一種水輪機葉片裂紋檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水輪機葉片裂紋檢測裝置，屬于水輪機檢測技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]水輪機是集水、機、油、電、氣于一體的復(fù)雜的龐大的非線性動力系統(tǒng)，是水電機組中極為關(guān)鍵的設(shè)備，其健康狀態(tài)將直接影響整個水輪機組的運行狀態(tài)。水輪機在運行一段時間后常會出現(xiàn)葉片松動、裂紋、斷裂、空化空蝕以及泥沙磨損，并導(dǎo)水輪機在運行中出現(xiàn)異常震動，其中水輪機轉(zhuǎn)輪的葉片裂紋的產(chǎn)生嚴(yán)重威脅水電廠的安全經(jīng)濟運行。
[0003]中國實用新型專利ZL201420080423.4公開了一種基于超聲波檢測的水輪機異常預(yù)警系統(tǒng)，該預(yù)警系統(tǒng)采用超聲波的方式，可以對葉片異常進(jìn)行很好的檢測，準(zhǔn)確度、抗噪度都比較高，不用接觸也能完成檢測，但該預(yù)警系統(tǒng)無法針對葉片的裂紋進(jìn)行檢測，首先其檢測音頻為20KHz?23KHz，而實踐證明裂紋所產(chǎn)生的音頻不在該音頻段，其次其采用發(fā)射/接收超聲波傳感器，而葉片產(chǎn)生裂紋后自身轉(zhuǎn)動就會產(chǎn)生超聲波，采用發(fā)射/接收超聲波傳感器的話會導(dǎo)致葉片產(chǎn)生的超聲波成為雜音，影響實際檢測效果，再者其超聲波傳感器三個兩兩相距20cm，不利于對產(chǎn)生裂紋的情況進(jìn)行檢測。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種水輪機葉片裂紋檢測裝置，該水輪機葉片裂紋檢測裝置利用三位傳感器立體監(jiān)測葉片裂紋發(fā)展過程中超聲波信號，采用相位法并結(jié)合單片電機控制自動進(jìn)行點位跟蹤，能準(zhǔn)確查找裂紋大致范圍。
[0005]本實用新型通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)。
[0006]本實用新型提供的一種水輪機葉片裂紋檢測裝置，包括超聲傳感器和單片機；所述超聲傳感器數(shù)量為三個，各依次通過放大電路、帶通濾波電路、比較器電路連接至單片機，三個超聲傳感器兩兩之間相距為16cm±0.5cm ;所述放大電路每路包括至少一片儀表放大器；所述帶通濾波電路每路至少包括兩片運算放大器；所述三個超聲傳感器均勻分布安裝在一圓形云臺的正面邊緣位置上，云臺通過橫軸電機和縱軸電機控制轉(zhuǎn)動；所述帶通濾波電路為10kHz?250kHz的帶通濾波電路。
[0007]所述超聲傳感器為400SR160型傳感器；所述單片機為Atmegal6單片機。
[0008]所述儀表放大器為INA128儀表放大器；所述運算放大器為雙運放LM833N運算放大器。
[0009]還包括聲光報警裝置連接至單片機。
[0010]橫軸電機和縱軸電機的驅(qū)動電路連接至單片機，電機驅(qū)動電路核心為L298驅(qū)動芯片。
[0011]還包括電源變換電路連接至單片機。
[0012]本實用新型的有益效果在于:①利用三位傳感器立體監(jiān)測葉片裂紋發(fā)展過程中超聲波信號，采用相位法并結(jié)合單片電機控制自動進(jìn)行點位跟蹤，能準(zhǔn)確查找裂紋大致范圍；②可以實現(xiàn)非接觸式檢測，安裝和檢測都很方便。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1的側(cè)視圖；
[0015]圖3是本實用新型連接示意圖；
[0016]圖4是圖3中信號處理部分的連接示意圖；
[0017]圖5是圖4中傳感器I處理支路的信號隔離放大電路圖；
[0018]圖6是圖4中傳感器I處理支路的帶通濾波電路圖；
[0019]圖7是圖4中傳感器I處理支路的比較器和幅值檢波電路圖；
[0020]圖8是圖3中云臺移動跟蹤和聲光報警電路圖。
[0021]圖中:1_傳感器，2-云臺，3-橫軸電機，4-縱傳動軸，5-縱軸電機，6-底座。
【具體實施方式】
[0022]下面進(jìn)一步描述本實用新型的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0023]如圖1至圖4所示的一種水輪機葉片裂紋檢測裝置，包括超聲傳感器I和單片機；所述超聲傳感器I數(shù)量為三個，各依次通過放大電路、帶通濾波電路、比較器電路連接至單片機，三個超聲傳感器I兩兩之間相距為16cm±0.5cm ;所述放大電路每路包括至少一片儀表放大器；所述帶通濾波電路每路至少包括兩片運算放大器；所述三個超聲傳感器I均勻分布安裝在一圓形云臺2的正面邊緣位置上，云臺2通過橫軸電機3和縱軸電機5控制轉(zhuǎn)動；所述帶通濾波電路為10kHz?250kHz的帶通濾波電路。
[0024]由此，通過超聲波傳感器，檢測水輪機葉片裂紋產(chǎn)生和發(fā)展過程中發(fā)出的聲信號，通過檢測的超聲波的強度和頻率來判斷裂紋的發(fā)展程度。而且在系統(tǒng)中采用三個超聲波探頭，形成等腰三角形對超聲波檢測，通過相位法來來判斷聲源的位置，并采用兩個步進(jìn)電機構(gòu)成云臺對三個探頭的中心點進(jìn)行位置調(diào)整，確定聲源的大致位置，從而判斷裂紋的大致地方。
[0025]經(jīng)過檢測，葉片裂紋產(chǎn)生過程會發(fā)出頻率分布在10kHz?250kHz的震動，并伴隨超聲波信號，屬于頻率比較高的聲音，其特點相對低頻頻率較低的聲音，衰減幅度小，傳播的更遠(yuǎn)，信號的質(zhì)量、預(yù)警可靠性有保障。
[0026]由于葉片裂紋能產(chǎn)生超聲波，因此為保證檢測效果，所述超聲傳感器I為400SR160型傳感器；所述單片機為Atmegal6單片機。
[0027]所述儀表放大器為INA128儀表放大器；所述運算放大器為雙運放LM833N運算放大器。
[0028]還包括聲光報警裝置連接至單片機。
[0029]橫軸電機3和縱軸電機5的驅(qū)動電路連接至單片機，電機驅(qū)動電路核心為L298驅(qū)動芯片。
[0030]還包括電源變換電路連接至單片機。
[0031]如圖4所示，信號處理部分首先由分為3個獨立的處理支路，每一路對應(yīng)一個傳感器信號，三路的處理形式和電路結(jié)構(gòu)基本一致。以傳感器I處理支路作為說明，分為5步處理:信號隔離、信號放大、帶通濾波、信號比較、信號幅值檢波。傳感器將輸出信號電流信號送到“信號隔離”中進(jìn)行隔離，減少后級電路和前級電路的聯(lián)系，然后隔離電路輸出信號再經(jīng)過“信號放大”電路進(jìn)行放大，得到方便濾波的大信號，放大的信號經(jīng)過“帶通濾波”就可以得到對應(yīng)頻段10kHz?250k