專利名稱：旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高的測量裝置。
背景技術(shù)：
大型旋轉(zhuǎn)機械(如汽輪發(fā)電機組、燃氣輪發(fā)電機組)是一種較為精密的重型機械，在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的條件下工作。其結(jié)構(gòu)通常是一個由多根轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器連接起來的軸系，屬于靜不定結(jié)構(gòu)。大型旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子長而重，軸系支撐狀況復雜，其中一部分軸承為落地式軸承，一部分軸承座落在靜子(如氣缸、發(fā)電機端蓋)上。運行過程中，無論是轉(zhuǎn)子和靜子沿軸向方向都是有溫度梯度的，并且這種溫度梯度隨機組工況變化而變化。這樣一來，在冷態(tài)下調(diào)整好的軸系中心的機組，在熱態(tài)下其中心線會發(fā)生變化，從而使各軸承的載荷分布和動靜間隙發(fā)生變化。由于大型旋轉(zhuǎn)機械的軸系為具有多支點的靜不定結(jié)構(gòu)，軸承載荷的變化會改變軸承的動力特性，直接影響機組的安全穩(wěn)定運行，嚴重時可能導致機組軸系失穩(wěn)。此外，軸承標高變化超過某一值時，可引起機組異常振動、軸瓦磨損、動靜部分碰摩等故障，影響整個機組的運行安全和經(jīng)濟性。通過從冷態(tài)開機到帶滿負荷整個過程中，連續(xù)測量各個軸承座中分面垂直高度的變化量，弄清楚軸瓦高度的實際位置，從而掌握軸承座負載的變化情況，分析它們與機組異常振動、軸瓦磨損、動靜部分碰磨等故障之間的關(guān)系，并在冷態(tài)下進行調(diào)整補償，給出各個軸瓦墊片實際的合理的調(diào)整量，可以使運行中各轉(zhuǎn)子軸中心線的連接線成為一條平滑曲線，以保證機組的安全運行。同時，通過長時間在線連續(xù)測量軸系各軸承動態(tài)標高的變化，可為準確識別故障和故障定位提供可靠的依據(jù)。因此，測量大型旋轉(zhuǎn)機械運行過程中軸承動態(tài)標高變化規(guī)律，是非常必要的。
目前，國內(nèi)外用于大型旋轉(zhuǎn)機械軸系標高測量的方法歸納起來主要有三種機械法、連通管法和激光測量法。機械測量法的主要測量設(shè)備是渦流傳感器，可以測量相鄰兩軸承的相對標高變化情況。機械法的優(yōu)點是測量系統(tǒng)簡單，設(shè)備費用低廉。缺點是用于固定渦流傳感器的測量架自身重量引起的垂弧和環(huán)境溫度變化導致測量架的變形對測量結(jié)果影響很大，不能對標高進行正確的測量，現(xiàn)場很少應(yīng)用。連通管法即液位平衡法，是在相鄰兩個軸承中分面上分別固定大小相同的兩個容器，兩容器之間使用硬管連接，并用液體介質(zhì)充滿硬管和容器的一部分。運行中當軸承垂直高度發(fā)生變化時，兩個容器中的液位發(fā)生相對變化，從而反映兩軸承相對標高的變化情況。這種測量方法要求液體介質(zhì)各處的溫度必須相同，但現(xiàn)場環(huán)境不能滿足上述條件，從而出現(xiàn)較大的測量誤差，很難準確測量軸承標高變化，另外機組振動也影響到測量系統(tǒng)，使讀數(shù)不穩(wěn)定。激光測量法是激光與傳感器相結(jié)合的方法，其主要特點是實時、自動化、非接觸、調(diào)整方便。但是由于利用的主要測量儀器都是光學儀器，對環(huán)境要求高，需要較好的隔振設(shè)備，成本高。另外儀器的抗外界干擾因素的能力較差，為了減少這一負面作用，需附加一些補償設(shè)備，使成本進一步增加。
各種現(xiàn)有軸承動態(tài)標高測量系統(tǒng)在現(xiàn)場使用中都存在著這樣或那樣的不足，難以對軸系標高進行準確的測量。其主要原因就是測量裝置本身受溫度、振動等現(xiàn)場環(huán)境的影響大，測量精度遠達不到要求，且不便于現(xiàn)場安裝。因此，要解決軸系標高的測量問題，必須解決好這幾個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置，該測量裝置為機械法測量裝置，它采用膨脹系數(shù)小的材料做支架用以克服傳統(tǒng)機械法中傳感器支架易受溫度變化影響導致的變形，且便于現(xiàn)場拆卸、安裝，工作時牢固穩(wěn)定而不出現(xiàn)晃動，測量精度高、靈敏度高、測量范圍大、并使測量過程有利于實現(xiàn)自動化。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置包括底座和下端安裝在該底座上的套管，其結(jié)構(gòu)特點是，置于所述套管中的石英玻璃豎桿的下端裝在所述底座的豎桿孔中且該豎桿孔和所述石英玻璃豎桿下端有自動對心結(jié)構(gòu)，位于所述套管上端口上方的石英玻璃豎桿頂端經(jīng)連接件連接有石英玻璃橫桿，該石英玻璃橫桿兩端分別裝有用于固定電渦流傳感器的側(cè)桿，所述套管上設(shè)有用以調(diào)節(jié)所述石英玻璃豎桿對中位置的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
以下做出進一步說明。
參見圖1，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置包括底座1和下端安裝在該底座1上的套管4，其結(jié)構(gòu)特點是，置于所述套管4中的石英玻璃豎桿3的下端裝在所述底座1的豎桿孔中且該豎桿孔和所述石英玻璃豎桿孔3的下端有自動對心結(jié)構(gòu)2，位于所述套管4上端口上方的石英玻璃豎桿3頂端經(jīng)連接件7連接有石英玻璃橫桿6，該石英玻璃橫桿6兩端分別裝有用于固定電渦流傳感器8的側(cè)桿10，所述套管4上設(shè)有用以調(diào)節(jié)所述石英玻璃豎桿對中位置的調(diào)節(jié)機構(gòu)5。
本發(fā)明中，所述自動對心結(jié)構(gòu)2可以是圖1所示的由石英玻璃豎桿3下端的倒錐臺體和所述底座1與之對應(yīng)的錐臺形豎桿孔組成，也可以是已有技術(shù)其它各種適宜結(jié)構(gòu)。所述傳感器側(cè)桿10可以是圖1和圖3所示的其上有固定孔11的直尺形結(jié)構(gòu)，也可以是其它適宜結(jié)構(gòu)；圖2給出了所述調(diào)節(jié)機構(gòu)5的一種實施例結(jié)構(gòu)，它由三個均勻分布在套管4圓周上的彈性調(diào)節(jié)器組成，每個調(diào)節(jié)器有安裝在套管4上的管形外殼12，裝在該管形外殼12中的彈簧14的一端是前端裝有滾珠16的滑動頂頭15而另一端是設(shè)有旋轉(zhuǎn)手柄的調(diào)節(jié)螺桿13。
所述連接件7可做成一個“三通”結(jié)構(gòu)件，也可以做成其它適宜的結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明用機械法測量軸承旋轉(zhuǎn)機械標高的原理是使安裝支架上的傳感器探頭的地面高度保持不變，探頭與軸承之間有一個間隙電壓信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號后，經(jīng)過處理，輸出軸承標高的動態(tài)變化值。圖4為對相鄰兩軸承進行標高測量的測量系統(tǒng)示意圖。保持傳感器探頭的地面高度不變，是本發(fā)明的關(guān)鍵所在，它直接影響了測量結(jié)果的準確度。因此，選取線性膨脹系數(shù)小的材料做支架材料，及發(fā)明出一套合理的支架方案，是本發(fā)明的著重點。
本發(fā)明保持了機械法簡單易用，成本低廉的優(yōu)勢，進而改進測量架的溫度特性。測量架在選材方面，在滿足工程要求的前提下，選用熱膨脹系數(shù)遠小于軸承材料熱膨脹系數(shù)的石英玻璃，以此作為標高測量一次元件的支架。作為感應(yīng)標高變化的渦流傳感器，直接固定在用石英玻璃制成的支架上。由于石英玻璃的線膨脹系數(shù)很小，在相同溫度變化范圍內(nèi)只有鋼的1/25、鋁的1/42，這樣，由于現(xiàn)場測試溫度變化范圍不大，因此石英玻璃支架本身的膨脹或收縮量可以忽略不計(或稍加補償)。從而減少溫度變化所引起的熱變形的影響，在經(jīng)濟性允許的條件下，還可考慮加裝環(huán)境參數(shù)補償系統(tǒng)，從而在理論上解決了軸承動態(tài)標高的在線測量問題。但是，大長度尺寸的石英玻璃管抗彎、抗振動性能差，且易碎，不適合于大型旋轉(zhuǎn)機械的測量環(huán)境。為此，設(shè)計出了石英玻璃管的固定、保護裝置。該裝置起到固定、保護石英玻璃管的作用，并且不妨礙石英玻璃管在長度方向和橫向的熱膨脹。這就從技術(shù)上解決了軸承動態(tài)標高的測量問題。
由以上可知，本發(fā)明為一種旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置，其傳感器支架幾乎沒有受溫度影響所產(chǎn)生的形變，測量精度高、靈敏度高、測量范圍大，裝置便于現(xiàn)場拆卸和安裝，且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。


圖1是本發(fā)明的一種實施例整體結(jié)構(gòu)；圖2是圖1中C-C剖視結(jié)構(gòu)；圖3是圖1中D向局部結(jié)構(gòu)；圖4是本發(fā)明一種實施例應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明一種實施例的實際應(yīng)用測量結(jié)果。
在圖中1-底座， 2-對心結(jié)構(gòu)，3-石英玻璃豎桿， 4-套管，5-調(diào)節(jié)機構(gòu)， 6-石英玻璃橫桿，7-連接件， 8-電渦流傳感器，9-導線， 10-側(cè)桿，11-傳感器固定孔，12-管形外殼，13-調(diào)節(jié)螺桿，14-彈簧，15-滑動頂頭，16-滾珠。
具體實施例方式
按照圖1至圖4和上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明裝置，石英玻璃豎桿3直徑40mm、長800mm，其余構(gòu)件參照圖1所示比例確定。
利用本發(fā)明所述動態(tài)標高測量裝置對國產(chǎn)某300MW汽輪機組的4號(A)和5號(B)軸承動態(tài)絕對標高進行在線測量，測點的布置方法如圖4所示。渦流傳感器的量程為-1000um-1000um，所有測量結(jié)果以測量起始點數(shù)據(jù)為參考點，計算出變化值，再繪制曲線。試驗過程為機組冷態(tài)啟動至并網(wǎng)帶負荷全過程，由于機組啟動過程中出現(xiàn)一些技術(shù)故障而重新開機，整個測試過程分幾個階段完成。
圖5為現(xiàn)場測得的4號(A)、5號(B)軸承標高變化曲線。試驗當天，16:49沖轉(zhuǎn)，18:42機組并網(wǎng)，此時凝汽器真空值為91kPa。20:10機組負荷為250MW，隨后負荷略有降低；至20:25機組負荷為223MW，真空為97kPa。從圖中可以看出，4號軸承標高在沖轉(zhuǎn)后略有上升，變化量約在0.05mm左右；并網(wǎng)帶負荷后，標高出現(xiàn)上下波動，但總的呈上升趨勢，上升量約0.10mm；穩(wěn)態(tài)運行時，與冷態(tài)相比標高約降低0.10mm。5號軸承在沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)及帶負荷后，標高變化均很小，變化量不超過0.05mm。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置，包括底座1和下端安裝在該底座1上的套管4，其特征是，置于所述套管4中的石英玻璃豎桿3的下端裝在所述底座1的豎桿孔中且該豎桿孔和所述石英玻璃豎桿3的下端有自動對心結(jié)構(gòu)2，位于所述套管4上端口上方的石英玻璃豎桿3頂端經(jīng)連接件7連接有石英玻璃橫桿6，該石英玻璃橫桿6兩端分別裝有用于固定電渦流傳感器8的側(cè)桿10，所述套管4上設(shè)有用以調(diào)節(jié)所述石英玻璃豎桿對中位置的調(diào)節(jié)機構(gòu)5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置，其特征是，所述自動對心機構(gòu)2由石英玻璃豎桿3下端的倒錐臺體和所述底座1與之對應(yīng)的錐臺形豎桿孔組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置，其特征是，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)5由三個均勻分布在套管4圓周上的彈性調(diào)節(jié)器組成，每個調(diào)節(jié)器有安裝在套管4上的管形外殼12，裝在該管形外殼12中的彈簧14的一端是前端裝有滾珠16的滑動頂頭15而另一端是設(shè)有旋轉(zhuǎn)手柄的調(diào)節(jié)螺桿13。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)機械動態(tài)標高測量裝置，它包括底座1和下端安裝在該底座1上的套管4，其結(jié)構(gòu)特點是，置于所述套管4中的石英玻璃豎桿3的下端裝在所述底座1的豎桿孔中且該豎桿孔和所述石英玻璃豎桿孔3的下端有自動對心結(jié)構(gòu)2，位于所述套管4上端口上方的石英玻璃豎桿3頂端經(jīng)連接件7連接有石英玻璃橫桿6，該石英玻璃橫桿6兩端分別裝有用于固定電渦流傳感器8的側(cè)桿10，所述套管4上設(shè)有用以調(diào)節(jié)所述石英玻璃豎桿對中位置的調(diào)節(jié)機構(gòu)5。本發(fā)明的傳感器支架幾乎沒有受溫度影響所產(chǎn)生的形變，測量精度高、靈敏度高、測量范圍大，裝置便于現(xiàn)場拆卸和安裝，且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。
文檔編號G01M13/04GK1560586SQ200410022949
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者李錄平, 黃志杰, 晉風華, 唐月清, 盧緒祥, 周可 申請人:長沙理工大學