一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置及其方法

摘要

本发明涉及一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置及其方法，包括叶轮，叶轮上设有若干叶片；所述叶片叶缘部设有槽孔，槽孔中精密安装有高精度光电传感器；所述高精度光电传感器内设有显示模块、报警模块、单片机、间隙测量模块、电池驱动模块；所述显示模块、报警模块、间隙测量模块与单片机连接，电池驱动模块与显示模块、报警模块、间隙测量模块、单片机连接；通过本发明，通过高精度光电传感器来进行对叶片间隙的实时监控，规避了传统测量方法需要大量人力物力以及需要停机测量的缺点，实时监控叶片间隙可以及时发现并且制止机组故障的发生，对泵站安全运行具有重大意义。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置及其方法，属于水利工程领域。

背景技术

泵站故障诊断与检测一直都是泵站运行中的重点与难点，而叶片间隙过大或过小会引起泵机组不同情况的故障，叶片间隙过大，间隙泄漏量越多，会引起液流在叶片上发生脱流，在叶尖处会形成涡流，从而造成泵内流动损失增大，同时升力急剧上升，水泵扬程显著降低，叶片间隙过小可能会引起碰壳，造成水泵内部损坏，因此定期对水泵叶片间隙的测量是十分有必要的。

传统的水泵叶片间隙测量方法一般为停机人工测量，该方法费时费力，效率不高且误差较大，本发明基于高精度光电传感器，可实现对叶片间隙实时监控测量，具有省时省力、安全高效的优点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置及其方法。

本发明的技术方案是：一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置，包括叶轮，叶轮上设有若干叶片；其特征是，所述叶片叶缘部设有槽孔，槽孔中精密安装有高精度光电传感器；

所述高精度光电传感器内设有显示模块、报警模块、单片机、间隙测量模块、电池驱动模块；

所述显示模块、报警模块、间隙测量模块与单片机连接，电池驱动模块与显示模块、报警模块、间隙测量模块、单片机连接；

间隙测量模块用于对叶片间隙进行检测，并且反馈给单片机，通过显示模块显示叶片间隙值，实现对叶片间隙的实时监控；单片机内保存有预先设置好的叶片间隙偏离正常值，在叶片间隙偏离预先设置好的叶片间隙偏离正常值，单片机向报警模块发出报警指令，启动报警模块；

所述电池驱动模块为显示模块、报警模块、单片机、间隙测量模块提供电源。

所述槽孔的深度为21mm，长度为8mm，高度为5mm。

所述高精度光电传感器在槽孔内的安装精度达到一丝，即0.01mm。

所述高精度光电传感器在槽孔中使用透明PET塑料密封。

所述透明PET塑料为使用抗热增强处理后的透明PET塑料。

所述单片机为STM32F407单片机。

所述叶片的数量为3个。

一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置的测量方法，其特征是，

电池驱动模块为显示模块、报警模块、单片机、间隙测量模块提供电源；间隙测量模块对叶片间隙进行检测，并且反馈给单片机，通过显示模块显示叶片间隙值，对叶片间隙的进行实时监控；

单片机内保存预先设置好的叶片间隙偏离正常值，当叶片间隙偏离预先设置好的叶片间隙偏离正常值时，单片机向报警模块发出报警指令，启动报警模块。

本发明结构合理、方法先进科学，通过本发明，核心目的在于提供一种省时省力、安全方便快捷且可以实时监控测量叶片间隙的方法，在大型泵机组的叶片中安装高精度超小型封装反射式光电传感器（高精度光电传感器）。传感器设置于叶轮叶片中央预先设置好的槽孔中，在槽孔中内置传感器后用抗热增强处理后的透明PET塑料密封，该材料具有良好力学性能，耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂，并且气体和水蒸气渗透率低，有优良的阻气、水、油及异味性能，可以有效的防止汽蚀，密封后使用聚氨酯密封胶填缝，保证气密性。

槽孔深度为21mm，长度为8mm，高度为5mm，比高精度光电传感器略大一些，以便为安装时预留空间。每个叶片均安装一个高精度光电传感器，要求深度确保一致，由于本身要测量的叶片间隙就是对精度要求很高的数值，因此为了避免安装导致的测量误差，安装精度要达到1丝即0.01mm，对安装的技术要求较高。

高精度光电传感器以STM32F407单片机为核心，通过单片机和相关的模块进行叶片间隙测量，以达到目的。高精度光电传感器由单片机、间隙测量模块、显示模块、报警模块、电源模块、电池驱动模块构成。

高精度光电传感器以单片机为核心，通过高精度光电传感器对叶片间隙进行检测，并且反馈给单片机，通过显示模块显示叶片间隙值，以此实现对叶片间隙的实时监控，而且设置了报警模块，在叶片间隙偏离预先设置好的报警区间的话就会发出警报，考虑到叶轮转动布线困难，故采用电池驱动模块为传感器供电。

有益效果：本发明可以通过高精度光电传感器来进行对叶片间隙的实时监控，规避了传统测量方法需要大量人力物力以及需要停机测量的缺点，实时监控叶片间隙可以及时发现并且制止机组故障的发生，对泵站安全运行具有重大意义。

附图说明

图1为本发明俯视方向结构示意图；

图2为本发明中高精度光电传感器的系统图；

图中：1叶片、2槽孔、3高精度光电传感器、3-1显示模块、3-2报警模块、3-3单片机、3-4间隙测量模块、3-5电池驱动模块、4透明PET塑料、5泵壳。

具体实施方法

一种用于大型灯泡贯流泵的叶片动态间隙测量装置，包括叶轮，叶轮置于泵壳5内，叶轮上设有若干3片叶片1；在每个叶片1叶缘部设有槽孔2，槽孔2中精密安装有高精度光电传感器3；高精度光电传感器3内设有显示模块3-1、报警模块3-2、单片机3-3、间隙测量模块3-4、电池驱动模块3-5；显示模块3-1、报警模块3-2、间隙测量模块3-4与单片机3-3连接，电池驱动模块3-5与显示模块3-1、报警模块3-2、间隙测量模块3-4、单片机3-3连接。

间隙测量模块3-4用于对叶片间隙进行检测，并且反馈给单片机3-3，通过显示模块3-1显示叶片间隙值，实现对叶片间隙的实时监控；单片机3-3内保存有预先设置好的叶片间隙偏离正常值，在叶片间隙偏离预先设置好的叶片间隙偏离正常值，单片机3-3向报警模块3-2发出报警指令，启动报警模块3-2；电池驱动模块3-5为显示模块3-1、报警模块3-2、单片机3-3、间隙测量模块3-4提供电源。

进一步的，槽孔2的深度为21mm，长度为8mm，高度为5mm。高精度光电传感器3在槽孔2内的安装精度达到一丝，即0.01mm。高精度光电传感器3在槽孔2中使用透明PET塑料4密封。透明PET塑料4为使用抗热增强处理后的透明PET塑料。单片机3-3为STM32F407单片机。

使用时，电池驱动模块3-5为显示模块3-1、报警模块3-2、单片机3-3、间隙测量模块3-4提供电源；间隙测量模块3-4对叶片间隙进行检测，并且反馈给单片机3-3，通过显示模块3-1显示叶片间隙值，对叶片间隙的进行实时监控；单片机3-3内保存预先设置好的叶片间隙偏离正常值，当叶片间隙偏离预先设置好的叶片间隙偏离正常值时，单片机3-3向报警模块3-2发出报警指令，启动报警模块3-2。

实施时：

（1）分别在叶轮的每片叶片1叶缘部挖一个长、宽、深度分别为8mm、5mm、21mm的槽孔2，尺寸的精度需要达到一丝，即0.01mm。

（2）在每个槽孔2中精密安装高精度光电传感器3。

（3）使用抗热增强处理后的透明PET塑料4密封,以便之后的观测与更换，再使用聚氨酯密封胶填缝，保证气密性，防止汽蚀等危害。

（4）通过显示模块3-1与报警模块3-2实现对叶片间隙的实时监控与警报，方便泵站运维人员的管理与维护，大大节约了人力物力财力。

（5）需要定期进行叶轮的清理以保证高精度光电传感器的测量数据的精度。