拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置及方法与流程

1.本发明涉及水轮机辅助设备技术领域，具体涉及一种拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置及方法。


背景技术：

2.位移信号是水轮机调节系统中重要的反馈信号。水轮机主接力器、主配压阀位移均为水轮机调节系统重点关注的位移信号，一般测量均采用拉杆式位移传感器实现，安装在接力器、主配压阀等就近部位。
3.拉杆式位移传感器拉杆脱落将直接导致水轮机调节系统开环运行，为水轮机调节系统的严重故障。在机组运行过程中，传感器安装位置长期处于高强度振动工况下，传感器拉杆因长期振动导致固定螺栓松动，造成拉杆脱落，在大型水轮机调节系统上此类故障时有发生，并造成了一些严重后果。
4.目前，对该类传感器出现的故障常见判断方法：判断方法1：当传感器输出信号电流小于4毫安或大于20毫安时，判断位移传感器超出量程，判断传感器信号断线，报严重故障，并进行容错处理。
5.判断方法2：当传感器输出信号在4至20毫安之间，通过传感器信号变化速率来判别传感器信号是否异常，比如分别设置开方向、关方向两个方向不同的速率上限，根据传感器变化识别出导叶操作方向，再根据导叶操作方向的速率上限进行越限判断，报严重故障，并进行容错处理。
6.上述方法针对以下情况将失效：当传感器拉杆脱落时，传感器输出信号保持当前不变且处在4至20毫安之间时，此时上述判断方法1、2均无法判别故障。当发生上述故障后，可能引发水轮机调节系统大幅开、关导叶，引发机组功率振荡，严重的甚至触发电网系统的功率振荡，带来不可估量的严重后果。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是提供一种拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置及方法，在实现可靠的位移信号输出的同时，提供传感器本体拉杆运行状态反馈信号，确保位移传感器信号和工作状态的准确反馈，以提高调节系统故障诊断与容错能力，避免机组功率振荡事故发生，为保证机组及电网的安全运行提供支撑。
8.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，检测装置包括拉杆式位移传感器模块、断线传感器模块、信号调理模块和接口模块，拉杆式位移传感器模块内设有拉杆，拉杆两端的连接结构内设有断线传感器模块，拉杆式位移传感器模块的传感信号及断线传感器模块与信号调理模块连接，信号调理模块与接口模块，信号调理模块将拉杆式位移传感器模块的位置检测信号及断线传感器模块的状态信号通过接口模块进行输出，进而判断位移传感
器是否正常工作。
9.上述的拉杆式位移传感器模块包括位移传感器本体，位移传感器本体上设有位移传感器滑轨，位移传感器滑轨与位移传感器滑块滑动连接，位移传感器滑块通过拉杆第一连接块与拉杆的一端连接，拉杆的另一端与拉杆第二连接块连接，拉杆第二连接块与接力器引导板连接。
10.上的断线传感器模块包括第一剪断信号器和第二剪断信号器，第一剪断信号器和第二剪断信号器分别设在拉杆第一连接块和拉杆第二连接块内，当拉杆与第一连接块或/和拉杆第二连接块发生脱落时，对应的第一剪断信号器或/和第二剪断信号器断线。
11.上述的信号调理模块包括与拉杆式位移传感器模块电连接的位移传感器故障检测电路，位移传感器故障检测电路内设有位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2和第二断线检测电路2-3，位移传感器故障检测电路与接口模块内的接口端子排连接并输出检测信号。
12.上述的位移传感器信号处理端2-1与位移传感器信号输出控制电路2-4连接并向接口端子排（1）输出模拟量信号sign。
13.上述的第一断线检测电路2-2包括串联的双辅助节点继电器j1线圈和剪断信号器k1，双辅助节点继电器j1线圈和剪断信号器k1连接的两端连接直流电源，剪断信号器k1即为第一剪断信号器，双辅助节点继电器j1的一个常闭辅助开关向接口端子排输出第一断线检测信号j1-1和j1-2。
14.上述的第二断线检测电路2-3包括串联的双辅助节点继电器j2线圈和剪断信号器k2，双辅助节点继电器j2线圈和剪断信号器k2连接的两端连接直流电源，剪断信号器k2即为第二剪断信号器，双辅助节点继电器j2的一个常闭辅助开关向接口端子排输出第二断线检测信号j2-1和j2-2。
15.上述的位移传感器信号输出控制电路2-4为串联的双辅助节点继电器j1和j2的两对辅助常开开关节点j1-4与j1-6、j2-4与j2-6。
16.上述的接口端子排上设有直流电源24v+和gnd端子，直流电源24v+和gnd端子向位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2、第二断线检测电路2-3以及位移传感器信号输出控制电路2-4供电。
17.使用上述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置的故障检测方法，故障检测的方法如下：a、当接口端子排、拉杆第一连接块、拉杆第二连接块均处于正常工作状态，即对外接口以及拉杆的上、下连接可靠时，剪断信号器k1和k2均处于接通状态，双辅助节点继电器j1和j2线圈通电， j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，接口端子排的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆的下连接正常，接口端子排的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆的上连接正常，位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于闭合状态，位移模拟量输出信号至接口端子排（1）的sign，实现信号正常检测及输出；b、当接口端子排、拉杆第一连接块处于正常状态，拉杆第二连接块处于异常状态，即对外接口以及拉杆的下连接可靠、上连接异常脱落时，剪断信号器k1处于接通状态，剪断信号器k2处于断开状态；继电器j1线圈通电，继电器j2线圈断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5
断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排（1）的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆的下连接正常，接口端子排的j2-1与j2-2闭合，对外表示拉杆的上连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6处于闭合状态、j2-4与j2-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；c、当接口端子排、拉杆第二连接块处于正常状态，拉杆第一连接块处于异常状态，即对外接口以及拉杆的上连接可靠、下连接异常脱落时，剪断信号器k2处于接通状态，剪断信号器k1处于断开状态；继电器j2线圈通电，继电器j1线圈断电，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开；接口端子排的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆的上连接正常，接口端子排的j1-1与j1-2闭合，对外表示拉杆的下连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j2-4与j2-6处于闭合状态、j1-4与j1-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；d、当接口端子排处于正常状态，拉杆第一连接块和第二连接块均处于异常状态，即对外接口可靠，拉杆的上、下连接异常脱落时，剪断信号器k1、剪断信号器k2均处于断开状态；继电器j1和j2线圈均断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆的上、下连接均异常；设备2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于断开状态，位移模拟量输出信号至设备1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；e、当接口端子排的24v+、gnd异常，即传感器失去传感器工作电源，j1-1与j1-2，j2-1与j2-2连接状态正常，继电器j1和j2励磁线圈均无供电，接口端子排的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆上、下连接均异常，位移传感器信号处理端2-1的sign-ao无信号输出，接口端子排的sign无信号输出，传感器处于断线故障状态；通过a-e的5种情况分析，能够对拉杆式水轮机位移传感器拉杆状态进行实时检测与反馈，并控制位移传感器模拟量信号输出。
18.本发明提供的一种拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置及方法，具有如下有益效果：1、在传统拉杆式位移传感器基础上，新增拉杆两端头的连接工作状态检测并以开关量方式对外部电路提供实时、准确的信号反馈；2、通过实时检测的拉杆连接工作状态控制位移传感器位移模拟量信号输出，为外部电路提供准确、可靠的位移模拟量信号；3、新增的电路设计，在正常、异常两种工作状态下，均能够准确、可靠运行，不影响拉杆式位移传感器正常使用；4、本发明结构简单、制造方便，仅需要对现有拉杆式位移传感器进行必要的改造就能实现，能够极大提高传感器的可靠性。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明功能结构图；图2为本发明结构配置及组装示意图；图3为接口端子排和位移传感器故障检测电路电气原理图。
20.图中：接口端子排1、位移传感器故障检测电路2、位移传感器滑轨3、位移传感器滑块4、第一剪断信号器5、拉杆第一连接块6、第二剪断信号器7、拉杆第二连接块8、拉杆9、接力器引导板10、位移传感器本体11、拉杆式位移传感器模块12、断线传感器模块13、信号调理模块14、接口模块15、双辅助节点继电器j1和j2、剪断信号器k1和k2、位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2、第二断线检测电路2-3、位移传感器信号输出控制电路2-4、第一断线检测信号j1-1和j1-2、第二断线检测信号j2-1和j2-2。
具体实施方式
21.以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
22.如图1-3中所示，拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，检测装置包括拉杆式位移传感器模块12、断线传感器模块13、信号调理模块14和接口模块15，拉杆式位移传感器模块12内设有拉杆9，拉杆9两端的连接结构内设有断线传感器模块13，拉杆式位移传感器模块12的传感信号及断线传感器模块13与信号调理模块14连接，信号调理模块14与接口模块15，信号调理模块14将拉杆式位移传感器模块12的位置检测信号及断线传感器模块13的状态信号通过接口模块15进行输出，进而判断位移传感器是否正常工作。
23.上述的拉杆式位移传感器模块12包括位移传感器本体11，位移传感器本体11上设有位移传感器滑轨3，位移传感器滑轨3与位移传感器滑块4滑动连接，位移传感器滑块4通过拉杆第一连接块6与拉杆9的一端连接，拉杆9的另一端与拉杆第二连接块8连接，拉杆第二连接块8与接力器引导板10连接。
24.上的断线传感器模块13包括第一剪断信号器5和第二剪断信号器7，第一剪断信号器5和第二剪断信号器7分别设在拉杆第一连接块6和拉杆第二连接块8内，当拉杆9与第一连接块6或/和拉杆第二连接块8发生脱落时，对应的第一剪断信号器5或/和第二剪断信号器7断线。
25.上述的信号调理模块14包括与拉杆式位移传感器模块12电连接的位移传感器故障检测电路2，位移传感器故障检测电路2内设有位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2和第二断线检测电路2-3，位移传感器故障检测电路2与接口模块15内的接口端子排1连接并输出检测信号。
26.上述的位移传感器信号处理端2-1与位移传感器信号输出控制电路2-4连接并向接口端子排1输出模拟量信号sign。
27.上述的第一断线检测电路2-2包括串联的双辅助节点继电器j1线圈和剪断信号器k1，双辅助节点继电器j1线圈和剪断信号器k1连接的两端连接直流电源，剪断信号器k1即为第一剪断信号器5，双辅助节点继电器j1的一个常闭辅助开关向接口端子排1输出第一断线检测信号j1-1和j1-2。
28.上述的第二断线检测电路2-3包括串联的双辅助节点继电器j2线圈和剪断信号器k2，双辅助节点继电器j2线圈和剪断信号器k2连接的两端连接直流电源，剪断信号器k2即为第二剪断信号器7，双辅助节点继电器j2的一个常闭辅助开关向接口端子排1输出第二断
线检测信号j2-1和j2-2。
29.上述的位移传感器信号输出控制电路2-4为串联的双辅助节点继电器j1和j2的两对辅助常开开关节点j1-4与j1-6、j2-4与j2-6。
30.上述的接口端子排1上设有直流电源24v+和gnd端子，直流电源24v+和gnd端子向位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2、第二断线检测电路2-3以及位移传感器信号输出控制电路2-4供电。
31.使用上述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置的故障检测方法，故障检测的方法如下：a、当接口端子排1、拉杆第一连接块6、拉杆第二连接块8均处于正常工作状态，即对外接口以及拉杆9的上、下连接可靠时，剪断信号器k1和k2均处于接通状态，双辅助节点继电器j1和j2线圈通电， j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，接口端子排1的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆9的下连接正常，接口端子排1的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆9的上连接正常，位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于闭合状态，位移模拟量输出信号至接口端子排1的sign，实现信号正常检测及输出；b、当接口端子排1、拉杆第一连接块6处于正常状态，拉杆第二连接块8处于异常状态，即对外接口以及拉杆9的下连接可靠、上连接异常脱落时，剪断信号器k1处于接通状态，剪断信号器k2处于断开状态；继电器j1线圈通电，继电器j2线圈断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排1的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆9的下连接正常，接口端子排1的j2-1与j2-2闭合，对外表示拉杆9的上连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6处于闭合状态、j2-4与j2-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；c、当接口端子排1、拉杆第二连接块8处于正常状态，拉杆第一连接块6处于异常状态，即对外接口以及拉杆9的上连接可靠、下连接异常脱落时，剪断信号器k2处于接通状态，剪断信号器k1处于断开状态；继电器j2线圈通电，继电器j1线圈断电，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开；接口端子排1的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆9的上连接正常，接口端子排1的j1-1与j1-2闭合，对外表示拉杆9的下连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j2-4与j2-6处于闭合状态、j1-4与j1-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；d、当接口端子排1处于正常状态，拉杆第一连接块6和第二连接块8均处于异常状态，即对外接口可靠，拉杆9的上、下连接异常脱落时，剪断信号器k1、剪断信号器k2均处于断开状态；继电器j1和j2线圈均断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排1的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆9的上、下连接均异常；设备2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于断开状态，位移模拟量输出信号至设备1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；e、当接口端子排1的24v+、gnd异常，即传感器失去传感器工作电源，j1-1与j1-2，
j2-1与j2-2连接状态正常，继电器j1和j2励磁线圈均无供电，接口端子排1的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆9上、下连接均异常，位移传感器信号处理端2-1的sign-ao无信号输出，接口端子排1的sign无信号输出，传感器处于断线故障状态；通过a-e的5种情况分析，能够对拉杆式水轮机位移传感器拉杆状态进行实时检测与反馈，并控制位移传感器模拟量信号输出。
32.实施例：本方法主要功能设计的结构图如图1：拉杆式位移传感器模块12功能为利用常规拉杆式水轮机位移传感器，通过拉杆带动磁头移动，实现位移量线性转换为4-20毫安电流信号。
33.断线传感器模块13功能为利用加装在拉杆两头连接处的2个剪断信号器，实时监测拉杆两连接头的工作状态，一旦拉杆连接头出现断开或损坏等异常故障，剪断信号器被剪断，发出断线开关量信号。
34.信号调理模块14功能通过信号输出电路设计，通过模块2的2个剪断信号实现位移信号故障检测与控制输出，从而实现对外提供可靠的位移信号。
35.接口模块15功能为提供与外部电路接口，包括可靠位移模拟量输出信号接口、拉杆剪断开关量输出信号接口、外部供电输入接口。
36.本发明包含的设备配置及组装示意图如图2：各设备组成及功能介绍如下：接口端子排1：包括传感器工作电源24v+、电源地接口gnd，位移模拟量信号输出接口sign、拉杆连接状态开关量信号1k1、拉杆连接状态开关量信号2k2。主要实现与外部电路的接口，包括传感器工作电源接入，1路传感器模拟量信号输出、2路开关量信号输出。
37.位移传感器故障检测电路2：包括位移传感器信号转换电路、2个双节点固态继电器j1、j2以及控制电路。主要实现位移模拟量信号输出控制、拉杆连接状态故障检测与信号反馈。
38.位移传感器滑轨3：位移传感器滑轨。主要实现将实际位移物理量线性的转变为4-20毫安的电流信号，量程可根据不同需求制造。
39.位移传感器滑块4：磁性滑块。通过设备9拉杆拖动，使其在设备3上往复移动，触发设备3产生电流信号。
40.第一剪断信号器5：剪断信号器k1。实现对设备6工作状态的实时检测，正常情况下为常闭状态，对外有信号输出，一旦出现脱落情况，剪断信号器剪断，对应电路断开，信号消失。
41.拉杆第一连接块6：设备9拉杆与设备4磁性滑块的连接结构，以下简称下连接，一般使用万向节及螺栓把合。主要实现设备9拉杆与设备4磁性滑块无死区的协同移动。
42.第二剪断信号器7：剪断信号器k2。实现对设备8工作状态的实时检测，正常情况下为常闭状态，对外有信号输出，一旦出现脱落情况，剪断信号器剪断，对应电路断开，信号消失。
43.拉杆第二连接块8：设备9拉杆与设备10接力器引导板的连接结构，以下简称上连接，一般使用万向节及螺栓把合。主要实现设备9拉杆与设备10接力器引导板无死区的协同移动。
44.拉杆9：设备4磁性滑块拉杆，带到滑块往复移动。
45.接力器引导板10：接力器引导板。一般焊接在水轮机主接力器伸缩杆上，带动设备9拉杆，进而带动设备4磁性滑块，实现位移变化。
46.位移传感器本体11：为位移传感器的计量部分，通常情况下为磁栅尺的尺体，也可以使光栅尺的尺体。
47.其中接口端子排1和位移传感器故障检测电路2电路设计详见图3：如图3所叙，接口端子排1为对外接口：包括传感器工作电源24v+、电源地gnd、下连接信号输出干节点对j1-1及j1-2、上连接信号输出干节点对j2-1及j2-2、位移模拟量信号sign。
48.当j1-1、j1-2接通状态时，表示下连接工作状态异常，当j1-1、j1-2断开状态时，表示下连接工作状态正常；当j2-1、j2-2接通状态时，表示上连接工作状态异常，当j2-1、j2-2断开状态时，表示上连接工作状态正常。
49.位移传感器信号处理端2-1为常规位移传感器，将实际位移物理量线性的转变为4-20毫安的电流信号，转换后的电流信号从sign-ao输出。
50.第一断线检测电路2-2为双节点固态继电器j1，其励磁线圈供电由串接的剪断信号器k1控制。继电器节点分别送至设备1的j1-1及j1-2。
51.第二断线检测电路2-3为双节点固态继电器j2，其励磁线圈供电由串接的剪断信号器k2控制。继电器节点分别送至设备1的j2-1及j2-2。
52.位移传感器信号输出控制电路2-4为位移信号输出控制电路，通过上下连接的工作状态控制位移模拟量输出信号，从而实现可靠的信号输出。
53.本发明的工作原理概述如下：a、当接口端子排1、拉杆第一连接块6、拉杆第二连接块8均处于正常工作状态，即对外接口以及拉杆9的上、下连接可靠时，剪断信号器k1和k2均处于接通状态，双辅助节点继电器j1和j2线圈通电， j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，接口端子排1的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆9的下连接正常，接口端子排1的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆9的上连接正常，位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于闭合状态，位移模拟量输出信号至接口端子排1的sign，实现信号正常检测及输出；b、当接口端子排1、拉杆第一连接块6处于正常状态，拉杆第二连接块8处于异常状态，即对外接口以及拉杆9的下连接可靠、上连接异常脱落时，剪断信号器k1处于接通状态，剪断信号器k2处于断开状态；继电器j1线圈通电，继电器j2线圈断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排1的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆9的下连接正常，接口端子排1的j2-1与j2-2闭合，对外表示拉杆9的上连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6处于闭合状态、j2-4与j2-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；c、当接口端子排1、拉杆第二连接块8处于正常状态，拉杆第一连接块6处于异常状态，即对外接口以及拉杆9的上连接可靠、下连接异常脱落时，剪断信号器k2处于接通状态，剪断信号器k1处于断开状态；继电器j2线圈通电，继电器j1线圈断电，j2-1与j2-2、j2-4与
j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开；接口端子排1的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆9的上连接正常，接口端子排1的j1-1与j1-2闭合，对外表示拉杆9的下连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j2-4与j2-6处于闭合状态、j1-4与j1-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；d、当接口端子排1处于正常状态，拉杆第一连接块6和第二连接块8均处于异常状态，即对外接口可靠，拉杆9的上、下连接异常脱落时，剪断信号器k1、剪断信号器k2均处于断开状态；继电器j1和j2线圈均断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排1的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆9的上、下连接均异常；设备2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于断开状态，位移模拟量输出信号至设备1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；e、当接口端子排1的24v+、gnd异常，即传感器失去传感器工作电源，j1-1与j1-2，j2-1与j2-2连接状态正常，继电器j1和j2励磁线圈均无供电，接口端子排1的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆9上、下连接均异常，位移传感器信号处理端2-1的sign-ao无信号输出，接口端子排1的sign无信号输出，传感器处于断线故障状态；通过a-e的5种情况分析，上述发明方法能够有效对拉杆式水轮机位移传感器拉杆状态进行实时检测与反馈，并有效的控制位移传感器模拟量信号输出。

技术特征：
1.拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征是，检测装置包括拉杆式位移传感器模块（12）、断线传感器模块（13）、信号调理模块（14）和接口模块（15），拉杆式位移传感器模块（12）内设有拉杆（9），拉杆（9）两端的连接结构内设有断线传感器模块（13），拉杆式位移传感器模块（12）的传感信号及断线传感器模块（13）与信号调理模块（14）连接，信号调理模块（14）与接口模块（15），信号调理模块（14）将拉杆式位移传感器模块（12）的位置检测信号及断线传感器模块（13）的状态信号通过接口模块（15）进行输出，进而判断位移传感器是否正常工作。2.根据权利要求1所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的拉杆式位移传感器模块（12）包括位移传感器本体（11），位移传感器本体（11）上设有位移传感器滑轨（3），位移传感器滑轨（3）与位移传感器滑块（4）滑动连接，位移传感器滑块（4）通过拉杆第一连接块（6）与拉杆（9）的一端连接，拉杆（9）的另一端与拉杆第二连接块（8）连接，拉杆第二连接块（8）与接力器引导板（10）连接。3.根据权利要求2所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的断线传感器模块（13）包括第一剪断信号器（5）和第二剪断信号器（7），第一剪断信号器（5）和第二剪断信号器（7）分别设在拉杆第一连接块（6）和拉杆第二连接块（8）内，当拉杆（9）与第一连接块（6）或/和拉杆第二连接块（8）发生脱落时，对应的第一剪断信号器（5）或/和第二剪断信号器（7）断线。4.根据权利要求3所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的信号调理模块（14）包括与拉杆式位移传感器模块（12）电连接的位移传感器故障检测电路（2），位移传感器故障检测电路（2）内设有位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2和第二断线检测电路2-3，位移传感器故障检测电路（2）与接口模块（15）内的接口端子排（1）连接并输出检测信号。5.根据权利要求4所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的位移传感器信号处理端2-1与位移传感器信号输出控制电路2-4连接并向接口端子排（1）输出模拟量信号sign。6.根据权利要求5所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的第一断线检测电路2-2包括串联的双辅助节点继电器j1线圈和剪断信号器k1，双辅助节点继电器j1线圈和剪断信号器k1连接的两端连接直流电源，剪断信号器k1即为第一剪断信号器（5），双辅助节点继电器j1的一个常闭辅助开关向接口端子排（1）输出第一断线检测信号j1-1和j1-2。7.根据权利要求6所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的第二断线检测电路2-3包括串联的双辅助节点继电器j2线圈和剪断信号器k2，双辅助节点继电器j2线圈和剪断信号器k2连接的两端连接直流电源，剪断信号器k2即为第二剪断信号器（7），双辅助节点继电器j2的一个常闭辅助开关向接口端子排（1）输出第二断线检测信号j2-1和j2-2。8.根据权利要求7所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的位移传感器信号输出控制电路2-4为串联的双辅助节点继电器j1和j2的两对辅助常开开关节点j1-4与j1-6、j2-4与j2-6。9.根据权利要求8所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置，其特征在于，所述的
接口端子排（1）上设有直流电源24v+和gnd端子，直流电源24v+和gnd端子向位移传感器信号处理端2-1、第一断线检测电路2-2、第二断线检测电路2-3以及位移传感器信号输出控制电路2-4供电。10.使用权利要求9所述的拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置的故障检测方法，其特征在于，故障检测的方法如下：a、当接口端子排（1）、拉杆第一连接块（6）、拉杆第二连接块（8）均处于正常工作状态，即对外接口以及拉杆（9）的上、下连接可靠时，剪断信号器k1和k2均处于接通状态，双辅助节点继电器j1和j2线圈通电， j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，接口端子排（1）的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆（9）的下连接正常，接口端子排（1）的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆（9）的上连接正常，位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于闭合状态，位移模拟量输出信号至接口端子排（1）的sign，实现信号正常检测及输出；b、当接口端子排（1）、拉杆第一连接块（6）处于正常状态，拉杆第二连接块（8）处于异常状态，即对外接口以及拉杆（9）的下连接可靠、上连接异常脱落时，剪断信号器k1处于接通状态，剪断信号器k2处于断开状态；继电器j1线圈通电，继电器j2线圈断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5断开，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6闭合，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排（1）的j1-1与j1-2断开，对外表示拉杆（9）的下连接正常，接口端子排（1）的j2-1与j2-2闭合，对外表示拉杆（9）的上连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j1-4与j1-6处于闭合状态、j2-4与j2-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排（1）的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；c、当接口端子排（1）、拉杆第二连接块（8）处于正常状态，拉杆第一连接块（6）处于异常状态，即对外接口以及拉杆（9）的上连接可靠、下连接异常脱落时，剪断信号器k2处于接通状态，剪断信号器k1处于断开状态；继电器j2线圈通电，继电器j1线圈断电，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5断开，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6闭合，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开；接口端子排（1）的j2-1与j2-2断开，对外表示拉杆（9）的上连接正常，接口端子排（1）的j1-1与j1-2闭合，对外表示拉杆（9）的下连接异常；位移传感器信号输出控制电路2-4的j2-4与j2-6处于闭合状态、j1-4与j1-6处于断开状态，位移模拟量输出信号至接口端子排（1）的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；d、当接口端子排（1）处于正常状态，拉杆第一连接块（6）和第二连接块（8）均处于异常状态，即对外接口可靠，拉杆（9）的上、下连接异常脱落时，剪断信号器k1、剪断信号器k2均处于断开状态；继电器j1和j2线圈均断电，j1-1与j1-2、j1-4与j1-5闭合，j1-1与j1-3、j1-4与j1-6断开，j2-1与j2-2、j2-4与j2-5闭合，j2-1与j2-3、j2-4与j2-6断开；接口端子排（1）的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆（9）的上、下连接均异常；设备2-4的j1-4与j1-6、j2-4与j2-6均处于断开状态，位移模拟量输出信号至设备1的sign回路断开，无法实现信号输出，传感器处于断线故障状态；e、当接口端子排（1）的24v+、gnd异常，即传感器失去传感器工作电源，j1-1与j1-2，j2-1与j2-2连接状态正常，继电器j1和j2励磁线圈均无供电，接口端子排（1）的j1-1与j1-2闭合，j2-1与j2-2均闭合，对外表示拉杆（9）上、下连接均异常，位移传感器信号处理端2-1的sign-ao无信号输出，接口端子排（1）的sign无信号输出，传感器处于断线故障状态；
通过a-e的5种情况分析，能够对拉杆式水轮机位移传感器拉杆状态进行实时检测与反馈，并控制位移传感器模拟量信号输出。

技术总结
拉杆式水轮机位移传感器故障检测装置及方法，包括拉杆式位移传感器模块、断线传感器模块、信号调理模块和接口模块，拉杆式位移传感器模块内设有拉杆，拉杆两端的内设有断线传感器模块，拉杆式位移传感器模块的传感信号及断线传感器模块与信号调理模块连接，信号调理模块与接口模块，信号调理模块将拉杆式位移传感器模块的位置检测信号及断线传感器模块的状态信号通过接口模块进行输出，进而判断位移传感器是否正常工作。在实现可靠的位移信号输出的同时，提供传感器本体拉杆运行状态反馈信号，确保位移传感器信号和工作状态的准确反馈，以提高调节系统故障诊断与容错能力，避免机组功率振荡事故发生，为保证机组及电网的安全运行提供支撑。全运行提供支撑。全运行提供支撑。


技术研发人员：李初辉 唐晓丹 杜波 陈哲之 杨赛 黄天雄 梁银川 孔令超 熊腾清
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/6