一种汽轮机油参数测量探针及测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽轮机油参数测量探针，包括测量框架，所述测量框架的中部设置有用于放置待测物品的测量区，所述测量框架的一端安装有超声传感器，另一侧安装有电声传感器，所述电声传感器包括外壳，所述外壳内设置有超声换能器和PMMA匹配层，所述PMMA匹配层的一端与所述超声换能器耦合，另一端镀有金属电极；所述外壳的内壁上设置有电介质层，靠近金属电极的电介质层与外壳之间设置有金属环电极。本发明的测量探针具有结构简单、使用方便的优点。另外本发明还公开了一种应用测量探针测量汽轮机油声阻抗、声速、电动电位及颗粒度的方法，其方法具有过程简单、测量精准、快速便捷的优点。
【专利说明】一种汽轮机油参数测量探针及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及汽轮机油参数测量【技术领域】，特指一种汽轮机油参数测量探针及 测量方法。
【背景技术】
[0002] 汽轮机油是电力系统中重要的润滑介质，主要用于蒸汽轮机、燃气轮机和水力轮 机等发电机组的润滑系统、调速系统和密封油系统中，起着润滑、冷却散热、传压调速等作 用。汽轮机油质量的好坏，直接影响水轮发电机组的安全经济运行，随着机组长时间运行 后，汽轮机油会出现老化、乳化、污染等一系列问题，从而影响机组的正常运行。因此在日常 工作中通过油质分析来判别油质的优劣显的非常重要。目前衡量汽轮机油优劣的因素为颗 粒度、声阻抗、声速以及电动电位，通过对以上的参数的测量来评判汽轮机油的优劣，而现 有技术中需要对各个参数进行单独测量，费时较长，导致工作效率较低。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一 种结构简单、使用方便的测量探针，并相应提供一种过程简单、测量精准、快速便捷的测量 汽轮机油参数的方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0005] -种汽轮机油参数测量探针，包括测量框架，所述测量框架的中部设置有用于放 置待测物品的测量区，所述测量框架于测量区的一端安装有超声传感器，另一端安装有电 声传感器，所述电声传感器包括外壳，所述外壳内设置有超声换能器和PMMA匹配层，所述 PMMA匹配层的一端与所述超声换能器耦合，另一端镀有金属电极；所述外壳的内壁上设置 有电介质层，所述电介质层与外壳之间于靠近金属电极设置有金属环电极。
[0006] 所述金属环电极与所述金属电极处于同一横截面上。
[0007] 所述PMMA匹配层厚度为15?5Ctam。
[0008] 所述电声传感器的轴线与所述超声传感器的轴线位于同一直线上。
[0009] 本发明还公开了一种汽轮机油声阻抗参数的测量方法，包括以下步骤：
[0010] S01 :将标准汽轮机油或待测样品放入如上所述的汽轮机油参数测量探针的测量 区，输入外部标准脉冲信号至所述测量探针的电声传感器，所述电声传感器中的超声换能 器在所述标准脉冲信号的激励下发射超声波脉冲，所述超声波脉冲经过PMMA匹配层及测 量区后反射回来，由电声传感器输出标准汽轮机油或待测样品的回波信号；
[0011] S02 :将步骤S01中得到的标准汽轮机油的回波信号、待测样品的回波信号进行分 析处理得到待测样品的声阻抗。
[0012] 优选地，所述步骤S02中分析处理过程如下：任取第ni次和第n」次的标准汽轮机 油的回波信号及待测样品回波有：
【权利要求】
1. 一种汽轮机油参数测量探针，其特征在于，包括测量框架（I)，所述测量框架（1)的 中部设置有用于放置待测物品的测量区（11)，所述测量框架（1)于测量区（11)的一端安装 有超声传感器（3)，另一端安装有电声传感器（2)，所述电声传感器（2)包括外壳（21)，所述 外壳（21)内设置有超声换能器（23)和PMM匹配层（24)，所述PMM匹配层（24)的一端与 所述超声换能器（23)耦合，另一端镀有金属电极（25);所述外壳（21)的内壁上设置有电 介质层（22)，所述电介质层（22)与外壳（21)之间于靠近金属电极（25)设置有金属环电极 (26)。
2. 根据权利要求1所述的汽轮机油参数测量探针，其特征在于，所述金属环电极（26) 与所述金属电极（25)处于同一横截面上。
3. 根据权利要求1所述的汽轮机油参数测量探针，其特征在于，所述PMM匹配层（24) 厚度为15?50mm。
4. 根据权利要求1所述的汽轮机油参数测量探针，其特征在于，所述电声传感器（2)的 轴线与所述超声传感器（3)的轴线位于同一直线上。
5. -种汽轮机油声阻抗参数的测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 501 :将标准汽轮机油或待测样品放入如权利要求1?4中任意一项所述的汽轮机油参 数测量探针的测量区（11)，输入外部标准脉冲信号至所述测量探针的电声传感器（2)，所 述电声传感器（2)中的超声换能器（23)在所述标准脉冲信号的激励下发射超声波脉冲，所 述超声波脉冲经过PMM匹配层（24)及测量区（11)后反射回来，由电声传感器（2)输出标 准汽轮机油或待测样品的回波信号； 502 :将步骤SOl中得到的标准汽轮机油的回波信号、待测样品的回波信号进行分析处 理得到待测样品的声阻抗。
6. 根据权利要求5所述的汽轮机油声阻抗参数的测量方法，其特征在于，所述步骤S02 中分析处理过程如下：任取第Iii次和第r^_次的标准汽轮机油的回波信号及待测样品回波 有：
式（1)和式（2)中，4^表示第Iii次待测样品回波信号的声压幅值，4*,表示第r^_次待测 样品回波信号的声压幅值，Atl为待测样品的原始声压幅值，Tt，b为超声换能器（23)和PMMA 匹配层（24)之间的透射系数，cib为PMMA匹配层（24)中的吸收系数，db为PMMA匹配层 (24)的厚度，Rb，t为超声换能器（23)与PMM匹配层（24)之间的反射系数，R b，s为待测样品 与PMM匹配层（24)之间的反射系数，Rtjil为标准汽轮机油与PMM匹配层（24)之间的反射 系数，A' ni表示第Iii次标准汽轮机油回波信号的声压幅值，A' 表示第r^_次标准汽轮机油 回波信号的声压幅值，为标准汽轮机油原始的声压幅值； 将式（2)中两方程取对数后相除可得：
7. -种汽轮机油声速参数的测量方法，其特征在于，将待测样品放入权利要求1?4 中任意一项所述的测量探针的测量区（11)，输入外部标准脉冲信号至电声传感器（2)，电 声传感器（2)的超声换能器（23)在标准脉冲信号的激励下发射超声波脉冲，超声波脉冲在 PMM匹配层（24)与待测样品之间的界面处产生第一回波信号和第一透射信号，第一透射 信号经过待测样品后，在待测样品与超声传感器（3)之间的界面产生第二回波信号返回至 电声传感器（2)，测出第一回波信号及第二回波信号之间的时间差A t ;测量PMM匹配层 (24)至超声传感器（3)之间的距离d，再通过公式（10)求得声速c : c = 2d/ A t (10)。
8. -种汽轮机油电动电位参数的测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 511 :将标准液放入汽轮机油参数测量探针的测量区（11)，输入外部脉冲信号至所述 电声传感器（2)，激励所述超声换能器（23)产生超声波脉冲，并在电声传感器（2)中的金 属电极（25)中输出U1、金属环电极（26)中输出U2，调节外部脉冲信号使标准液的电动电位 f在36. 1?39. 9mV内，其中= CZ1 -CZ2，U1为测量标准液时金属铜电极输出的电压信号；U2为测量标准液时金属环电极（26)输出的电压信号；通过权利要求5或6所述的测量方法得 到待测样品的声阻抗Z ; 512 :将待测样品放入测量区（11)，采用步骤Sll中调节后的外部脉冲信号输入至电声 传感器（2)，记录外部脉冲信号的输入电流强度Iin，并根据式（11)得到待测样品的输出电 流强度U
其中Cfe为转换系数，ZpZc^Z分别为PMM匹配层（24)声阻抗、金属电极（25)声阻抗 及待测样品的声阻抗； 将式（11)中求得的Iwt代入式（12)，即可求出待测样品的电动电位f
h (x) = h: (x) h2 ( ^ ) -h: ( ^ ) h2 (x) (15) 其中，G为自定义函数，H代表Hankel函数，h (s)代表Happel细胞模型函数，P p为颗 粒密度，Ps为待测汽轮机油密度，％为真空介电常数，Eni为相对介电常数，n为动力粘
度系数，#为待测汽轮机油体积浓度，Im为表面电流 a为波长，w为 f 超声频率，V为运动粘度，C6xp为设备标定系数。
9. 根据权利要求8所述的汽轮机油电动电位参数的测量方法，其特征在于，所述步骤 311中的标准液采用1^1(1(?111-50硅溶胶经10_2111〇1/1的1((^稀释制成质体积浓度10%的 硅溶胶。
10. -种测量汽轮机油颗粒度参数的测量方法，其特征在于，将标准汽轮机油或待测 样品放入汽轮机油参数测量探针的测量区（11)，输入标准外部脉冲信号至所述测量探针的 电声传感器（2)，激励所述超声换能器（23)产生超声波脉冲，超声波脉冲通过PMMA匹配层 (24)及标准汽轮机油或待测样品后，由所述超声传感器（3)接收并输出标准汽轮机油或待 测样品的透射信号；通过对待测样品的透射信号进行快速傅里叶变换，然后应用式（16)计 算不同频率分量的声衰减系数a，
其中L为超声换能器（23)与超声传感器（3)之间的距离，Atl为测量的标准汽轮机油的 透射信号幅度，A1为测量待测样品的透射信号幅度； 将不同频率分量的声衰减系数结合ECAH模型得出待测样品的声衰减谱，再经过ORT反 演算法计算得到待测样品的颗粒度。
【文档编号】G01N29/032GK104330478SQ201410648203
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】胡边, 苏明旭, 张宏治, 魏宇明, 何峰, 曾维才, 刘峰 申请人:湖南五凌电力工程有限公司