一种水轮机叶片裂纹检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水轮机叶片裂纹检测装置，属于水轮机检测技术。
【背景技术】
[0002]水轮机是集水、机、油、电、气于一体的复杂的庞大的非线性动力系统，是水电机组中极为关键的设备，其健康状态将直接影响整个水轮机组的运行状态。水轮机在运行一段时间后常会出现叶片松动、裂纹、断裂、空化空蚀以及泥沙磨损，并导水轮机在运行中出现异常震动，其中水轮机转轮的叶片裂纹的产生严重威胁水电厂的安全经济运行。
[0003]中国发明专利ZL201420080423.4公开了一种基于超声波检测的水轮机异常预警系统，该预警系统采用超声波的方式，可以对叶片异常进行很好的检测，准确度、抗噪度都比较高，不用接触也能完成检测，但该预警系统无法针对叶片的裂纹进行检测，首先其检测音频为20KHz?23KHz，而实践证明裂纹所产生的音频不在该音频段，其次其采用发射/接收超声波传感器，而叶片产生裂纹后自身转动就会产生超声波，采用发射/接收超声波传感器的话会导致叶片产生的超声波成为杂音，影响实际检测效果，再者其超声波传感器三个两两相距20cm，不利于对产生裂纹的情况进行检测。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种水轮机叶片裂纹检测装置，该水轮机叶片裂纹检测装置利用三位传感器立体监测叶片裂纹发展过程中超声波信号，采用相位法并结合单片电机控制自动进行点位跟踪，能准确查找裂纹大致范围。
[0005]本发明通过以下技术方案得以实现。
[0006]本发明提供的一种水轮机叶片裂纹检测装置，包括超声传感器和单片机；所述超声传感器数量为三个，各依次通过放大电路、带通滤波电路、比较器电路连接至单片机，三个超声传感器两两之间相距为16cm±0.5cm ;所述放大电路每路包括至少一片仪表放大器；所述带通滤波电路每路至少包括两片运算放大器；所述三个超声传感器均匀分布安装在一圆形云台的正面边缘位置上，云台通过横轴电机和纵轴电机控制转动；所述带通滤波电路为10kHz?250kHz的带通滤波电路。
[0007]所述超声传感器为400SR160型传感器；所述单片机为Atmegal6单片机。
[0008]所述仪表放大器为INA128仪表放大器；所述运算放大器为双运放LM833N运算放大器。
[0009]还包括声光报警装置连接至单片机。
[0010]横轴电机和纵轴电机的驱动电路连接至单片机，电机驱动电路核心为L298驱动芯片。
[0011]还包括电源变换电路连接至单片机。
[0012]本发明的有益效果在于:①利用三位传感器立体监测叶片裂纹发展过程中超声波信号，采用相位法并结合单片电机控制自动进行点位跟踪，能准确查找裂纹大致范围；②可以实现非接触式检测，安装和检测都很方便。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图；
[0014]图2是图1的侧视图；
[0015]图3是本发明连接示意图；
[0016]图4是图3中信号处理部分的连接示意图；
[0017]图5是图4中传感器I处理支路的信号隔离放大电路图；
[0018]图6是图4中传感器I处理支路的带通滤波电路图；
[0019]图7是图4中传感器I处理支路的比较器和幅值检波电路图；
[0020]图8是图3中云台移动跟踪和声光报警电路图。
[0021]图中:1_传感器，2-云台，3-横轴电机，4-纵传动轴，5-纵轴电机，6-底座。
【具体实施方式】
[0022]下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0023]如图1至图4所示的一种水轮机叶片裂纹检测装置，包括超声传感器I和单片机；所述超声传感器I数量为三个，各依次通过放大电路、带通滤波电路、比较器电路连接至单片机，三个超声传感器I两两之间相距为16cm±0.5cm ;所述放大电路每路包括至少一片仪表放大器；所述带通滤波电路每路至少包括两片运算放大器；所述三个超声传感器I均匀分布安装在一圆形云台2的正面边缘位置上，云台2通过横轴电机3和纵轴电机5控制转动；所述带通滤波电路为10kHz?250kHz的带通滤波电路。
[0024]由此，通过超声波传感器，检测水轮机叶片裂纹产生和发展过程中发出的声信号，通过检测的超声波的强度和频率来判断裂纹的发展程度。而且在系统中采用三个超声波探头，形成等腰三角形对超声波检测，通过相位法来来判断声源的位置，并采用两个步进电机构成云台对三个探头的中心点进行位置调整，确定声源的大致位置，从而判断裂纹的大致地方。
[0025]经过检测，叶片裂纹产生过程会发出频率分布在10kHz?250kHz的震动，并伴随超声波信号，属于频率比较高的声音，其特点相对低频频率较低的声音，衰减幅度小，传播的更远，信号的质量、预警可靠性有保障。
[0026]由于叶片裂纹能产生超声波，因此为保证检测效果，所述超声传感器I为400SR160型传感器；所述单片机为Atmegal6单片机。
[0027]所述仪表放大器为INA128仪表放大器；所述运算放大器为双运放LM833N运算放大器。
[0028]还包括声光报警装置连接至单片机。
[0029]横轴电机3和纵轴电机5的驱动电路连接至单片机，电机驱动电路核心为L298驱动芯片。
[0030]还包括电源变换电路连接至单片机。
[0031]如图4所示，信号处理部分首先由分为3个独立的处理支路，每一路对应一个传感器信号，三路的处理形式和电路结构基本一致。以传感器I处理支路作为说明，分为5步处理:信号隔离、信号放大、带通滤波、信号比较、信号幅值检波。传感器将输出信号电流信号送到“信号隔离”中进行隔离，减少后级电路和前级电路的联系，然后隔离电路输出信号再经过“信号放大”电路进行放大，得到方便滤波的大信号，放大的信号经过“带通滤波”就可以得到对应频段10kHz?250kHz的信号，该信