转1圈；对于面状碰摩模拟，逐步推进是指液压装置每次向前推进1mm。