一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置的制作方法

本技术涉及一种振动位移监测装置，属于水轮发电机组振动监测，尤其涉及一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置。

背景技术：

1、大型水轮发电机工作时，定子端部受交变电磁力作用而持续振动，长期的振动幅值过大可能造成发电机定子绕组端部紧固结构逐渐松动、线棒绝缘磨损，还可能因机械疲劳引起股线断裂，更严重时可能引发端部相间短路事故；为避免前述故障或隐患，对于定子端部的振动状态进行监测十分必要。

2、申请号为202411843029.6，申请日是2024年12月13日的中国专利公开了一种水轮机运行状态智能监测系统，包括数据采集、实时数据推送、数据存储、状态评估与人机交互模块。数据采集模块利用多种传感器采集振动、摆度、压力脉动、键相信息；实 时 数 据 推送 模 块 区 分 数 据 类 型 分 别 用websocket和http协议推送；数据存储模块采用redis和mysql双层架构；状态评估模块构建评估指标体系，用熵权法和改进层次分析法确定权重，经劣化度分析和模糊综合评估确定运行状态；人机交互模块展示监测数据与评估结果，提供实时监测、数据查询和状态评估界面，虽然该设计采用dp型地震式低频振动传感器对定子端部的振动信号进行采集以判断定子端部的振动状态，但仍具有以下缺陷：

3、dp型地震式低频振动传感器属于电类传感器，在水轮机的高电压、强电磁场的环境会受到干扰，可能产生放电情况，导致dp型地震式低频振动传感器对于定子端部的振动测量不准确。

4、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术中存在的在高电压、强电磁场的环境中易受干扰的缺陷与问题，提供一种在高电压、强电磁场的环境不受干扰的抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置。

2、为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：

3、一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置，所述装置包括信号感知单元、解调单元与信号处理单元；

4、所述信号感知单元包括多个光纤光栅加速度传感器，多个光纤光栅加速度传感器间隔分布于水轮机组定子端部的侧围上；

5、多个光纤光栅加速度传感器的输出端都与解调单元的输入端信号连接，所述解调单元的输出端与信号处理单元的输入端信号连接。

6、所述光纤光栅加速度传感器包括壳体与拾振结构，所述拾振结构位于壳体内部，所述壳体的一面与水轮机组定子端部的一端连接。

7、所述拾振结构包括基座、第一l型梁与质量块；

8、所述基座的中部与柔性铰链的底部连接，所述柔性铰链的顶部与质量块的底部连接，所述质量块的顶部设置有质量槽，所述质量槽的底部与光纤的中部连接；

9、所述基座的一侧与第一l型梁的底部连接，所述第一l型梁的顶部设置有第一梁槽，所述第一梁槽的高度与质量槽的高度相同，所述第一梁槽与光纤的一端连接；

10、所述光纤位于质量槽与第一梁槽之间的部位上设置有第一光纤光栅。

11、所述柔性铰链的中部为弹性部，所述弹性部的两侧都为内凹结构，所述内凹结构为向弹性部中线方向凹陷的圆弧型；所述弹性部中部的宽度小于弹性部顶部的宽度，所述弹性部中部的宽度小于弹性部底部的宽度。

12、所述拾振结构包括第二l型梁，所述第二l型梁的底部与基座的另一侧连接，所述第二l型梁与第一l型梁沿基座对称分布；

13、所述第二l型梁的顶部设置有第二梁槽，所述第二梁槽与第一梁槽的高度相同，所述第二梁槽与光纤的另一端连接；

14、所述光纤位于质量槽与第二梁槽之间的部位上设置有第二光纤光栅。

15、所述光纤光栅加速度传感器包括十一号传感器、十二号传感器、十三号传感器、十四号传感器、十五号传感器、十六号传感器、二十一号传感器、二十二号传感器、二十三号传感器、二十四号传感器、二十五号传感器、二十六号传感器。

16、所述十一号传感器、十二号传感器、十三号传感器、十四号传感器、十五号传感器、十六号传感器间隔分布于水轮机组定子端部的顶部侧围上；

17、所述二十一号传感器、二十二号传感器、二十三号传感器、二十四号传感器、二十五号传感器、二十六号传感器间隔分布于水轮机组定子端部的底部侧围上。

18、所述十一号传感器、十二号传感器、十三号传感器与第一通道的输入端信号连接，所述第一通道的输出端与解调单元的输入端信号连接；

19、所述十四号传感器、十五号传感器、十六号传感器与第二通道的输入端信号连接，所述第二通道的输出端与解调单元的输入端信号连接；

20、所述二十一号传感器、二十二号传感器、二十三号传感器与第三通道的输入端信号连接，所述第三通道的输出端与解调单元的输入端信号连接；

21、所述二十四号传感器、二十五号传感器、二十六号传感器与第四通道的输入端信号连接，所述第四通道的输出端与解调单元的输入端信号连接。

22、所述光纤光栅加速度传感器的底部与水轮机组定子端部的侧围之间设置有环氧树脂胶。

23、所述光纤光栅加速度传感器的顶部与绝缘玻璃丝带的中部连接，绝缘玻璃丝带的两端与水轮机组定子端部的侧围连接。

24、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

25、1、本实用新型一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置中，所述装置包括信号感知单元、解调单元与信号处理单元，信号感知单元包括多个光纤光栅加速度传感器，多个光纤光栅加速度传感器间隔分布于水轮机的定子端部上，多个光纤光栅加速度传感器都与解调单元信号连接，解调单元与信号处理单元信号连接，应用时，定子端部的振动信号由多个光纤光栅加速度传感器感知后传输至解调单元，再由解调单元对振动信号进行解调以获得解调信号，然后由信号处理单元依据解调信号得到定子端部的多个振动信号的频率以及位移值，本实用新型的优点还包括：

26、第一点：光纤光栅加速度传感器能对定子端部的振动信号进行监测；

27、第二点：光纤光栅加速度传感器不受高电压、强电磁场的环境的干扰，故对于振动信号的测量较为准确；

28、第三点：通过多个光纤光栅加速度传感器同时对定子端部的振动信号进行测量，故对于定子端部的测量较为全面；

29、因此，本实用新型在高电压、强电磁场的环境不受干扰，且对于振动信号的测量较为准确。

30、2、本实用新型一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置中，所述光纤光栅加速度传感器包括壳体与拾振结构，拾振结构包括第一l型梁、第二l型梁、柔性铰链、质量块与光纤，光纤沿第一l型梁、质量块、第二l型梁的顶部的水平方向固定，光纤光栅位于第一l型梁、质量块、第二l型梁之间，应用时，柔性铰链易产生弹性变形，当定子端部振动时，柔性铰链与质量块在自身惯性的作用下与定子端部产生相对位移，从而拉伸和压缩光纤光栅，以使光纤光栅产生振动光信号；建立振动信号中的振动加速度与振动光信号的中心波长漂移量之间的线性关系后，通过振动光信号的中心波长漂移量即可获得定子端部的振动加速度，本实用新型的优点还包括：

31、第一点：采用柔性铰链作为弹性元件，柔性铰链中间最薄处易于产生弹性变形，测量时具有无摩擦、无磨损、灵敏性高的优点；

32、第二点：柔性铰链采用一体化结构设计，其固有频率较高，有助于拓宽传感器的频率范围；

33、第三点：质量块可以使两只光纤光栅产生方向相反、大小相同的应变，通过已公开的解调方法，可以在提高灵敏度的同时实现温度补偿效果；

34、因此，本实用新型的测量灵敏度较高。

35、3、本实用新型一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置中，所述光纤光栅加速度传感器有十二只，六只光纤光栅加速度传感器间隔六十度分布于定子端部顶部侧围，六只光纤光栅加速度传感器间隔六十度分布于定子端部底部侧围，应用时，多只光纤光栅加速度传感器间隔六十度分布于定子端部的顶部、底部侧围上，以同时测量定子端部多个方向上的振动信息，介于定子的体积较大，顶部与底部的振动可能会出现不平衡的现象，故在定子端部的顶部与底部对称地布置多只光纤光栅，以更加全面地捕捉定子端部的振动信号。因此，本实用新型对于振动信号的测量较为全面。

36、4、本实用新型一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置中，每三个相邻的光纤光栅加速度传感器依次通过第一通道、第二通道、第三通道与第四通道与解调单元信号连接，应用时，每个通道分配三个相邻的光纤光栅加速度传感器，二者之间使用1分4的光纤分路器进行连接，即三个光纤光栅加速度传感器的振动光信号合并至一个通道进行传输，不仅有效减少了通道（普通单模光纤）的数量，还大幅提高通道的传输容量，且三个光纤光栅加速度传感器的振动光信号的光谱不会重叠。因此，本实用新型的通道的传输容量较高。

37、5、本实用新型一种抗电磁干扰的水轮机组定子端部振动位移监测装置中，所述光纤光栅加速度传感器通过环氧树脂与定子端部粘贴固定，光纤光栅加速度传感器还可通过绝缘玻璃丝带进行二次捆绑固定，应用时，通过环氧树脂胶与绝缘玻璃丝带对光纤光栅加速度传感器进行固定，以防止光纤光栅加速度传感器在水轮发电机组运行过程中掉落，以使光纤光栅加速度传感器能长期稳定地对定子端部的振动信号进行测量。因此，本实用新型的稳定性较好。