一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置 |
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| 申请号 | CN202311756210.9 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117869358A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 中核国电漳州能源有限公司; 福建福清核电有限公司; | 发明人 | 袁潮潋; 肖波; 江振标; 沈玉仙; 江腊涛; 余作长; 田涛; 陈彰桥; 徐强; 毛立华; 刘华刚; 蒋维; 刘峰; 刘星; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 湍流 强度监测及调节领域，具体涉及一种液 力 耦合器 腔体油液湍流强度监测及调节装置，该装置中，监测系统与液力耦合器调速系统、控制系统连接，用于采集液力耦合器调速系统的腔体内部的油液工作参数信息；控制系统与监测系统、 传动系统 连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度 阈值 时，生成调速 信号 ；传动系统与液力耦合器调速系统连接，传动系统接收控制系统的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统的腔体内部 传动油 液的充液率。本发明装置能够有效降低湍流 能量 ，同时减少系统能量耗散。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，其特征在于，所述装置包括：监测系统、控制系统(5)、传动系统(4)、液力耦合器调速系统(2)；监测系统与液力耦合器调速系统(2)、控制系统(5)连接，用于采集液力耦合器调速系统(2)的腔体内部的油液工作参数信息，将油液工作参数信息传输至控制系统(5)；控制系统(5)与监测系统、传动系统(4)连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度阈值时，生成调速信号，将调速信号传递至传动系统(4)；传动系统(4)与液力耦合器调速系统(2)连接，传动系统(4)接收控制系统(5)的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统(2)的腔体内部传动油液的充液率。 |
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| 说明书全文 | 一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置技术领域[0001] 本发明属于湍流强度监测及调节领域，具体涉及一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置。 背景技术[0002] 作为核/火电站主给水泵的核心调速装置，液力耦合器具有平稳启动、无极调速、减缓设备冲击扭振、改善传动品质等优点。作为一种典型调速装置，它主要依靠叶轮中液体的动能来传递动力，可在维持输入转速不变的情况下，通过改变工作腔内充液率来调节输出转速，最终达到调节给水流量的目的。 [0003] 湍流能量大小随着内部充液率的改变而出现规律变化，整体随充液率降低而使湍流动能增强，由于内部油液运动常常为两相流以及湍流运动，某些工况条件下，其内部会出现较大的湍流能量损耗，导致其整体传动效率下降，使得整个装置出现较多能量消耗与浪费。 [0004] 因此，亟待开发一种在目标给水流量范围内对内部腔体的湍流能量进行监测与精调的装置，能够提高电站给水泵液力耦合器的使用效率、降低其运行损耗。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，该装置能够对腔体内部湍流能量进行监测，对湍流能量的大小进行判断，并通过调节勺管改变腔体内充液量使得其内部流态发生改变，降低其湍流能量，同时减少系统能量耗散。 [0006] 实现本发明目的的技术方案： [0007] 一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，所述装置包括：监测系统、控制系统、传动系统、液力耦合器调速系统；监测系统与液力耦合器调速系统、控制系统连接，用于采集液力耦合器调速系统的腔体内部的油液工作参数信息，将油液工作参数信息传输至控制系统；控制系统与监测系统、传动系统连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度阈值时，生成调速信号，将调速信号传递至传动系统；传动系统与液力耦合器调速系统连接，传动系统接收控制系统的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统的腔体内部传动油液的充液率。 [0008] 所述油液工作参数信息包括流体两相含量数据、湍流速度矢量数据。 [0009] 所述控制系统将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值具体为：控制系统接收监测系统所测得的流体两相含量数据、湍流速度矢量数据，基于湍流强度公式以及雷诺数计算公式得到监测点位置在测试时段内的湍流强度，将该测点某一时段湍流强度变化历程记录并进行拟合得出湍流强度特征值，同理得出其余测点的湍流强度特征值，将得出的所有测点湍流强度特征值进行比较，筛选出湍流强度特征值最大值。 [0010] 所述监测系统包括信号接收端、监测器，监测器置于液力耦合器调速系统内，监测器与信号接收端连接，信号接收端与控制系统连接，监测器采集液力耦合器调速系统的腔体内部的油液工作参数信息，将采集的油液工作参数信息传输至信号接收端，信号接收端将采集的数据传输至控制系统。 [0011] 所述监测器包括两相流传感器、速度矢量传感器、信号发射端，两相流传感器、速度矢量传感器分别与信号发射端连接，两相流传感器用于采集流体两相含量数据，并将采集的流体两相含量数据传输至信号发射端，速度矢量传感器用于采集湍流速度矢量数据，并将采集的湍流速度矢量数据传输至信号发射端，信号发射端接收两相流传感器和速度矢量传感器采集的数据，将采集的数据传输至信号接收端，信号接收端将采集的数据传输至控制系统。 [0012] 所述监测系统还包括信息采集装置，两相流传感器、速度矢量传感器分别与信息采集装置连接，两相流传感器、将采集的流体两相含量数据传输至信息采集装置，速度矢量传感器将采集的湍流速度矢量数据传输至信息采集装置，信息采集装置接收两相流传感器和速度矢量传感器采集的数据，对数据进行分类与储存。 [0013] 所述传动系统包括电机、油泵、液压伸缩杆，电机、油泵、液压伸缩杆依次连接，电机与控制系统，接收控制系统的调速信号，根据调速信号经油泵调节液压伸缩杆的伸缩量。 [0014] 所述液力耦合器调速系统包括泵轮、涡轮、涡轮罩、传动油液、输入轴、输出轴、勺管装置，泵轮、涡轮、传动油液位于液力耦合器调速系统的腔体内部，输入轴与泵轮连接，涡轮与输出轴连接，泵轮和涡轮内设有叶片，液力耦合器调速系统工作时由输入轴、泵轮组件带动传动油液做离心运动，传动油液动能增加并带动涡轮、输出轴组件转动，传动油液动能耗散后进入泵轮再次做功，循环往复；涡轮罩位于液力耦合器调速系统的腔体外部，勺管装置置于传动油液内，勺管装置内设有流道，勺管装置与液压伸缩杆连接，通过调节液压伸缩杆的伸缩量来调节勺管装置与涡轮罩的相对位置，进而改变传动油液充液率。 [0015] 所述输入轴与泵轮配合端面采用花键结构，涡轮与输出轴配合端面采用花键结构。 [0016] 所述监测器通过固定螺栓固定连接于液力耦合器调速系统的泵轮与涡轮上。 [0017] 本发明的有益技术效果在于： [0018] 1、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，结构简单，操作方便、性能可靠，整体布局合理，不会产生附加扰动，能够很好的保证调节的准确性。 [0019] 2、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置的监测系统采用速度矢量传感器以及两相流传感器获取腔体内湍流动能强度，可精确得出腔体内外缘湍流强度分布特征。 [0020] 3、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置通过传动系统对勺管装置进行控制，可以对腔体内部充液率进行更加准确的调节。 [0021] 4、本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置通过监测器中速度矢量传感器对内部湍流速度进行探测，采集湍流强度信息；通过监测器信号发射端将采集数据以无线信号的形式传输，由信号接收端接收；监测器整体尺寸较小，对于腔体内部油液流动的扰动较小。通过较小的监测器体积并依靠无线信号进行数据传输，减少对腔体内流体的扰动。 [0023] 图1为本发明所提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置结构示意图； [0024] 图2为本发明所提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置中监测器的结构示意图。 [0025] 图中：1、信号接收端；2、液力耦合器调速系统；2‑1、泵轮；2‑2、涡轮；2‑3、涡轮罩；2‑4、传动油液；2‑5、输入轴；2‑6、输出轴；2‑7、勺管装置；3、监测器；3‑1、固定螺栓；3‑2、两相流传感器；3‑3、速度矢量传感器；3‑4、信号发射端；3‑5、信息采集装置；4、传动系统；4‑1电机；4‑2油泵；4‑3液压伸缩杆；5、控制系统。 具体实施方式[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 [0027] 如图1所示，本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，包括：监测系统、控制系统5、传动系统4、液力耦合器调速系统2等四大模块。 [0028] 监测系统与液力耦合器调速系统2、控制系统5连接，用于采集液力耦合器调速系统2的腔体内部的油液工作参数信息，将油液工作参数信息传输至控制系统5；油液工作参数信息包括流体两相含量数据、湍流速度矢量数据。 [0029] 控制系统5与监测系统、传动系统4连接，用于接收监测系统采集的油液工作参数信息，将工作参数信息转化为湍流强度特征值，并筛选出湍流强度特征值最大值，当湍流强度特征值最大值大于设定湍流强度阈值时，生成调速信号，将调速信号传递至传动系统4。 [0030] 传动系统4与液力耦合器调速系统2连接，传动系统4接收控制系统5的调速信号，根据调速信号调节液力耦合器调速系统2的腔体内部传动油液的充液率。 [0031] 监测系统用于采集、传输油液工作参数，包括采集湍流强度的监测器3与信号接收端1。监测器3置于液力耦合器调速系统2内，监测器3与信号接收端1连接，信号接收端1与控制系统5连接，监测器3采集液力耦合器调速系统2的腔体内部的油液工作参数信息，将采集的油液工作参数信息传输至信号接收端1，信号接收端1将采集的数据传输至控制系统5。 [0032] 如图2所示，监测器3包括两相流传感器3‑2、速度矢量传感器3‑3、信号发射端3‑4、信息采集装置3‑5。两相流传感器3‑2、速度矢量传感器3‑3分别与信号发射端3‑4、信息采集装置3‑5连接，两相流传感器3‑2用于采集流体两相含量数据，并将采集的流体两相含量数据分别传输至信号发射端3‑4和信息采集装置3‑5，速度矢量传感器3‑3用于采集湍流速度矢量数据，并将采集的湍流速度矢量数据分别传输至信号发射端3‑4和信息采集装置3‑5，信号发射端3‑4接收两相流传感器3‑2和速度矢量传感器3‑3采集的数据，将采集的数据传输至信号接收端1，信号接收端1将采集的数据传输至控制系统5；信息采集装置3‑5接收两相流传感器3‑2和速度矢量传感器3‑3采集的数据，对数据进行分类与储存。 [0033] 监测器3通过固定螺栓3‑1固定于液力耦合器泵轮2‑1与涡轮2‑2上。 [0034] 工作过程中通过两相流传感器3‑2采集流体两相含量数据，通过速度矢量传感器3‑3采集湍流速度矢量数据，通过信号发射端3‑4传输所采集数据，通过信息采集装置3‑5对所得数据进行分类与储存。 [0035] 控制系统5用于接收湍流强度监测系统采集的信息，控制系统接收监测系统所测得的流体速度以及含量等数据，基于湍流强度公式以及雷诺数计算公式可得监测点位置在测试时段内的湍流强度，将该测点某一时段湍流强度变化历程记录并进行拟合得出特征值，同理其余测点测试方法与该点类似，得出所有测点湍流强度特征值并进行比较，筛选出最大值，当其大于所设定湍流强度阈值时，生成调速信号，将调速信号传递至传动系统4调节油量实现调速。信号接收端1通过数据传输线与控制系统5连接，通过控制系统5预设的联锁控制程序对液力耦合器传动系统动作进行调节，进而调节液力耦合器调速系统的工作状态。 [0036] 传动系统4接收来自控制系统5的工作指令，传动系统4内设有电机4‑1、油泵4‑2、液压伸缩杆4‑3结构，电机4‑1、油泵4‑2、液压伸缩杆4‑3依次连接，电机4‑1与控制系统5，接收控制系统5的调速信号，根据调速信号经油泵4‑2调节液压伸缩杆4‑3的伸缩量。 [0037] 液力耦合器调速系统2用于电站给水泵调速，包括泵轮2‑1、涡轮2‑2、涡轮罩2‑3、输入轴2‑5、输出轴2‑6、勺管装置2‑7以及传动油液2‑4。泵轮2‑1、涡轮2‑2、传动油液2‑4位于液力耦合器调速系统2的腔体内部，输入轴2‑5与泵轮2‑1配合端面采用花键结构，涡轮2‑2与输出轴2‑6配合端面采用花键结构，泵轮2‑1和涡轮2‑2内设有叶片。液力耦合器调速系统工作时由输入轴2‑5、泵轮2‑1组件带动传动油液2‑4做离心运动，传动油液2‑4动能增加并带动涡轮2‑2、输出轴2‑6组件转动，传动油液2‑4动能耗散后进入泵轮2‑1再次做功，循环往复。 [0038] 涡轮罩2‑3位于液力耦合器调速系统2的腔体外部，勺管装置2‑7置于传动油液2‑4内，勺管装置2‑7与液压伸缩杆4‑3连接，可通过液压伸缩杆4‑3的伸缩调节勺管装置2‑7与涡轮罩2‑3的相对位置，勺管装置2‑7内设有流道，其伸进涡轮罩2‑3越深，液力耦合器调速系统内传动油液2‑4的充液量越低，反之越高。 [0039] 液力耦合器调速系统依靠传动油液进行传动，通过改变传动油液2‑4充液率，可改变涡轮转速，达到对输出轴调速的目的。 [0040] 采用本发明提供的一种液力耦合器腔体油液湍流强度监测及调节装置，进行液力耦合器腔体油液湍流强度的监测及调节，包括以下步骤： [0041] 步骤1，将监测器3安装在泵轮2‑1与涡轮2‑2的腔体内，并安装信号接收端1、传动系统4以及控制系统5。 [0042] 步骤2，启动液力耦合器调速系统。 [0043] 步骤3，通过监测器3监测液力耦合器腔体内部湍流能量数据，通过信号接收端1对来自监测器3的无线信号进行接收，并通过控制系统5对湍流能量大小进行记录与分析。 [0044] 步骤4，根据湍流能量分析结果，通过控制系统5对传动系统4进行控制。 [0045] 步骤5，通过传动系统4对勺管装置2‑7进行控制，调节其伸进量，改变液力耦合器腔体内部传动油液2‑4充液率。 [0046] 步骤6，重复步骤3、步骤4与步骤5，直至腔体内湍流动能下降到目标范围。 [0047] 上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。 |
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