一種水輪機(jī)葉片裂紋檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)葉片裂紋檢測裝置，屬于水輪機(jī)檢測技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]水輪機(jī)是集水、機(jī)、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(jī)組中極為關(guān)鍵的設(shè)備，其健康狀態(tài)將直接影響整個(gè)水輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。水輪機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)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(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)異常震動，其中水輪機(jī)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(jì)運(yùn)行。
[0003]中國發(fā)明專利ZL201420080423.4公開了一種基于超聲波檢測的水輪機(jī)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(shí)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(shí)際檢測效果，再者其超聲波傳感器三個(gè)兩兩相距20cm，不利于對產(chǎn)生裂紋的情況進(jìn)行檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種水輪機(jī)葉片裂紋檢測裝置，該水輪機(jī)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(jī)控制自動進(jìn)行點(diǎn)位跟蹤，能準(zhǔn)確查找裂紋大致范圍。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明提供的一種水輪機(jī)葉片裂紋檢測裝置，包括超聲傳感器和單片機(jī)；所述超聲傳感器數(shù)量為三個(gè)，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(jī)，三個(gè)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(yùn)算放大器；所述三個(gè)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(jī)和縱軸電機(jī)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(jī)為Atmegal6單片機(jī)。
[0008]所述儀表放大器為INA128儀表放大器；所述運(yùn)算放大器為雙運(yùn)放LM833N運(yùn)算放大器。
[0009]還包括聲光報(bào)警裝置連接至單片機(jī)。
[0010]橫軸電機(jī)和縱軸電機(jī)的驅(qū)動電路連接至單片機(jī)，電機(jī)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(jī)。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于: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(jī)控制自動進(jìn)行點(diǎn)位跟蹤，能準(zhǔn)確查找裂紋大致范圍；②可以實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測，安裝和檢測都很方便。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1的側(cè)視圖；
[0015]圖3是本發(fā)明連接示意圖；
[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(bào)警電路圖。
[0021]圖中:1_傳感器，2-云臺，3-橫軸電機(jī)，4-縱傳動軸，5-縱軸電機(jī)，6-底座。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(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(jī)葉片裂紋檢測裝置，包括超聲傳感器I和單片機(jī)；所述超聲傳感器I數(shù)量為三個(gè)，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(jī)，三個(gè)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(yùn)算放大器；所述三個(gè)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(jī)3和縱軸電機(jī)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(jī)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(qiáng)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(gè)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(gè)步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成云臺對三個(gè)探頭的中心點(diǎn)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(diǎn)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(jī)為Atmegal6單片機(jī)。
[0027]所述儀表放大器為INA128儀表放大器；所述運(yùn)算放大器為雙運(yùn)放LM833N運(yùn)算放大器。
[0028]還包括聲光報(bào)警裝置連接至單片機(jī)。
[0029]橫軸電機(jī)3和縱軸電機(jī)5的驅(qū)動電路連接至單片機(jī)，電機(jī)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(jī)。
[0031]如圖4所示，信號處理部分首先由分為3個(gè)獨(dú)立的處理支路，每一路對應(yīng)一個(gè)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?250kHz的信號，該信