本发明涉及大型水轮机转子吊装，尤其涉及一种大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统及监测方法。
背景技术：
1、转子是水轮发电机组的重要组成部分，为了更好的保障水力发电工作，需要每隔四至六年吊出检查、故障检修。尤其是针对大型水轮机组，停机检修的间隔时间，直接影响水电站的工作效率与经济效益。对于大型水轮发电机机组，其中的大型转子其具有质量大，体积大的特点，其在吊装安装过程中的对准，占据了停机检修或故障处理中的80％以上的时间。并且，在当前大型水电站转子吊装安装过程中，主要倚重吊装、安装团队的经验与操作技巧，简便高效的数字化系统应用较少。
2、大型水轮机组吊装作业时，容易在水平和倾斜方向发生碰撞。碰撞部位常发生于转子的外壁和定子内壁，转子转轴和推力轴承中心孔。为保证水轮机组的转子在安装过程中不与定子发生碰撞，常规做法是调动大量安装工人，在转子周围塞入木板作为塞尺实时观察，利用对讲机逐一向现场安装指挥员报告，报告木板塞进转子和定子之间的间隙，由现场安装指挥员做出判断后，再对吊车操作人员下达转子位移指令。这样既增加了吊装的时间和人力成本，又极大地增加了大型转子与定子间隙测量不准确而带来的吊装风险，极大地增加了作业人员的人身风险。因此，在大型水轮机组吊装安装作业时，对转子与定子间隙的实时监测尤为重要。
3、另外，针对大型水轮机组吊装安装的这一特定工作场景，考虑到同时需要多个通常为10～20个左右小间隙通常为30mm以内，精度约为1～2mm的测量，以及安装场景，如何在保证测距传感精度够用的前提下，提高整个测试系统的可靠性以及小型化，并且易于与当前既定的水轮机吊装工艺兼容，是提高发电站工作效率，提高大型水轮机组运营保障能力中最为关键的难题。
4、因此，现有技术仍需进一步改进与发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统及监测方法，本发明利用仿生柔性触觉传感器在线监测传感器的气囊缓震模块替代人工抽拉木片塞尺，实现转子8和定子9之间的间隙实时监测，以此提高大型水轮机转子吊装安装效率、降低作业施工人员人身安全风险。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，包括：多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器，其中，所述多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器包括：
4、气囊缓震模块，与气囊缓震模块接触连接的仿生触觉传感单元，与所述仿生触觉传感单元电连接的中央处理模块，以及与所述中央处理模块连接的蓝牙传输模块，所述中央处理模块和所述蓝牙传输模块分别设置在柔性电路板上；
5、其中，所述气囊缓震模块填充惰性气体，受挤压时可产生形变；
6、所述仿生触觉传感单元受蝎子缝感受器启发设置有仿生裂纹开槽，所述仿生触觉传感单元用于根据气囊缓震模块的形变产生对应的电压信号；
7、所述气囊缓震模块受到外界压力挤压后产生形变，将产生形变的压力传递至所述仿生触觉传感单元；所述仿生触觉传感单元将压力信号传递至中央处理模块，所述中央处理模块将信号通过蓝牙传输模块，传递至上位机。
8、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述仿生触觉传感单元包括依次设置的封装层、压力感知层、电极层以及隔离安装层；
9、其中，所述封装层是仿生触觉传感单元与气囊缓震模块相接触的连接面；所述封装层与气囊缓震模块通过绝缘粘合剂连接；所述封装层用于保护压力感知层；
10、所述压力感知层上表面与封装层连接、下表面与电极层连接；具有仿蝎子缝感受器的仿生裂纹开槽设置在所述压力感知层上表面；
11、所述电极层上设置有交叉指电极；所述电极层安装在所述压力感知层与隔离安装层之间；
12、所述隔离安装层与所述电极层下表面的连接。
13、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述仿生裂纹开槽为设置在所述压力感知层上表面的多条平行凹槽；所述封装层用于保护压力感知层上的平行凹槽不受外界环境影响。
14、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，还包括：与所述仿生触觉传感单元电连接的电荷放大电路；
15、其中，所述电荷放大电路包括，运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容；所述运算放大器的第2脚连接第一电压，所述运算放大器的第3脚通过第一电阻连接至第二供电电压，所述运算放大器的第4脚接地，所述运算放大器的第6脚与第一电容一端连接，所述第一电容的另一端连接信号输出端、并通过第二电阻连接至信号接地引脚，所述运算放大器的第7脚连接第二供电电压；所述运算放大器，将仿生触觉传感单元产生的电流转换成电压，将电压信号传输至中央处理模块。
16、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述压力感知层采用柔性压电材料制作而成；
17、所述仿生触觉传感单元利用压力感知层的柔性压电材料模拟生物中神经元产生神经冲动电信号的过程，在压力感知层的柔性压电材料处布置柔性输出电极层；压力感知层的柔性压电材料受到挤压后产生的电荷，经过电荷放大电路输入所述中央处理模块的主控处理芯片中。
18、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述隔离安装层采用绝缘材料制备；所述交叉指电极采用银、铜、金中的一种金属材料制备而成；所述交叉指电极通过蒸镀在聚酰亚胺薄膜形成柔性可弯曲电极。
19、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述气囊缓震模块通过绝缘粘合剂与所述仿生触觉传感单元连接；
20、所述柔性电路板采用聚酰亚胺为基底制作的电路板。
21、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述气囊缓震模块采用预制充气模式；所述气囊缓震模块的充气后的厚度略小于转子定子之间的间隙。
22、所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其中，所述气囊缓震模块的长度为40mm，宽度为40mm，高度为5mm；所述仿生触觉传感单元的长度为25mm，宽度为40mm，高度为5mm；所述柔性电路板的长度为30mm，宽度为40mm，高度为5mm。
23、一种如上任一项所述大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统的间隙监测方法，其中，所述多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器沿圆周均匀布置于大型水轮机发电组的转子和定子之间的间隙处，其中，所述大型水轮机发电组包括转子、定子、下机架，推力油箱和机敦；
24、其中，所述下机架固定于所述机敦内侧处，所述推力油箱固定设置在所述下机架上，并且所述推力油箱的中心孔和所述下机架处在同轴线的位置；所述转子的主轴穿过所述推力油箱的中心孔和下机架的中心空相连，所述定子通过支架固定在所述机敦上；
25、所述间隙监测方法包括：
26、在转子吊装作业前，根据转子与定子的设计间隔尺寸，选择预定高度的气囊缓震模块；预先将所述仿生柔性触觉传感器在线监测传感器沿圆周均匀布置在转子和定子之间的间隙处，并固定牢固；
27、当吊装作业时，在转子进入坑位产生非对中吊装作业的时，转子表面固定的多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器与定子表面发生接触、挤压，通过外力挤压气囊缓震模块变形，产生压力信号，通过压力信号作用于仿生传感单元的压力感知层，产生电压信号；
28、压力感知层的柔性压电材料产生的电压信号经过中央处理模块转换处理为数字信号后，通过蓝牙传输模块发送至上位机；建立转子与定子之间的距离、与压力感知层感应输出对应电压信号的关系，并通过换算后得到圆周上各个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器处转子与定子的间隙距离数值。
29、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
30、本发明实施例提供的一种大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统及监测方法，其中的每个柔性触觉传感器检测转子8定子9吊装过程中的间隙，直接利用了柔性气囊缓震模块的挤压变形，代替了传统的人工抽拉木板塞尺操作。在提高效率的同时，也兼容了当前传统的吊装施工步骤，易于被施工作业人员接受，减少了作业人员的培训成本和接受难度。
31、且采用了多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器7沿转子8圆周均匀布置，能直接测量出转子8与定子9的间隙距离，通过对应的拟合算法，能直接计算出转子8转轴的相对于轴承座的位置，可实现整个吊装过程中转子8位置调整的半自动化，大大地提高了吊装作业效率，同时也减轻了施工人员的人身风险。
32、并且本发明的仿生触觉传感单元的设计采用了仿生设计，在其中关键的柔性压电材料处，仿照蝎子缝感受器在其表面上开槽，形成类似蝎子缝感受器的表面多条裂缝结构。这种设计的好处是当柔性压电材料受到压力后，在各条沟槽处发生应变集中，引发压电材料输出电荷。
33、而且本发明每个传感器之间利用蓝牙无线传输，不需要复杂的布线，能保证直径为50～100m的大型水轮机转子8的吊装，进一步提高了施工效率。
1.一种大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，包括：多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器，其中，所述多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器包括：
2.根据权利要求1所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述仿生触觉传感单元包括依次设置的封装层、压力感知层、电极层以及隔离安装层；
3.根据权利要求2所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述仿生裂纹开槽为设置在所述压力感知层上表面的多条平行凹槽；所述封装层用于保护压力感知层上的平行凹槽不受外界环境影响。
4.根据权利要求2所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，还包括：与所述仿生触觉传感单元电连接的电荷放大电路；
5.根据权利要求4所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述压力感知层采用柔性压电材料制作而成；
6.根据权利要求2所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述隔离安装层采用绝缘材料制备；所述交叉指电极采用银、铜、金中的一种金属材料制备而成；所述交叉指电极通过蒸镀在聚酰亚胺薄膜形成柔性可弯曲电极。
7.根据权利要求1所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述气囊缓震模块通过绝缘粘合剂与所述仿生触觉传感单元连接；
8.根据权利要求1所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述气囊缓震模块采用预制充气模式；所述气囊缓震模块的充气后的厚度略小于转子定子之间的间隙。
9.根据权利要求1所述的大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统，其特征在于，所述气囊缓震模块的长度为40mm，宽度为40mm，高度为5mm；所述仿生触觉传感单元的长度为25mm，宽度为40mm，高度为5mm；所述柔性电路板的长度为30mm，宽度为40mm，高度为5mm。
10.一种如权利要求1-9任一项所述大型水轮机组吊装的仿生柔性触觉传感监测系统的间隙监测方法，其特征在于，所述多个仿生柔性触觉传感器在线监测传感器沿圆周均匀布置于大型水轮机发电组的转子和定子之间的间隙处，其中，所述大型水轮机发电组包括转子、定子、下机架，推力油箱和机敦；
