用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用檢測(cè)在水輪機(jī)（2）的組件（21，22）上的腐蝕性磨損的裝置（7），具有：磨損體（9）；以及測(cè)量裝置（13），用于檢測(cè)在磨損體（9）上的磨損。本發(fā)明的特征在于，該磨損體（9）布置在由穿流通過水輪機(jī)（2）的流體中；磨損體設(shè)計(jì)成超聲焊極（9）并且與超聲波發(fā)生器11連接，并且測(cè)量裝置（13）設(shè)計(jì)用于測(cè)量超聲焊極（9）的固有頻率。
【專利說(shuō)明】用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分詳細(xì)限定的類型的用于檢測(cè)在水輪機(jī)的組件上的腐蝕性磨損的裝置。本發(fā)明還涉及一種具有這種類型的裝置的水輪機(jī)。此外，本發(fā)明還涉及一種用于利用這樣的裝置檢測(cè)在水輪機(jī)中的腐蝕性磨損的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由水環(huán)繞流動(dòng)的組件，尤其是渦輪機(jī)的組件，例如導(dǎo)向葉輪和渦輪機(jī)葉輪通過存在于流動(dòng)的水中的沉積物強(qiáng)烈地腐蝕。通過在流體中一同輸送的沉積物對(duì)水輪機(jī)中的由水環(huán)繞流動(dòng)的組件的腐蝕尤其在南美國(guó)家和印度以及在阿爾卑斯山地區(qū)是較大的問題。一方面，通過沉積物導(dǎo)致的水輪機(jī)的組件上的腐蝕性磨損導(dǎo)致了水力發(fā)電站的附加的維護(hù)工作和降低的效率。這為運(yùn)營(yíng)者帶來(lái)非常高的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，通過腐蝕性磨損能夠使得磨損的組件的幾何尺寸隨時(shí)間發(fā)生變化。通過減小的壁厚和由此引發(fā)的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致巨大的安全方面的風(fēng)險(xiǎn)。此外，除了導(dǎo)向葉輪和渦輪葉片的磨損之外，典型地通過沉積物海導(dǎo)致在水輪機(jī)的區(qū)域中的密封件的磨損。這種以通常方式作為迷宮式密封裝置設(shè)計(jì)的密封件同樣作為水輪機(jī)的承受提高的磨損的組件。接下來(lái)的實(shí)施例也相應(yīng)地適用于該密封件。密封件的過度磨損會(huì)導(dǎo)致在渦輪機(jī)的區(qū)域中的提高的摩擦和/或不希望的泄露。
[0003]至今，關(guān)于水輪機(jī)的磨損狀態(tài)的知識(shí)多數(shù)基于水力發(fā)電站的運(yùn)營(yíng)者的多年經(jīng)驗(yàn)。直接的狀態(tài)控制多數(shù)情況下僅僅在水輪機(jī)為了維修的目的而無(wú)論如何都實(shí)施的計(jì)劃停機(jī)時(shí)并且被完全打開時(shí)才是可能的。然而，除了計(jì)劃的維護(hù)停機(jī)之外，通過水輪機(jī)的額外的停機(jī)實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)控制是非常昂貴的。
[0004]在推測(cè)腐蝕性磨損時(shí)的另外的問題在于，數(shù)值不能或者完全不能從一個(gè)設(shè)備傳遞到另一個(gè)設(shè)備上。在水中一同輸送的沉積物的數(shù)量和組成成分在區(qū)域上是有巨大區(qū)別的并且承受強(qiáng)烈的時(shí)間上的和年度時(shí)間上的波動(dòng)。沉積物的數(shù)量和種類還取決于地質(zhì)上的、地形上的以及氣候上的邊界條件。這導(dǎo)致推測(cè)極為困難。即使通過沉積物測(cè)量來(lái)對(duì)水輪機(jī)的組件的磨損的間接推測(cè)也是非常復(fù)雜的并且伴隨著非常高的不安全性和誤差。
[0005]因此，歐洲專利申請(qǐng)EP I 970 561 Al提出了一種裝置，該裝置通過在加載有沉積物的水的平行流動(dòng)路徑中的檢測(cè)體來(lái)測(cè)量磨損狀態(tài)，并且該檢測(cè)體例如通過攝像機(jī)或者其他未進(jìn)一步描述的特殊的測(cè)量手段來(lái)檢查，從而可以間接地推導(dǎo)出水輪機(jī)的組件的磨損。另外，在檢測(cè)體上的磨損被確定，該檢測(cè)體通過具有包含沉積物的水的旁路來(lái)加載。其缺點(diǎn)在于，該旁路需要一個(gè)用于強(qiáng)制穿流的壓頭。因此，對(duì)于具有受調(diào)節(jié)的水導(dǎo)向裝置的測(cè)量室的復(fù)雜的改造是必需的。此外，由水流中獲得的水量必須在出現(xiàn)在檢測(cè)體上之前被相應(yīng)地再次排導(dǎo)出去。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的而設(shè)置有作為在壓力管線的，即所謂的閘門的區(qū)域中的旁路的裝置。然而，這出現(xiàn)了另外的缺點(diǎn)，因?yàn)樵跈z測(cè)體上的材料去除強(qiáng)烈地取決于水獲取裝置在閘門中的位置。這是有決定性意義的，因?yàn)樗@取裝置的位置對(duì)于沉積物的量是決定性的，因?yàn)槌练e物在壓力管道中典型地不是均勻分布的。用于解釋說(shuō)明的結(jié)果也就相應(yīng)地變得困難。另外的問題在于，該結(jié)果極其強(qiáng)烈地取決于在測(cè)量中內(nèi)部設(shè)定的壓力降。[0006]此外，鑒于壓力管路的牢固性和功能性，來(lái)自壓力管路的水獲取裝置也是非常條件苛刻的。這樣的來(lái)自壓力管路的水獲取裝置可以例如附加地僅僅在非常高的成本的情況下構(gòu)建在現(xiàn)有的構(gòu)造中，而且必須在一開始就根據(jù)復(fù)雜的建設(shè)情況和為此合適地設(shè)計(jì)的壓力管路一同進(jìn)行計(jì)劃。由此導(dǎo)致這種方法非常的昂貴并且非常不精確。
[0007]在歐洲專利申請(qǐng)中描述的構(gòu)造的另外的缺點(diǎn)在于，其不能對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài)，也就是水輪機(jī)的不同的負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)。沖擊到檢測(cè)體上的水量，在旁路中在從閘門中獲取時(shí)僅僅取決于通過在閘門和測(cè)量室以及旁路出口的或者噴嘴出口的橫截面之間的壓差。附加的調(diào)節(jié)，例如在水輪機(jī)部分負(fù)載時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)或者僅僅通過附加的取決于水輪機(jī)的負(fù)載狀態(tài)來(lái)主動(dòng)控制的閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)。這相應(yīng)地變得復(fù)雜并且進(jìn)一步提高了不精確性的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于檢測(cè)水輪機(jī)的組件上的腐蝕性磨損的裝置，其避免了上述缺陷并且能夠簡(jiǎn)單、高效和可靠地推斷出在水輪機(jī)的組件的區(qū)域中的磨損。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置具有權(quán)利要求1的特征部分所述的特征。此外，在權(quán)利要求8中給出了一種具有這種類型的裝置的水輪機(jī)。此外，根據(jù)本發(fā)明，在權(quán)利要求14中提出了一種用于檢測(cè)腐蝕性磨損的方法。裝置、水輪機(jī)和方法的有利的改進(jìn)方案和設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出。
[0010]用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置的根據(jù)本發(fā)明的解決方案提出一種磨損體，其直接布置在穿過水輪機(jī)流動(dòng)的流體中。因此，磨損體如渦輪機(jī)的相應(yīng)的組件一樣總是被加載相同的數(shù)量和成分的水，并且推斷其磨損。磨損體自身在此設(shè)計(jì)成超聲焊極(Sonotrode)并且與超聲波發(fā)生器連接。這種設(shè)計(jì)成超聲波傳感器的超聲焊極的磨損體在此具有重大的優(yōu)點(diǎn)，即超聲波傳感器的固有頻率根據(jù)超聲焊極的材料損失而相應(yīng)地升高。通過用于測(cè)量超聲焊極的固有頻率的測(cè)量裝置也可以直接或者間接地測(cè)量形成超聲焊極的磨損體的去除量。
[0011]通過合適的磨損體和根據(jù)磨損體在渦輪機(jī)的部件同樣處于的那些水流中的布置，能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確和可靠的測(cè)量。在此，超聲焊極在此僅僅了解到也通過實(shí)際穿過水輪機(jī)流動(dòng)的沉淀物造成的去除量。因此，傳感器和組件的去除量之間的關(guān)聯(lián)可以非常的簡(jiǎn)單和可靠。該關(guān)聯(lián)可以例如在無(wú)論如何都要進(jìn)行的復(fù)核的框架中通過將組件去除量與超聲焊極的去除量相比較來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這可以通過可比較的CFD計(jì)算來(lái)執(zhí)行。在此，相對(duì)于在組件上的去除量比例來(lái)計(jì)算在超聲焊極上的去除量比例。超聲焊極去除量在此作為用于組件的去除量計(jì)算的校驗(yàn)規(guī)。
[0012]在此，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別有利和優(yōu)選的改進(jìn)方案中提出，超聲焊極伸入到從水輪機(jī)排出的流體中。在水輪機(jī)之后的，也就是在水力發(fā)電站的所謂的抽吸管道的區(qū)域中的流體相對(duì)于壓力管路在其橫截面的每個(gè)區(qū)域中都包含類似的成分的沉積物和水。此夕卜，該流體在渦輪機(jī)的后面還具有非常高的流體速度。由此，根據(jù)本發(fā)明的裝置的超聲焊極在該區(qū)域中的安裝是有特別的優(yōu)點(diǎn)的。另外的優(yōu)點(diǎn)在于，在結(jié)構(gòu)上與安全重大相關(guān)的壓力管路保持不受影響并且在相應(yīng)較低的壓力水平時(shí)實(shí)現(xiàn)超聲焊極在水輪機(jī)之后的區(qū)域中的安裝。
[0013]在此，超聲焊極本身可以根據(jù)按照本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案的圓柱形磨損體形成，該磨損體具有連接件，用于與超聲波發(fā)生器連接。這種尤其是可以在遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器的一側(cè)具有球形的端部的圓柱形的構(gòu)造是特別簡(jiǎn)單和有效的并且相對(duì)于在流體中的較大的部分，例如一同攜帶的、穿過水輪機(jī)的石塊和樹枝是相對(duì)不敏感的。當(dāng)然也可以考慮使用其他形狀的超聲焊極，例如空心圓柱體或者翼形設(shè)計(jì)方案。
[0014]超聲焊極本身可以根據(jù)按照本發(fā)明的裝置的特別有利的和優(yōu)選的改進(jìn)方案由鋼材料制成，尤其是由鉻鎳鋼或者鉻鎳鑰酸鋼制成。由鋼材料、尤其是由制成渦輪機(jī)的組件相同的材料制成的這樣的構(gòu)造基于近似相同的磨損特性，相對(duì)于在超聲焊極的區(qū)域中的去除量實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)的組件的去除量的特別良好的反饋。在此，優(yōu)選的材料可以例如是編號(hào)為1.4313 或者 1.4317 的鋼。
[0015]然而，在根據(jù)本發(fā)明的裝置的可選的設(shè)計(jì)方案中提出，超聲焊極由有色金屬，尤其是由鋁或銅合金制成。這樣的鋁或銅合金具有比水輪機(jī)的引水組件的典型應(yīng)用的鋼材料明顯低的抗腐蝕性。這對(duì)于測(cè)量而言實(shí)現(xiàn)了去除量的高的時(shí)間上的分辨能力。這尤其在以下情況中是具有優(yōu)點(diǎn)的，即，當(dāng)個(gè)別事件，例如洪水、沉淀物通過渦輪機(jī)的有目的的排放、功能的降低或者發(fā)射裝置或者類似物的功能故障的損害性效果應(yīng)該被檢測(cè)到時(shí)。由于在傳感器的磨損體的區(qū)域與引水組件相比的快速的去除，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量的高分辨能力，由此也能夠非常簡(jiǎn)單地識(shí)別出上述的個(gè)別事件。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另外的設(shè)計(jì)方案中進(jìn)一步提出，超聲焊極至少部分地配備有硬材料涂層。這樣的硬材料涂層至今為止都是常用的，以例如使水輪機(jī)的鋼組件盡可能長(zhǎng)時(shí)間地抗磨損。當(dāng)這樣的組件被應(yīng)用時(shí)，那么在超聲焊極也相應(yīng)地設(shè)計(jì)，以盡可能精確地模仿渦輪機(jī)的組件的磨損特性時(shí)，那么這是非常有利的。此外，通過這樣涂層的超聲焊極可以測(cè)定在水輪機(jī)的區(qū)域中的涂層的耐用度并且以測(cè)量值為基礎(chǔ)來(lái)預(yù)先計(jì)劃安排必要的維護(hù)。這也尤其適用于將硬材料涂層布置在這樣的材料、例如由鋁合金或者由銅制成的超聲焊極上的情況，否則這種材料將被非?？焖俚厝コ?。只要硬材料涂層未損壞，那么就會(huì)出現(xiàn)非常輕微的去除。在硬材料損壞時(shí)，去除率進(jìn)而超聲焊極的固有頻率就會(huì)極速地上升。這可以非常容易和可靠地檢測(cè)到。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的水力發(fā)電站中提出，其具有至少一個(gè)水輪機(jī)，該水輪機(jī)布置在流動(dòng)方向上看的水輪機(jī)之前的壓力管道和在流動(dòng)方向上看的水輪機(jī)之后的抽吸管道之間。除了至少一個(gè)水輪機(jī)之外，當(dāng)然也可以存在另外的水輪機(jī)。此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電站還具有至少一個(gè)根據(jù)前述確定類型的、用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置。當(dāng)預(yù)期水輪機(jī)，假設(shè)存在多個(gè)水輪機(jī)，由水和沉淀物以相同的成分來(lái)沖刷時(shí)，用于檢測(cè)腐蝕性磨損的這樣的裝置可以尤其布置在每個(gè)水輪機(jī)的區(qū)域中或者布置在僅僅一個(gè)水輪機(jī)的區(qū)域中。此外，當(dāng)然可能的是，如果不能預(yù)料水和沉淀物的均勻的分布，例如當(dāng)用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置安裝在壓力管的區(qū)域中，即在壓力管的圓周上和確定的延伸長(zhǎng)度上分布由多個(gè)這種類型的超聲焊極，從而例如通過形成平均值或者形成加權(quán)的平均值獲得對(duì)水輪機(jī)的磨損的相對(duì)良好的反饋。
[0018]相反，在根據(jù)本發(fā)明的水力發(fā)電站的一個(gè)特別有利的設(shè)計(jì)方案中提出，裝置的超聲焊極布置在抽吸管中。在抽吸管，也就是在水輪機(jī)的下游的這種布置是非常有利的，因?yàn)樵诖藟毫Ρ葘?duì)于在抽吸管中安置開口以及圍繞超聲焊極來(lái)密封該開口是非常有利的。在這種布置中，尤其是在渦輪機(jī)后方的相對(duì)密封的情況中，流體速度高至能夠?qū)崿F(xiàn)用于磨損的可靠的值。此外，在水輪機(jī)的下游，水非常良好地與沉淀物混合，從而在抽吸管的區(qū)域中沉淀物近似全部相同地分布在水中。
[0019]在尤其有利的改進(jìn)方案中，超聲焊極在此以較小的間距，優(yōu)選小于2-3m，在流動(dòng)方向上布置在水輪機(jī)的下游。這種相對(duì)于在水輪機(jī)和抽吸管的過渡區(qū)域的相對(duì)較小的間距具有決定性的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诖嗽跍u輪機(jī)下游的流動(dòng)條件，尤其是速度還如此的高，即預(yù)期獲得的可靠的測(cè)量結(jié)果。在抽吸管的進(jìn)一步的延伸中，隨著超聲焊極與水輪機(jī)的較大的間距，測(cè)量值會(huì)預(yù)期變差。其原因在于，一方面水流越是遠(yuǎn)離渦輪機(jī)，沉淀物就會(huì)在水流中逐漸下沉。此外，隨著與渦輪機(jī)的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，流動(dòng)速度也降低。因?yàn)榱鲃?dòng)速度對(duì)去除量有巨大的影響，因此通過以盡可能小的間距在水輪機(jī)后方的布置盡可能地降低在超聲焊極的區(qū)域中的流動(dòng)速度的降低帶來(lái)的影響。
[0020]此外，在根據(jù)本發(fā)明的水力發(fā)電站的一個(gè)特別有利的設(shè)計(jì)方案中提出，超聲焊極布置在流體分配器的下游。例如設(shè)計(jì)成在流動(dòng)方向上在超聲焊極之前的抽吸管的區(qū)域中形成的板件的流體分配器或者分隔片能夠使較大的部分，如石塊、樹枝或者類似物遠(yuǎn)離于超聲焊極并且將其從超聲焊極處偏離開。超聲焊極由包含沉淀物的水沖刷并且允許在沒有構(gòu)造上損壞的危險(xiǎn)地可靠檢測(cè)腐蝕性磨損。
[0021]對(duì)于流體分配器來(lái)說(shuō)可選或者補(bǔ)充的是，超聲焊極在由流體穿流的管段中在抽吸管的內(nèi)部或者平行于抽吸管布置。這樣的管段可以根據(jù)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案尤其設(shè)計(jì)成半管，其固定在抽吸管的壁上。由此確保超聲焊極收到良好的保護(hù)以防止石塊、樹枝和類似物造成的損害，并且該管段如抽吸管的剩余部分一樣安全和可靠地由加載有沉積物的水以相同的流體條件和相同的速度來(lái)環(huán)流。原理上也可以考慮從抽吸管分支出一個(gè)管段并且平行于該抽吸管導(dǎo)向。然而這在結(jié)構(gòu)上是較復(fù)雜的。
[0022]一種用于檢測(cè)在根據(jù)一種前述的設(shè)計(jì)方案的水力發(fā)電站中的腐蝕性磨損的根據(jù)本發(fā)明的方法提出，通過測(cè)量裝置檢測(cè)超聲焊極的固有頻率，其中，基于在超聲焊極上的材料去除而上升的固有頻率被作為水力發(fā)電站的水輪機(jī)的組件的增大的磨損的標(biāo)準(zhǔn)。該方法相應(yīng)于在上面在裝置中已經(jīng)描述的優(yōu)選的應(yīng)用目的。該方法允許通過基于在超聲焊極的區(qū)域中的磨損的推斷來(lái)可靠和安全地說(shuō)明在水輪機(jī)的組件的區(qū)域中的磨損。因?yàn)槌暫笜O的固有頻率可以簡(jiǎn)單高效地測(cè)定，在此同樣可以實(shí)現(xiàn)不中斷的測(cè)量，如以預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔進(jìn)行的測(cè)量。這可以相應(yīng)緊湊地選擇或者選擇較大的時(shí)間間隔。根據(jù)超聲焊極的材料的去除，每次測(cè)量之后或者在一定的時(shí)間之后，被測(cè)量的固有頻率都會(huì)發(fā)生變化。在超聲焊極上上升的固有頻率是超聲焊極的磨損的合適的標(biāo)準(zhǔn)并且可以精確地推斷出水輪機(jī)的組件的磨損，該水輪機(jī)由相同的水和沉積物以相同的流體條件來(lái)環(huán)流。因此，對(duì)磨損狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測(cè)是可能的，從而能夠相應(yīng)較早地計(jì)劃維護(hù)周期并且尤其能夠與無(wú)論如何都要進(jìn)行的維護(hù)合并。由此避免了水輪機(jī)的故障并且維護(hù)費(fèi)用能夠基于可能的優(yōu)化和周期性的維護(hù)與取決于磨損的維護(hù)的合并來(lái)減少。
[0023]此外，在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)特別優(yōu)選的改進(jìn)方案中提出，與磨損相關(guān)的測(cè)量信號(hào)被發(fā)送給遠(yuǎn)程管理裝置。傳感器信號(hào)在水力發(fā)電站的自動(dòng)化裝置中的結(jié)合是自動(dòng)的。此外，與磨損相關(guān)的測(cè)量信號(hào)也可以通過遠(yuǎn)程管理裝置或者遙控裝置、也就是發(fā)電站的遠(yuǎn)程運(yùn)行裝置，例如借助于互聯(lián)網(wǎng)連接來(lái)結(jié)合，并且與磨損相關(guān)的測(cè)量信號(hào)被傳遞給遠(yuǎn)程管理裝置。在此可能的是，局部地不取決于發(fā)電站來(lái)執(zhí)行對(duì)相應(yīng)的信號(hào)的評(píng)估。在此，在遠(yuǎn)程管理裝置的結(jié)合能夠以也許非常復(fù)雜的和經(jīng)常更新的軟件在遠(yuǎn)程管理裝置的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)。此外，在遠(yuǎn)程管理的框架內(nèi)可以協(xié)調(diào)必要的維護(hù)工作。這例如可以是服務(wù)合同的一部分，在服務(wù)協(xié)議中，服務(wù)協(xié)議各方通過遠(yuǎn)程管理能夠在任何時(shí)間和地點(diǎn)訪問相應(yīng)的磨損數(shù)據(jù)或者與其關(guān)聯(lián)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的裝置以及根據(jù)本發(fā)明的水力發(fā)電站和根據(jù)本發(fā)明的方法的其他優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案由剩余的從屬權(quán)利要求中得出，并且根據(jù)實(shí)施例參考附圖來(lái)進(jìn)一步描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖中示出:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的水力發(fā)電站的局部視圖；
[0027]圖2是用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置的放大的原理性視圖；
[0028]圖3是磨損體的一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案；
[0029]圖4是磨損體的另一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案；以及
[0030]圖5是磨損體的另外的可選設(shè)計(jì)方案。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在圖1中示意性地示出了水力發(fā)電站I的局部試圖。水力發(fā)電站I的核心是水輪機(jī)2，其在此示例性地設(shè)計(jì)成弗朗西斯渦輪機(jī)。弗朗西斯渦輪機(jī)在此理解為純示意性的。本發(fā)明也能夠以上述類型的方式和方法同樣考慮所有其他類型的渦輪機(jī)，例如克普蘭渦輪機(jī)、皮爾頓渦輪機(jī)或者類似的渦輪機(jī)。專業(yè)人員可將其從根據(jù)弗朗西斯渦輪機(jī)的所述的實(shí)施例中毫無(wú)問題地轉(zhuǎn)換到其他類型的水力發(fā)電站中。
[0032]水輪機(jī)3除了包括密封裝置之外，還基本上包括兩個(gè)另外類型的由水環(huán)流的組件。這一方面是渦輪機(jī)葉輪21，在此，這些葉輪中的僅僅一些以標(biāo)號(hào)示出。此外，所謂的導(dǎo)向葉片22將水弓I導(dǎo)至渦輪機(jī)葉輪21。通過由導(dǎo)向葉片22形成的包圍渦輪機(jī)2的導(dǎo)向凸緣3，水從壓力管道4進(jìn)入到渦輪機(jī)2中。從壓力管道4開始，在此僅僅能部分地識(shí)別出包圍導(dǎo)向凸緣3的、將壓力管道4與渦輪機(jī)2連接的環(huán)形管路的兩個(gè)部分。在渦輪機(jī)2的下游的水的流動(dòng)方向中緊隨有所謂的抽吸管道5，從該抽吸管道開始可以識(shí)別出壁6的一部分。
[0033]視地理區(qū)域和邊界條件而定，通過水輪機(jī)2流動(dòng)的僅僅是由水和確定量的沉淀物構(gòu)成的混合物。通過這些沉淀物如開頭所述的那樣導(dǎo)致在水輪機(jī)2的由水環(huán)流的組件21，22的區(qū)域中的磨損。為了檢測(cè)該磨損，在圖1中原理性地示出了用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置7。在圖1中以圓圈圈起來(lái)的該裝置7在圖2的視圖中再次以放大的原理圖作為以II標(biāo)識(shí)的圖1中的部段示出。
[0034]在此，抽吸管壁6具有開口 8，磨損體9通過密封裝置10穿過開口伸入到抽吸管6的內(nèi)部。磨損體9在其另一個(gè)端部連接有超聲波發(fā)生器11，其在此示出的實(shí)施例中安裝在殼體12中。該殼體可以如此放置在抽吸管5的壁6的區(qū)域中，即即使在裝置的運(yùn)行中也能夠毫無(wú)問題地簡(jiǎn)單更換磨損體9和傳感器。超聲波發(fā)生器11與頻率發(fā)生器連接，其同時(shí)可以測(cè)量裝置13使用。該測(cè)量裝置13測(cè)量設(shè)計(jì)成超聲焊極的、與超聲波發(fā)生器11連接的磨損體9。如果現(xiàn)在在該磨損體9的區(qū)域中出現(xiàn)腐蝕性磨損，那么固有頻率隨著質(zhì)量的越來(lái)越多的損失而上升。上升的固有頻率與增大的磨損相關(guān)聯(lián)。在此，超聲焊極9伸入到抽吸管6的內(nèi)部并且如此精確地由加載有沉淀物的水以如沖擊水輪機(jī)2的組件22，23 一樣的數(shù)量和成分來(lái)沖刷。通過尤其結(jié)合到水力發(fā)電站的自動(dòng)化電子裝置中的測(cè)量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)評(píng)估，該評(píng)估使得數(shù)據(jù)處理更加容易。對(duì)此補(bǔ)充和可選的是，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向遠(yuǎn)程管理裝置30的傳輸。遠(yuǎn)程管理裝置30在圖2中原理性地示出并且能夠例如通過數(shù)據(jù)導(dǎo)線或者如在此示出的，通過無(wú)線信號(hào)與水力發(fā)電站I的測(cè)量裝置或者在測(cè)量裝置13上游的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備通信?；谀p的通信可以一方面利用已經(jīng)評(píng)估過的磨損信號(hào)實(shí)現(xiàn)或者對(duì)此可選地對(duì)固有頻率的信號(hào)進(jìn)行傳遞并且在遠(yuǎn)程管理的區(qū)域中不取決于水力發(fā)電站I的安裝位置來(lái)進(jìn)行評(píng)估。因此，磨損可以在發(fā)電站的遠(yuǎn)程管理中產(chǎn)生影響并且可以在遠(yuǎn)程管理的區(qū)域中將設(shè)立的維護(hù)計(jì)劃、維護(hù)服務(wù)協(xié)議或者類似物結(jié)合。
[0035]為了避免通過例如像石塊或者樹枝恩等經(jīng)過渦輪機(jī)2的較大部分對(duì)超聲焊極9造成損害，可選地可以配備有流體分配器或者分流器14后者半管15或者也許配備有二者。在此，在超聲焊極9的區(qū)域中產(chǎn)生僅僅引導(dǎo)水和沉淀物自身的流體，較大的干擾部分通過過半管15和/或分流器14偏導(dǎo)出去。半管15和分流器14在此可以分別單獨(dú)地考慮。當(dāng)然也可以考慮如在圖2中所示出的構(gòu)造。通過分流器14與半管15的組合產(chǎn)生這樣一種構(gòu)造，該構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了非?？煽康氐挚箠A帶的石塊、樹樁和類似物。在此，在圖2中示出的附圖應(yīng)理解為純示例性的，因?yàn)樵诜至髌?1和半管15的輸入端之間的間距必須相應(yīng)地匹配流動(dòng)比并且在圖2中選擇的原理圖中非常小地示出。
[0036]在圖3、圖4和圖5的附圖中可看到超聲焊極9的三個(gè)可能的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案。在圖3的附圖中，超聲焊極設(shè)計(jì)成圓柱體，在圖4的附圖中，該圓柱體在其遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器11的端部具有球形的構(gòu)造16。在兩種情況中，超聲焊極9具有用于將超聲焊極9與超聲波發(fā)生器11 (在圖3、圖4和圖5中未示出)連接的容納件17。此外。兩個(gè)超聲焊極9具有例如用于合適的螺母扳手的容納部18，該螺母扳手用于將具有其設(shè)計(jì)成螺紋的容納部17的超聲焊極9旋擰到超聲波發(fā)生器11中。兩種類型的超聲焊極9在此尤其相對(duì)于較大的、也許撞擊超聲焊極9的干擾部分，例如像石塊或者樹枝來(lái)說(shuō)是非常堅(jiān)固的。這因此尤其被視為優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，其特別良好地適于在根據(jù)本發(fā)明的裝置7中的應(yīng)用。在圖5中示出的超聲焊極9在考慮到在抽吸管壁6中的安裝和考慮到密封的情況是非常有利的。其具有法蘭19。已經(jīng)在圖2中示出的密封件10布置在法蘭19和抽吸管壁8之間。在該密封件的外部可以配備示出的螺紋接合部20，從而使超聲焊極9密封地布置在抽吸管壁6的開口 8中。超聲焊極9也可以在運(yùn)行期間容易地觸及并且可以在需要時(shí)更換。
[0037]在此，超聲焊極9可以正面地受流或者如在圖2的原理性示出的圖示那樣側(cè)面地受流。在兩種情況中出現(xiàn)在超聲焊極9的區(qū)域中的腐蝕性磨損，由此損失質(zhì)量。由測(cè)量裝置13檢測(cè)到的、與超聲波發(fā)生器11連接的超聲焊極9的固有頻率因此相應(yīng)地提高。該提高的固有頻率是在超聲焊極9的區(qū)域中的變大的腐蝕性磨損以及間接地指出水輪機(jī)2的區(qū)域中的磨損的標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)水輪機(jī)(2)的組件(21，22)上的腐蝕性磨損的裝置(7)，具有: 1.1磨損體(9);以及 1.2測(cè)量裝置(13)，用于檢測(cè)在所述磨損體(9)上的磨損；其特征在于， 1.3所述磨損體(9)布置在穿流通過所述水輪機(jī)(2)的流體中； 1.4所述磨損體設(shè)計(jì)成超聲焊極(9)并且與超聲波發(fā)生器(II)連接，以及 1.5所述測(cè)量裝置(13)設(shè)計(jì)用于測(cè)量所述超聲焊極(9)的固有頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(7)，其特征在于，所述超聲焊極(9)突入到從所述水輪機(jī)(2)流出的流體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(7)，其特征在于，所述超聲焊極(9)設(shè)計(jì)成具有用于于所述超聲波發(fā)生器(11)連接的連接件(17)的圓柱形磨損體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置(7)，其特征在于，所述超聲焊極(9)在其遠(yuǎn)離所述超聲波發(fā)生器(11)的一側(cè)設(shè)計(jì)成球形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置(7)，其特征在于，所述超聲焊極(9)由鋼材料，尤其是由鉻鎳鋼或者鉻鎳鑰酸鋼制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置(7)，其特征在于，所述超聲焊極(9)由有色金屬，尤其是由鋁或銅合金制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置(7)，其特征在于，所述超聲焊極(9)至少部分地配置有硬材料涂層。
8.水力發(fā)電站(I),具有 8.1至少一個(gè)水輪機(jī)(2)，所述水輪機(jī)布置在流動(dòng)方向上看的所述水輪機(jī)(2)之前的壓力管道(4)和在流動(dòng)方向上看的所述水輪機(jī)(2)之后的抽吸管道(5)之間；以及 8.2至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于檢測(cè)腐蝕性磨損的裝置(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水力發(fā)電站(1)，其特征在于，所述裝置(7)的所述超聲焊極(9 )布置在所述抽吸管道(5 )中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水力發(fā)電站(1)，其特征在于，所述超聲焊極(9)穿過開口(8)伸入到所述抽吸管(5)中并且相對(duì)于所述開口(8)密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電站(1)，其特征在于，所述超聲焊極(9)布置在流體分配器(14)的下游。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電站(1)，其特征在于，所述超聲焊極(9)在由流體穿流的管段中在所述抽吸管(5)的內(nèi)部或者平行于所述抽吸管布置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的水力發(fā)電站(1)，其特征在于，所述管段在所述抽吸管(5)的內(nèi)部設(shè)成半管(15)，并且固定在所述抽吸管(5)的壁(6)上。
14.一種用于檢測(cè)在根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的水力發(fā)電站(I)中的腐蝕性磨損的方法，其特征在于，通過所述測(cè)量裝置(13)測(cè)量所述超聲焊極(9)的固有頻率，其中，基于在所述超聲焊極 (9 )上的材料削減而導(dǎo)致的提高的固有頻率被作為水力發(fā)電站 Cl)的水輪機(jī)(2)的組件(21，22)的增大的磨損的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，與所述磨損相關(guān)的測(cè)量信號(hào)被傳遞給遠(yuǎn)程管理裝置(30)。
【文檔編號(hào)】F03B11/00GK103620211SQ201380001797
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月20日
【發(fā)明者】阿克塞爾·克拉奇, 丹尼爾·克里斯特, 簡(jiǎn)·朔帕 申請(qǐng)人:福伊特專利公司