[发明专利]一种水轮机碰摩故障模拟实验装置及模拟方法

说明书

本发明公开了一种水轮机碰摩故障模拟实验装置及模拟方法，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，其中，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，旋转电机用于模拟不同转速的水轮机，冲水装置用于调节旋转圆台所处的水环境的水压，碰摩部件包括点状碰摩部件和面状碰摩部件，在旋转圆台的顶部和底部的侧面分别布置个碰摩点，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碰摩点上。本发明方便在实验室内对水电站内水轮机碰摩故障进行理论研究，解决现场试验的困难。

技术领域

本发明涉及一种水轮机碰摩故障模拟实验装置及模拟方法，属于水轮机检测技术领域。

背景技术

水轮机发生碰磨故障，主要有顶盖磨损、水轮机室碰摩故障，即水轮机顶面碰摩和侧面碰摩两种，水轮机减压板脱落会导致机组异常振动、结构件损坏，严重时能引发顶盖撕裂，导致水淹厂房的事故发生。国内外多个电厂曾发生水轮机顶盖碰磨、损坏的严重事故，如俄罗斯萨扬电厂发生顶盖破坏水淹厂房的事故，安康、岩滩、丹江口、潘家口等水电厂曾频发顶盖磨损、水轮机减压板损坏的事故。国内水电厂机组也出现过顶盖磨损、水轮机室碰摩故障。然而水轮机为隐蔽部件，其检测及碰磨故障机理复杂，为预防水轮机发生重大事故，研发一种水轮机碰摩故障模拟实验装置十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种水轮机碰摩故障模拟实验装置及模拟方法，可以模拟不同水压、转速环境下，水轮机室侧向、顶盖顶部碰摩这两种故障，为避免隐蔽金属部件严重事故发生提供理论基础。

为解决上述技术问题，本发明提供一种水轮机碰摩故障模拟实验装置，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， 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。

前述的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。

前述的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。

前述的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。

前述的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。

前述的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。