可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法

摘要

本发明公开了一种可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法，该系统包括由底到顶依次设置的数根支柱、设置在每根支柱上的隔振器和设置在所有隔振器上的弹簧基础平台；支柱用于支撑弹簧基础平台，每根支柱上设置至少4个隔振器；每根支柱上设置至少两个支架，支架顶部设置有与弹簧基础平台底面相接触的位移监测装置，位移监测装置用于采集形变信号；后台主机用于接收所有支架所采集到的形变信号，并将所有形变信号进行显示及储存。本发明的可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法中，在隔振器旁设置可采集弹簧基础平台位移变化所产生的支架，并将形变信号传输至后台主机以进行显示及储存，实现不同机组状态下的实时检测。

说明书

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法。

背景技术

核电汽轮机因蒸汽湿度大，对叶片冲击影响较高，故大多采用半速汽轮机设计，而该种设计使得体型庞大、重量高，同时工作频率要低于全速机为25Hz，又因传统汽轮机基础平台频率与25Hz接近，为了避免与汽轮机工作频率共振，故核电半速汽轮机多采用弹簧隔震器来支撑汽轮机基础平台，从而大大降低了基础平台的固有频率。从历史的运行情况来看，弹簧基础的安装好坏对汽轮机轴系中心以及机组运行的振动情况有较大的影响。

在目前的汽轮机检修过程中，维修人员会通过在弹簧隔震器上方增加金属垫片来调整汽轮机轴系中心，同时会对检修前后弹簧底部到基础平台之间的距离进行测量。然而以上两个操作仅仅针对于机组停运状态，基础平台载荷未发生变化。

机组运行期间，尤其是启停机和功率变化阶段，基础平台的负荷在逐渐发生变化，而该变化是尚没有任何监测手段，是维修人员了解机组特性的盲点。同时，当前通过测量弹簧底部到基础平台之间的距离监测基础平台变化的手段，尚无法满足实时监测的目的，无法准确捕捉基础平台载荷变化而引起的变形量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对以上缺陷，提供一种改进的可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法，用于机组运行期间基础平台变化的监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统，包括由底到顶依次设置的数根支柱、设置在每根支柱上的隔振器和设置在所有所述隔振器上的一弹簧基础平台；其中，所述支柱用于支撑所述弹簧基础平台，每根所述支柱上设置至少4个所述隔振器；每根所述支柱上设置至少两个支架，所述支架顶部设置有与所述弹簧基础平台底面相接触的位移监测装置，所述位移监测装置用于采集所述弹簧基础平台位移变化所产生的形变信号；所述核电厂弹簧基础平台系统还包括后台主机，用于接收所有所述支架所采集到的所述形变信号，并将所有所述形变信号进行显示及储存。

优选地，所述支架由底到顶依次包括基座、设置在所述基座上的支撑杆和设置在顶部的所述位移监测装置。

优选地，所述支撑杆上还设置延伸杆和用于将所述位移监测装置固定在所述支撑杆上的卡具。

优选地，所述基座为磁力座，所述支柱顶面为磁力材质。

优选地，所述位移监测装置包括位移采集模块和信号传输模块，所述后台主机包括信号接收模块、显示模块和存储模块；所述位移采集模块用于采集所述弹簧基础平台位移变化产生的形变信号，所述信号传输模块与所述位移传输模块相连接且将所述形变信号传输至所述后台主机的所述信号接收模块，所述显示模块与所述信号接收模块相连接并显示所述形变信号，所述存储模块用于存储所述形变信号。

优选地，所述位移采集模块为激光测距传感器。

优选地，所述核电厂弹簧基础平台系统还包括所述弹簧基础平台上承载的发电机、高中压缸、低压缸以及设置在所述弹簧基础平台周围的基础混凝土平台。

优选地，所述隔振器内设置弹性介质，所述弹性介质为弹簧、伸缩式液压缸中的至少一种。

优选地，所述隔振器为弹簧隔振器。

还提供一种可实时监测位移变化的方法，利用前述的核电厂弹簧基础平台系统系统执行如下步骤：

采集弹簧基础平台位移变化产生的形变信号；

将所述形变信号传输至后台主机；

显示所述形变信号；

存储所述形变信号。

实施本发明的有益效果是：本发明的可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法中，通过在隔振器旁设置可采集弹簧基础平台位移变化所产生的支架，并将支架所采集到的形变信号传输至后台主机以进行显示及储存，实现了汽轮机弹簧基础平台在不同机组状态下的实时检测，为基础平台变形情况的掌握提供了有效的数据支撑。本发明的可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法解决了传统测量工艺中无法实时监测的不足，同时弥补了国内对弹簧基础平台形变情况研究的空白。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一些实施例中核电厂弹簧基础平台系统的宏观结构示意图；

图2是本发明一些实施例中核电厂弹簧基础平台系统的侧面结构示意图；

图3A是图2中隔振器在一些实施例中的结构示意图；

图3B是图2中隔振器在另一些实施例中的结构示意图；

图4是图2中支架在一些实施例中的结构示意图；

图5是本发明一些实施例中工作原理图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1-5示出了本发明一些实施例中可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统，用于机组运行期间对弹簧基础平台100变化的监测。本发明实施例中可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统包括弹簧基础平台100、基础混凝土平台200、发电机(未图示)、高中压缸(未图示)、低压缸(未图示)以及后台主机300，其中，基础混凝土平台200设置在弹簧基础平台100周围，汽轮发电机、高中压缸、低压缸由弹簧基础平台100上承载，后台主机300设置在后台，供后台工作人员操作。

如图1和图2所示，本发明一些实施例中的可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统中，弹簧基础平台100处于基础混凝土平台200内部，基础混凝土平台200设置在弹簧基础平台100周围，二者的位置关系是嵌套关系。弹簧基础平台100上承载发电机、高中压缸、低压缸。

在一些具体实施例中，弹簧基础平台100长度约70m，宽约21m，总重量约7000t，包含1台高中压缸、3台低压缸、1台发电机以及基础混凝土平台200。弹簧基础平台10014个混凝土柱子上方的共90台弹簧隔振器20支撑。

结合图1-5所示，本发明一些实施例中可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统，在平台以下部分主要包括由底到顶依次设置的数根支柱10、设置在每根支柱10上的隔振器20和设置在所有隔振器20上的一弹簧基础平台100；其中，支柱10用于支撑弹簧基础平台100，每根支柱10上设置至少4个隔振器20；每个隔振器20周围设置至少两个支架30，支架30顶部设置有与弹簧基础平台100底面相接触的位移监测装置35，位移监测装置35用于采集弹簧基础平台100位移变化所产生的形变信号；核电厂弹簧基础平台系统还包括后台主机300，用于接收所有支架30所采集到的形变信号，并将所有形变信号进行显示及储存。

在一些具体实施方式中，实时监测核电厂弹簧基础平台位移变化的方法，其主要步骤有：

步骤一：逐一在每一个弹簧基础柱、即支柱10顶上方分散、均匀、对称架设至少4个以上支架30，每个支架30上的位移监测装置35，优选为位移传感器指向弹簧基础平台100底部；随后用后台主机300的显示模块302调试位移监测装置35可用。优选的，显示模块302为位移传感器调试屏。

步骤二：将位移监测装置35采集的数据，即形变信号通过无线传输功能与网关相连，随后通过Modbus协议传输至数据显示屏，即显示模块302，并存储至U盘中；

步骤三：将U盘数据导入后台主机300，根据需求筛选处不同时间段、不同时间间隔的数据分析弹簧基础的变化情况。

结合图2所示，支柱10用于支撑弹簧基础平台100，支柱10的数量为数根，每根支柱10上设置至少4个隔振器20，在支柱10上均匀分布。

支柱10的形状可以为常见的形状，在一些实施例中，支柱10呈T字形。可以理解地，支柱10的形状还可以为其他形式，此处不做具体限制，只要可以实现相关功能即可。

隔振器20设置在支柱10上，隔振器20的数量为数根，每根支柱10上设置至少4个隔振器20，每根支柱10上设置至少两个支架30。弹簧基础平台100设置在所有隔振器20上，每个隔振器20周围设置至少两个支架30。

在一些实施例中，隔振器20内设置弹性介质，弹性介质为弹簧、伸缩式液压缸中的至少一种。可以理解地，隔振器20内弹性介质还可以为其他形式，此处不做具体限制，只要可以实现弹性功能即可。优选地，隔振器20为弹簧隔振器。结合图3A和3B所示，弹簧隔振器上弹簧的数量也不做限制，可以是4组弹簧、6组弹簧，根据具体需求进行设置。

支架30设置在隔振器20周围。支架30顶部设置有与弹簧基础平台100底面相接触的位移监测装置35，位移监测装置35用于采集弹簧基础平台100位移变化所产生的形变信号。

结合图2和图4所示，支架30由底到顶依次包括基座31、设置在基座31上的支撑杆32、延伸杆34、卡具33和设置在支撑杆32顶部的位移监测装置35。

基座31为磁力座，支柱10顶面为磁力材质。在一些实施例中，磁力座基座31吸在隔振器20所在支柱10顶端的磁力材质上，这样设置的好处是，可以增加稳定性。

在一些实施例中，支撑杆32上直接连接位移监测装置35。

优选地，支撑杆32上还设置延伸杆34和用于将位移监测装置35固定在支撑杆32上的卡具33。

结合图4和5所示，位移监测装置35包括位移采集模块351和信号传输模块352，后台主机300包括信号接收模块301、显示模块302和存储模块303；位移采集模块351用于采集弹簧基础平台100位移变化产生的形变信号，信号传输模块352与位移传输模块相连接且将形变信号传输至后台主机300的信号接收模块301，显示模块302与信号接收模块301相连接并显示形变信号，存储模块303用于存储形变信号。

优选地，位移采集模块351为激光测距传感器，其性能参数如表1所不。

表1：激光测距传感器性能参数表

这样设置的好处是，采用的激光测距传感器相较传统测量方式大大提高了测量精度，提高了数据的可靠性和有效性。在一些实施例中，位移采集模块351，即激光测距传感器将采集到的4～20mA的形变信号传输至节点，单个节点可同时接入4路位移采集模块351发出的形变信号；节点在与网关通过无线连接；形变信号经信号传输模块352、信号接收模块301传至后台主机300，显示模块302和存储模块303与网关通过传输协议连通，并最终将数据显示及存储下来。这样的好处是，采用的无线传输及储存系统，相较传统的多次爬竖梯测量方式，大大降低了人力成本及作业风险。

以下结合图1-5对本发明一些实施例中可实时监测位移变化方法的具体步骤进行说明。本发明实施例中，可实时监测位移变化的方法利用前述的核电厂弹簧基础平台系统系统执行如下步骤：

采集弹簧基础平台100位移变化产生的形变信号；

将形变信号传输至后台主机300；

显示形变信号；

存储形变信号。

在一些具体实施方式中，可实时监测位移变化方法主要步骤有：

步骤一：逐一在每一个弹簧基础柱、即支柱10顶上方分散、均匀、对称架设至少4个以上支架30，每个支架30上的位移监测装置35，优选为位移传感器指向弹簧基础平台100底部；随后用后台主机300的显示模块302调试位移监测装置35可用。优选的，显示模块302为位移传感器调试屏。

步骤二：将位移监测装置35采集的数据，即形变信号通过无线传输功能与网关相连，随后通过Modbus协议传输至数据显示屏，即显示模块302，并存储至U盘中；

步骤三：将U盘数据导入后台主机300，根据需求筛选处不同时间段、不同时间间隔的数据分析弹簧基础的变化情况。

在整个数据采集、传输及获取的全流程中，需要的设备主要由以下几个：

最后将采集的数据导入EXCEL表格中，得出不同时间下相应弹簧支柱10顶部基础平台的变化情况，并将各个点连接为弹簧基础的变化曲线。

从本次监测的数据可看出，该测点处汽轮发电机基础弹簧表现一些显著的变化特征：

1、轴封及真空投运后，弹簧压缩，至冲转前稳定且达到最大0.20mm左右；

2、随着机组冲转至并网，弹簧开始伸长，但因为时间较短，变化量很小；

3、机组并网后，弹簧伸长较快，且随功率变化而伸长量变大，到功率稳定时伸长量也基本稳定，到250MW时较最初变化0.06mm左右；

4、随着机组继续升功率，弹簧继续伸长，至790MW时较最初变化0.40mm左右；

5、最终随着机组到达满功率，弹簧较最初状态伸长0.55mm左右。

实施本发明实施例中可实时监测位移变化的核电厂弹簧基础平台系统及方法，可掌握了从汽轮发电机基础平台自主盘车投运后直至机组满功率期间的变化情况，进一步掌握了基础平台载荷在机组上行期间变化规律，从而可根据大修期间的基础平台的状态推导处该机组运行期间的基础平台状态，以便提高机组运行稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。