本發(fā)明專利涉及一種測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源的方法。

背景技術(shù)：

高水頭水輪機(jī)球閥采用分段壓力試驗(yàn)以檢驗(yàn)焊縫的焊接質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并消除焊接過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。在水壓試驗(yàn)過(guò)程中，球閥在高水壓作用下受力變形，球閥本體處于大變形、高應(yīng)力狀態(tài)，特殊工況中，在球閥內(nèi)部偶爾出現(xiàn)沉悶的“砰砰”聲。振動(dòng)源可能存在于球閥本體、或焊接焊縫、或悶頭筋板等，一旦出現(xiàn)此情況，如果是繼續(xù)水壓實(shí)驗(yàn)，則閥體可能發(fā)生永久的塑性變形，更嚴(yán)重的可能導(dǎo)致球閥漏水傷人或者球閥破壞而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,因此，鑒別出異響聲源是首要任務(wù)。

而目前傳統(tǒng)的通過(guò)噪聲計(jì)測(cè)量球閥不同位置噪聲值大小來(lái)判斷球閥噪聲源位置的方法，由于該方法受到環(huán)境噪聲的影響，其可靠性差，測(cè)量結(jié)果誤差大，無(wú)法準(zhǔn)確獲得異響聲源的位置，無(wú)法解決測(cè)量球閥內(nèi)部異響聲源的定位問(wèn)題。因此，開發(fā)出一種可靠性高、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的測(cè)量球閥內(nèi)部異響聲源的方法十分重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種安裝方便、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、可靠性高、安全、無(wú)污染的測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源的方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明為一種測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源的方法，其特征是：

1)根據(jù)水輪機(jī)球閥內(nèi)部筋板和法蘭數(shù)量，按照一個(gè)筋板一個(gè)測(cè)點(diǎn)原則，在筋板與法蘭處確定相對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)，并在球閥外側(cè)做相應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置標(biāo)記；

2)在標(biāo)記位置處安裝加速度傳感器，在球閥充滿水狀態(tài)下，在球閥外側(cè)測(cè)點(diǎn)上粘結(jié)絕緣膠帶，然后通過(guò)專用磁座將加速度傳感器固定到測(cè)點(diǎn)上，調(diào)整傳感器粘結(jié)角度，確保固定牢靠；

3)用屏蔽信號(hào)線將動(dòng)態(tài)信號(hào)采集儀與加速度傳感器連接；

4)調(diào)試儀器設(shè)備：?jiǎn)?dòng)計(jì)算機(jī)，開啟動(dòng)態(tài)測(cè)試信號(hào)采集儀，進(jìn)行傳感器靈敏度、通道、濾波、觸發(fā)條件、采集范圍等基本參數(shù)設(shè)置；

5)進(jìn)行信號(hào)采集，球閥開始水壓試驗(yàn)后，對(duì)球閥在不同水壓壓力下的聲響進(jìn)行監(jiān)測(cè)，捕捉“砰砰”異響聲信號(hào),動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析儀采用商業(yè)購(gòu)買的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)，包括采集儀、計(jì)算機(jī)硬件和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析軟件兩部分,動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析儀OR36具有8個(gè)通道，通頻響應(yīng)頻率范圍為0.5Hz-1000Hz，具備頻譜分析、功率譜分析、頻響函數(shù)分析、信號(hào)加窗、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本功能；

6)處理數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析儀OR36得到球閥在不同水壓壓力下的聲響過(guò)程，從而得到異響聲的時(shí)域頻譜圖，通過(guò)時(shí)域波形確認(rèn)出異響聲發(fā)生的先后順序，再通過(guò)振動(dòng)能量大小確認(rèn)出聲源位置，最先發(fā)生的、同時(shí)能量最大的測(cè)點(diǎn)為異響聲源。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

在現(xiàn)有的水輪機(jī)噪聲測(cè)量技術(shù)中，往往采用噪聲儀測(cè)量異響聲源的方法，其無(wú)法準(zhǔn)確獲得水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源的位置，無(wú)法解決球閥內(nèi)部異響聲源的定位問(wèn)題，這種測(cè)量技術(shù)方法已經(jīng)不能解決測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源定位問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源的方法。通過(guò)在球閥外部布置加速度傳感器，運(yùn)用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，得到球閥在不同水壓壓力下的聲響過(guò)程，從而得到異響聲的時(shí)域頻譜圖。通過(guò)時(shí)域波形確認(rèn)出異響聲發(fā)生的先后順序，再通過(guò)振動(dòng)能量大小確認(rèn)出聲源位置。本發(fā)明應(yīng)用能有效解決水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源定位問(wèn)題，可靠性高、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高。

本發(fā)明要解決的主要問(wèn)題有：

1、運(yùn)用該測(cè)量方法獲得球閥內(nèi)部響聲源的位置和頻譜；

2、大大提高響聲源位置測(cè)量結(jié)果的可靠性和精確度；

3、實(shí)現(xiàn)球閥水壓試驗(yàn)聲響過(guò)程監(jiān)測(cè)；

4、提高了測(cè)量過(guò)程對(duì)測(cè)試人員的安全性。

①工作原理：

球閥在高水壓的作用下發(fā)生變形，產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)本發(fā)明方法，利用加速度傳感器將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)入前置放大電路，信號(hào)經(jīng)過(guò)軟件處理后改善了信號(hào)的信噪比,然后再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，最后送入到動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析儀就能采集到球閥的“砰砰”異響聲信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示，并實(shí)現(xiàn)聲響監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是：安裝方便、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、安全、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

②工作過(guò)程：

水壓試驗(yàn)過(guò)程中，球閥產(chǎn)生變形，發(fā)生振動(dòng)，特殊工況下，球閥內(nèi)部偶爾出現(xiàn)沉悶的“砰砰”異響聲。通過(guò)本發(fā)明方法，首先，首在球閥充滿水狀態(tài)下，在球閥外側(cè)測(cè)點(diǎn)上粘結(jié)絕緣膠帶，然后通過(guò)專用磁座將加速度傳感器固定到測(cè)點(diǎn)上，調(diào)整傳感器位置，確保固定牢靠，然后將動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試儀與加速度傳感器連接，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試信號(hào)采集儀，設(shè)備調(diào)試完畢后，對(duì)球閥在不同水壓壓力下的聲響進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)信號(hào)分析軟件進(jìn)行時(shí)域頻譜分析，從而得到球閥在不同水壓壓力下的聲響過(guò)程，然后，通過(guò)時(shí)域波形確認(rèn)出振動(dòng)發(fā)生的先后順序，最后通過(guò)振動(dòng)能量大小確認(rèn)出振源位置。最先發(fā)生的同時(shí)能量最大的測(cè)點(diǎn)為異響聲源位置。

附圖說(shuō)明

圖1為測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源方法的球閥上游側(cè)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)位置圖；

圖2為測(cè)量水輪發(fā)電機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源方法的步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源的方法由以下主要部件組成：主要包括加速度傳感器1、專用磁座2和動(dòng)態(tài)信號(hào)采集儀3。

如圖2所示，本發(fā)明測(cè)量水輪機(jī)球閥內(nèi)部異響聲源方法具體包括以下步驟：

1)根據(jù)水輪機(jī)球閥內(nèi)部上下游各4個(gè)筋板和2個(gè)法蘭，確定相對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置和數(shù)量，并在球閥外側(cè)做相應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置標(biāo)記，上、下游測(cè)點(diǎn)各4個(gè)，上游側(cè)點(diǎn)分布如圖1所示；

2)在步驟1)的標(biāo)記點(diǎn)上安裝加速度傳感器。在球閥充滿水狀態(tài)下，在球閥外側(cè)測(cè)點(diǎn)上粘結(jié)絕緣膠帶，然后通過(guò)專用磁座將加速度傳感器固定到測(cè)點(diǎn)上，調(diào)整傳感器位置，確保固定牢靠；

3)用屏蔽信號(hào)線將動(dòng)態(tài)信號(hào)采集儀與加速度傳感器連接；

4)調(diào)試儀器設(shè)備。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，開啟動(dòng)態(tài)測(cè)試信號(hào)采集儀，進(jìn)行傳感器靈敏度、通道、濾波、觸發(fā)條件、采集范圍等基本參數(shù)設(shè)置；

5)進(jìn)行信號(hào)采集。球閥開始水壓試驗(yàn)后，對(duì)球閥在不同壓力下的聲響進(jìn)行監(jiān)測(cè)，捕捉“砰砰”異響聲源信號(hào)。動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析儀采用商業(yè)購(gòu)買的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析系統(tǒng)OR36，包括動(dòng)態(tài)采集儀、計(jì)算機(jī)(硬件)和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析軟件(軟件)兩部分。動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析儀至少應(yīng)具有8個(gè)通道，通頻頻率范圍至少為0.5Hz-1000Hz，具備頻譜分析、功率譜分析、頻響函數(shù)分析、信號(hào)加窗、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本功能。此案例上/下游側(cè)各4個(gè)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)信號(hào)分析軟件進(jìn)行時(shí)域分析，從而得到球閥在不同水壓壓力下的響聲過(guò)程；

6)對(duì)步驟5)中采集的聲響數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到“砰砰”異響聲的振動(dòng)信號(hào)時(shí)域圖。通過(guò)時(shí)域波形確認(rèn)出聲響發(fā)生的先后順序，再通過(guò)振動(dòng)能量大小確認(rèn)出振源位置。最先發(fā)生的、同時(shí)能量最大的測(cè)點(diǎn)為異響聲源。

本發(fā)明的測(cè)試運(yùn)用結(jié)果證明：

通過(guò)該測(cè)量方法，可準(zhǔn)確獲得球閥內(nèi)部“砰砰”異響聲源，實(shí)現(xiàn)球閥水壓過(guò)程中聲響監(jiān)測(cè)，解決了球閥內(nèi)部響聲源的定位分析問(wèn)題。降低了常規(guī)方法的長(zhǎng)周期，得到了測(cè)點(diǎn)的時(shí)域波形和振動(dòng)值等參數(shù)信息，對(duì)球閥噪聲故障分析具有重要的參考價(jià)值。該測(cè)量方法具有安裝方便、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、安全、環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛適用于水輪機(jī)運(yùn)行保障領(lǐng)域。