CN101523017B - 目标角调节的耦合过程 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于耦合器使流体机械的驱动轴与输出轴相耦合的方法。在设置用于开始耦合的信号之前，使所述流体机械加速到关于所述输出轴次同步的转速并且保持在这个保持转速上。

Description

目标角调节的耦合过程

技术领域

本发明涉及一种用于借助于耦合器使流体机械的驱动轴与输出轴相耦合的方法。

背景技术

在GuD发电厂(燃气和蒸汽发电厂)中，作为驱动装置类型提供燃气涡轮机和蒸汽涡轮机。燃气涡轮机和蒸汽涡轮机是流体机械。所述GuD发电厂通过其短暂的起动时间在较短的时间里提供大量的能量。燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的组合以良好的效率并且在不同的初级载能体以及整个涡轮机组的运行特性方面具有高灵活性的同时产生电能。

燃气及蒸汽回路为提高效率在一个系统中相连接。利用燃气涡轮机的热废气，在废热锅炉中产生水蒸汽，该水蒸汽在蒸汽涡轮机中(三压过程)提供机械的力矩。这种组合在产生电能的过程中将效率从大约36％比如提高到57％。这样的设备示范性地在图1(在蒸汽涡轮机和同步发电机之间带有SSS-耦合器的单轴GuD设备的原理草图)中示出。所述示范性的GuD单轴设备具有燃气涡轮机1、发电机2、激励器3、耦合器4和蒸汽涡轮机5。

在图1中示范性地研究的单轴设备中，燃气和蒸汽涡轮机与仅仅一台发电机处于共同的轴系上。在此省去了第二发电机及其所属的部件，由此能够在投资费用方面节省大约10％。

为了能够尽可能好地利用燃气涡轮机的优点，首先将所述蒸汽涡轮机与轴系分开。在工作温度时，所述蒸汽涡轮机能够几乎不依赖于发电机的负荷状态通过耦合器比如通过同步自换档的超越齿式耦合器(SSS-操纵耦合器)来进行耦合。

所述燃气涡轮机和发电机系统在此具有同步的转速。如果所述蒸汽涡轮机超过这个转速，那么它就通过螺纹自动地得到耦合并且随后能够将功率传输给所述发电机。所述涡轮机组的总功率大约有三分之二分配到燃气涡轮机上并且三分之一分配到蒸汽涡轮机上。

在稳定的耦合的带负载运行中，获得所测量的轴和轴承振动与部分轴系彼此间的相对的角度位置的依赖关系，这不依赖于是否涉及在50Hz或者60Hz运行的机器。在此，在特定的角度位置上超过轴承振动和轴振动的允许的极限值。

在所述耦合器前后的弯曲振动的测量以及所属的耦合角的测量可以用作对有利的和不利的位置进行识别的基础。

不仅所述燃气涡轮机的转速/功率调节器而且所述蒸汽涡轮机的转速/开口调节器都有PI-结构。如在图2(所述燃气及蒸汽涡轮机调节器的基本结构)中可以看出的一样，其它的调节器7通过中央的最小值选择6起作用。在图2中将功率额定值8、开口额定值9、功率实际值10、开口实际值11、转速额定值12以及转速实际值13输入给所述基本结构，其中将信号12和13输入给死带(Totband)14。所述基本结构产生阀门位置实际值15，其中考虑静力学(Statik)k1、频率变化k2的影响和功率额定值变化k3的影响。

关于单轴设备的示范性调节的一览图在图3(所述GuD单轴设备的一览图)中示出。在所述燃气涡轮机的额定工作状态中的耦合过程仅仅通过所述蒸汽涡轮机的转速调节器来确定。因为所实施的模拟由此在很大程度上不依赖于其余的调节器参量，所以在此主要探讨蒸汽涡轮机转速调节器。

所述转速/开口调节器的任务是，根据预先给定的用于所述转速和开口的额定值对由所述废热锅炉产生的并且流入所述蒸汽涡轮机中的蒸汽量进行调节。在此涉及2-参量-调节器，该2-参量-调节器为以下运行情况调节所述涡轮机组的转速和功率：

-所述蒸汽涡轮机的起动

-与所述燃气涡轮机的轴系的耦合

-涡轮机的加载

-卸载和单独运行

-涡轮机的停机。

各个开口额定值的输出信号在开口额定值形成中彼此联结并且触发所属的位置调节装置，每个位置调节装置通过伺服阀来使电液的驱动装置(EHA)定位，所述电液的驱动装置(EHA)又操纵所属的调节阀。

此外每个调节阀或者说调整阀瓣(Stellklappe)(新蒸汽、回收蒸汽和输入蒸汽)都有驱动装置单个触发装置，通过该驱动装置单个触发装置可以限制各个调节阀或者说调整阀瓣。

对所述燃气涡轮机的具有初级频率影响和极限频率影响的转速/功率调节器进行非常详细的模拟，而对所述燃气涡轮机则进行简单模仿(参见图4；燃气涡轮机V94.2A)。在所述蒸汽涡轮机的建模中，不仅所述转速/开口调节器(图5；蒸汽涡轮机的转速-开口调节器)而且所述蒸汽涡轮机本身(图6；GuD蒸汽涡轮机)都得到非常精确的模仿。

在转速调节器-运行中，所述蒸汽涡轮机一直运行到额定转速(相当于燃气涡轮机-轴系的实际转速)。如果蒸汽涡轮机转速超过燃气涡轮机转速，那就自动地使这两个轴系耦合。在此，调节器结构同样自动地从转速调节器-运行切换到开口调节器-运行。

起动时的转速额定值在图7(在所述蒸汽涡轮机加速时的转速瞬态)中示出。所述蒸汽涡轮机从稳定的数百转/分钟的预热运行开始以0.167Hz/s的瞬态加速。一旦实际值达到特定的勉强次同步的频率，那就预先设定比额定值更平坦的0.05Hz/s的瞬态用于耦合。用于这种切换的标准值为f_sync-0.5Hz(不仅对50Hz而且对60Hz的发电厂)。

从所述两个部分轴系的相对的转数中，产生用于对耦合状态进行进一步处理的信号KUPE(耦合器接合)。图7关于所述燃气涡轮机或者说输出轴的额定转速16示出了用于这个从-0.083Hz到+0.33Hz或者说从-5转/分钟到+20转/分钟的信号的窗口。

运行中的经验表明，在比较窄小的窗口中，所述信号KUPE由于测量精度不保持稳定。如果因有故障的耦合器没有进行耦合，那么所述窗口的上极限就阻止转速的进一步上升。很明显，在所述蒸汽涡轮机达到同步的转速之前已经设置所述对所有接下来的操作有利的信号KUPE。但是，如早已提到的一样，所述耦合过程只有在超过所述同步的发电机转速时才开始。

图8(SSS-操纵耦合器的原理)示出了所述耦合器的原理。连接套(Schaltmuffe)C以所述蒸汽涡轮机的转速转动，直至达到所述同步的转速，随后该连接套C由棘轮A固定在发电机轴F的操纵部分(Schaltteil)上。在超同步的转速时，由于螺纹这就导致所述连接套朝蒸汽涡轮机的方向进行轴向运动。在短暂的时间之后，轮齿B就啮合并且通过这些轮齿B来传输驱动力矩。此外，所述示范性地示出的SSS-连接套具有陡螺纹D、驱动端E(蒸汽涡轮机)和棘轮齿部G。此外，图8还在右边的图纸平面中示出了三张较小的图。上面的图示出了脱耦的状态，中间的图示出了插入运动并且下面的图则示出了耦合的状态。

图9(根据按现有技术的调节策略进行的耦合过程)示出了用当前的调节策略进行的模拟。所述信号KUPE明显地出现在耦合过程的开始之前以及齿轮啮合之前。因此，立即将所述蒸汽涡轮机的转速调节器-份额固定在其当前数值上并且同时附加开口调节器-份额，尽管还脱耦的蒸汽涡轮机处于转速运行中。

所述开口调节器份额跟随非常平坦的每分钟10％的瞬态，该瞬态与所述转速调节器的影响相比仅仅对下面的耦合过程产生较小影响。图10(用修改过的信号KUPE进行的耦合过程)示出了在改变所述信号KUPE之后的这个过程。只有所述两个部分轴系的转速相同，才在这里设置KUPE。很明显，这种改动没有决定性地影响所述耦合。

比如在GuD单轴设备上，两个旋转的部分轴系在转速同步时任意地彼此耦合。由此产生不同大小的轴振动和轴承振动，从而可能会超过预先给定的振动报警值，所述预先给定的振动报警值会导致麻烦的再平衡措施或者甚至导致运营商向所述GuD设备的供应商提出处罚要求。

借助于已知的再平衡措施，应该达到整个轴系的良好的振动特性。当然至今为止在不调节的情况下并且根据随机抽样原则进行耦合。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种开头所述类型的方法，在该方法中保证，总是以最小的振动值进行耦合，其中整个轴系应该能够变得平衡并且加以保持。

按本发明，该任务通过一种按本发明的方法得到解决。在按本发明的用于借助于耦合器将流体机械的驱动轴与输出轴相耦合的方法中，其中，所述驱动轴和所述输出轴构成了两个部分轴系，其中，在设置用于开始所述耦合的信号之前将所述流体机械加速到关于输出轴次同步的转速并且保持在这个保持转速上，其特征在于，在所述部分轴系的相位差使得两个重心彼此对置时设置用于开始耦合的信号。

总之，借助于按本发明的方法介绍一种通用的用于使蒸汽涡轮机耦合的测量及调节策略，该测量及调节策略在所有的平衡过程消退之后引起尽可能微小的轴振动和轴承振动。

同时，用本发明为合适的自动化仪器提供理论的和调节技术的基础。该自动化仪器应该在耦合之前从所述部分轴系的振动特性以及同步信号中检测到有待追求的有利的耦合位置，在该耦合位置中弯曲振动尽可能拥有最小的数值。

本发明以这样的认识为基础，即相应地可以对所述蒸汽涡轮机的调节进行改动，用于不仅保证精确确定最佳的耦合角度而且保证在有利的位置上进行精确耦合，从而不在未调节的和随机的情况下进行耦合。

所述单轴设备包括发电机和电网的用于本发明的模型已在

中建立，其也考虑到了所述耦合器的扭转特性。

在现有技术中，首先对所述耦合器的在耦合状态中的特性进行研究(带负载运行)。为模拟真正的耦合过程，将既有的模型扩充了“转速加速”这个模块。

尽管在图9和10之间看不出任何明显的改动，但优选规定所述信号KUPE从转速差-5转/分钟移动到0转/分钟，用于保证明确地分开转速调节器运行和开口调节器运行。在此优选只有在低于-5转/分钟的差时才又设置信号KUPA(耦合器脱开)，用于防止因测量精度引起的误差。

在耦合之前所述转速调节器的0.05Hz/s的瞬态原来是由在所述发电机的同步方面的经验推导出来的。

有利的是，对所提到的数值进行进一步优化，用于保证更平稳的耦合。这里优选设置更为平坦的瞬态，用于避免在齿轮啮合时出现不允许的冲击。

不仅为了确定有利的耦合角而且为了进行目标角调节的耦合，优选规定，如早已提到的一样对当前的调节方案进行改动。

如上面说明的一样，所述蒸汽涡轮机在达到最小工作温度之后从具有固定的瞬态变化的预热转速一直加速到自同步转速起的独立耦合。

在此，在所述连接套的端部止挡上目标角度或者说耦合角度在现有技术中纯粹是随机的。

附图说明

图1是在蒸汽涡轮机和同步发电机之间带有SSS-耦合器的单轴GuD设备的原理草图；

图2是燃气及蒸汽涡轮机调节器的基本结构；

图3是GuD单轴设备的一览图；

图4是燃气涡轮机V94.2A；

图5是蒸汽涡轮机的转速-开口调节器；

图6是GuD蒸汽涡轮机；

图7是在所述蒸汽涡轮机加速时的转速瞬态；

图8是SSS-操纵耦合器的原理；

图9是根据按现有技术的调节策略进行的耦合过程；

图10是用修改过的信号KUPE进行的耦合过程；

图11是在目标角调节的加速和耦合时的转速瞬态；

图12、13和14分别是以目标角进行的耦合过程；

图15是拉瓦尔转子的部分轴系的基础模型；

图16示出了在试验设备的耦合过程中测量的轴振动；

图17示出了轴中心和重心在圆形轨道上运动；

图18在左边示出了次临界的情况并且在右边示出了过临界的情况；

图19示出了根据两个空间方向分开的波偏差；

图20是在所述临界的圆周频率之间S和W的可能的变化曲线；

图21、22和33分别示出了复数计算的方法在试验设备1到3的测量数据上的应用情况；

图24表示测量点的定义；

图25示出了在有利的耦合角上同步指针的相位。

具体实施方式

为了达到给定的角度，有利地使所述蒸汽涡轮机加速到勉强次同步的转速(保持转速)并且保持在该转速上。可以根据图11(在目标角调节的加速和耦合时的转速瞬态)预先给定所述转速的额定值。有利的是，引入保持转速17。有利的是，优选在相当于大约-0.167Hz的-10转/分钟上引入所述保持转速17。

一直保持该转速，直到在驱动侧和输出侧之间达到依赖于目标角(相对的扭转角

耦合角

)的起始角。如果所述扭转角

等于预先给定的起始角，那就设置信号KSTART(耦合开始)。自这个时刻起，以任意的转速瞬态进行耦合(优选0.05Hz/s)。

还应该指出，在图11中示出了所述信号KUPE的所建议的变化。所有下面的模拟也经受这种变化。

在目标角

已知时，也优选求得自起始时刻直到耦合过程结束时有待超过的角度

这个角度

的计算要求每台单个设备包括所有动态的影响都有高精度的模型；因此这不实用。优选的方案在于，在燃气涡轮机的负载运行中测量这个角度可以认为，有一个恒定的用于每台GuD设备的(设备所特有的)该

对所有可能的目标角

来说是相同的。在不同的目标角上耦合过程的模拟已经证实了这一点。

图12、13和14(以目标角进行的耦合过程)示出了目标角(相对的扭转角

)0°(图12)、90°(图13)和180°(图14)的模拟结果。在所使用的耦合模型中产生大约145°的

起始角以公式

来计算。

在所有三种情况下，达到预先给定的目标角在模型中加以考虑的扭转特性明显地不是决定性地依赖于耦合角或者说目标角(相对的扭转角)

图11的转速额定值变化曲线可以额外地用于确定最佳的耦合角(相对的扭转角)。

通过所述信号KSTART的闭锁，所述蒸汽涡轮机关于发电机保持在保持转速-10转/分钟上。而后，在所述两个部分轴系的这种稳定的脱耦的状态中对所述轴振动进行测量和比较，用于由此确定最佳的目标角。

如果在既有的设备中存在耦合图(Kuppelkarte)并且由此识别有利的耦合角，那就可以将该耦合角预先设定为目标角

然后就不必再确定有利的角度。

为了更好地理解所研究的问题，关于轴的弯曲振动特性进行一些基础性的研究。为此介绍拉瓦尔转子的基础模型作为相应的部分轴系的替代品，其特性描述了原理上的过程。

下面所使用的基础来自R.Gasch，Rotordynamik(转子动力学)，Springer出版社，柏林，1975年并且详细地从该文献中推导出来。公式优选在与测量系统ADRE相匹配的情况下作细微改动，用于以后可以直接使用给定的测量数据。

如在图15中(拉瓦尔转子的部分轴系的基础模型)示范性地示出的一样，所述拉瓦尔转子适合作为轴系的最简单的模型。在此涉及带有质量(massebehaftet)的盘，该盘作为在两个刚性的轴承中的无质量的轴的一部分具有从轴极点W开始移动了距离ε的重心S。相应地一种这样的拉瓦尔转子应该代表所述蒸汽涡轮机(DT)、以及燃气涡轮机和发电机(GE)。

从数学视角看，有利的是，用于S和W的位置的图示看作是复数的空间指针(Raumzeiger)。在此实数部分相当于Z-坐标并且虚数部分相当于Y-坐标：

r_W＝z_W+j·y_W；r_S＝z_S+j·y_S    (1)

该图示提供能够使用复数计算的方法的决定性优点，该复数计算优选用于确定有利的耦合角

(目标角、相对的扭转角)。

在忽视衰减重力和轴承刚度的情况下，产生以下用于轴极点的运动方程：

ω₀是临界的圆周频率，该圆周频率从所述轴的质量和刚度中产生，并且ε是在S和W之间的间距。

因为这里涉及线性的微分方程式(Dgl.)，所以解包括一个依赖于起始条件(比如在耦合时的冲击)的齐次部分和一个通过所述轴的驱动装置强制产生的特别部分。这两个解彼此叠加，由此可以单个地对它们进行研究。在考虑到衰减的情况下，所述微分方程式的齐次解在短暂时间之后消退。图16(在试验设备1的耦合过程中测量轴振动)示出了在第一试验设备上耦合过程的轴振动的测量。这里可以明显地看出在耦合时在振动中的大的峰值，该峰值很快消退。然后振幅达到稳定的数值。所述运动方程的齐次解确定了所述峰值并且此外不应加以考虑，因为这里仅仅研究稳定的轴振动。

相反，特解则相应地提供了在稳定运行中S和W的位置，并且由此提供在平衡过程消退之后所述轴振动的振幅：

轴中心和重心在圆形轨道上(参见图17；轴中心和重心在圆形轨道上运动，两个部分轴系拥有相同的旋转方向并且ω小于ω₀)沿轴旋转方向围绕着旋转中心M以同步的角速度ω运动。在此所述点M、W和S处于一条直线上。

在上面所作出的假设下，有一个临界的相应地依赖于所述轴的质量和刚度的圆周频率ω₀，在该频率上轴振动会变得无限大。在这个圆周频率以下-次临界的运行-所述重心处于所述轴极点之外。在通过临界的转速时，其进行相突变并且在转速变得更大时-过临界的运行-移近所述中心。这个过程也称为所述轴的自定心，因为所述轴振动的振幅变小。

从图17中可以看出，在两个轴重心的空间指针(Raumzeiger)之间的角度刚好为180°时，两个部分轴系因此应该尽可能耦合在一起。在这种情况下所述重心在相应对置的一侧上并且在其作用方面至少部分抵消。相耦合的系统的新的重心而后更靠近所述轴极点。

如果两个轴系以过临界的转速运行，那么两个重心就在里面。因此这里在所述空间指针之间的角度也必须等于180°。如果相反，在一根轴次临界地运行并且一根轴过临界地运行时，那么所述角度应该为0°，因为在这种情况下所述重心如可以在图18(左边为次临界的，右边为过临界的，两个部分轴系具有相同的旋转方向)中看出的一样彼此对置。

此外优选所述轴由于自定心的效应过临界地运行，这意味着在找到有利的耦合角

(目标角、相对的扭转角)方面得到简化。

如果考虑到衰减，那就将临界的圆周频率上的轴振动限制在无限的但此外不允许的数值上。在通过ω₀时，所述重心没有直接从外面向里跳动，而是依赖于衰减因素或多或少缓慢地向里旋转。因为没有轴稳定地在所述临界的圆周频率的附近运行并且所述的S的转换仅仅在其附近进行，所以仍然保持上面作出的结论。

在绝大多数情况下，可以对轴承的刚度一同加以考虑，由此所述临界的圆周频率有时候显著降低。这里，首先弹性常数的关于两个空间方向的各向异性起决定作用。ω₀依赖于弹性常数和质量，也就是说在常数具有不同的数值时产生两个临界的圆周频率ω_Z和ω_Y，它们通常出现在水平方向和垂直方向中。由此有一个更广泛的中间临界的范围，所述轴可以在该范围中运行。图19(根据两个空间方向分开的波偏差)示出了按圆周频率不同强度的根据空间方向分开的波偏差。在轴ω上示出了次临界区域18、中间临界区域19和过临界区域20。

通常可以假定，在涡轮机组上使用的轴承在水平方向上比在垂直方向上软。因此，这里假定，水平的y-临界值在圆周频率轴上总是在z-临界值的前面。这两个数值小于在刚性轴承上的临界的圆周频率。

由于支承的各向异性，所述轴中心在椭圆形的轨迹上运动，该轨迹称为轨道。这条轨道以及由此所述轴中心在所述轴系的不同位置上分别借助于两个位移传感器来测量并且用于确定有利的耦合角

(目标角、相对的扭转角)。所述重心的关于轴中心的无法直接测量的位置在次临界的圆周频率上原则上留在外面并且在过临界的圆周频率上留在里面。在此还必须对其在中间临界的数值上的变化进行研究。

图20(在所述临界的圆周频率之间S和W的可能的变化曲线)示出了S和W的在两种临界的圆周频率之间的轨道。这二者关于轴旋转拥有相反的旋转方向。但是所述重心S随所述轴继续围绕着W旋转并且由此在旋转中改变其相对位置。其关于次临界的空间方向处于外面并且关于过临界的空间方向处于里面。

如果应该使两根中间临界的轴耦合在一起，那么在所述轴中心的空间指针的相位差刚好为180°时所述重心刚好彼此对置。

与圆周运动相反，椭圆形的轨道的相位的变化在旋转过程中不是恒定的，由此两根轨道指针(Orbitzeiger)的相位的比较没有提供能够使用的结果。因此必须找到另一条途径用于依赖于耦合角从测量数据中估计所述重心的当前位置。

在这里所使用的坐标系中，所述轴仅仅为直观起见处于水平线或者说垂直线中。所述轨道的大的半轴没有强制处于水平线中。坐标系的位置能够自由选择并且可以在测量点上校准。但是必须为所述两个部分轴系选择相同的坐标系。

为了实施上面所作出的考虑，必须将所述复数计算的方法应用到所提供的测量数据上。从现在开始按公式推导这些方法，并且介绍在试验设备1到3的测量数据上的应用情况(图21到23)，其中在图23中再现了所述试验设备1。

为所述两个部分轴系优选在所述耦合器或者说SSS-耦合器的附近各进行两次振动测量。测量点的优选的名称在图24(用于表示测量点的定义)中得到定义。在左旋的轴上，左边的传感器处于左侧，这相当于虚数部分(Im)，并且右边的传感器处于右侧，这相当于实数部分(Re)。

·对于所述两个部分轴系来说，每转一圈各确定一个脉冲信号用于确定转速，从其时间差中可以确定相对的扭转角。在(4)中的差被定义为相对的角度j_K：

为进行分析，根据用于四个信号中每个信号的振幅

和相位

(关于相应自身的转速信号)滤出旋转多次的(drehfrequent)振动。这些信号作为复数的空间指针示出。由此所述信号根据以下形式存在着：

下标l和r分别代表左边的或者右边的传感器。下面还仅仅为燃气涡轮机侧提出所述公式，因为对于蒸汽涡轮机的方程式来说仅仅必须更换下标并且抽走

所述轴极点在椭圆形的轨道上运动，所述轨道可以用数学方式作为两种反向的具有相同的角速度但具有不同的半径的圆周运动的叠加来描述。

为此将公知的欧拉方程式应用到(5)上：

$\cos x=\frac{1}{2}(e^{j\·x}+e^{-j\·x})$ 和 $j\·\sin x=\frac{1}{2}(e^{j\·x}-e^{-j\·x})---\left(6\right)$

将方程式(6)代入用于燃气涡轮机侧的轴中心的(5)中，从中获得：

通过将e^jωt或者说e^-jωt放在括号外以及根据正的及负的指数进行的分开处理获得以下方程式：

(8)

在此是圆形轨道的半径，该圆形轨道称为所述轨道的同步份额，并且

是具有逆向份额这个名称的圆的半径。在此，同步份额和逆向份额涉及所述轴的旋转方向。相应的相位包含在

和

中。在图21到23中用所述测量数据进行这样的分解。

图21到23分别在左上部示出所述部分轴系的轨道，在右上部示出同步指针(Mitlaufzeiger)的相位差，在左中部示出蒸汽涡轮机的同步份额和逆向份额并且在右中部示出发电机的同步份额和逆向份额并且在下部示出耦合图。

所述轴的应该在两个轴系中尽可能对置的重心S以同步的圆周频率ω沿旋转方向围绕着轴极点W运动。

由此获得用于S的轨道的方程式(9)：

在此ε是S到W的间距。在代入(8)之后得到以下用于r_S，GT的方程式：

角度

是一个恒定的数值并且依赖于衰减和圆周频率。很清楚，仅仅所述重心和轴中心的同步分额的半径和相位是不同的，其中用于所述两个点的逆向份额是相同的。

此外假设，同步的指针通过不平衡度来确定并且所述逆向的指针代表着所述轴承的各向异性的反作用：

在假设仅仅引起的不平衡度依赖于耦合角的情况下，为找到有利的角度优选仅仅考虑所述轴振动的同步份额。

所述同步份额是指圆形的轨道，其振幅和角速度在旋转过程中是恒定的。在两根轴的转速不同时，可以进行相位的比较。因为根据方程式(10)所述重心的同步份额的振幅是恒定的，所以这种比较也有利地说明关于其位置的情况。

为了确定最佳的耦合角

(目标角，扭转角)，必须确定蒸汽涡轮机侧和燃气涡轮机侧的同步指针的相位差。为此，所述蒸汽涡轮机比如以-10转/分钟的次同步的转速运行并且所述燃气涡轮机则以同步的转速稳定地运行。在如上面所说明的一样处理振动测量之后，所述同步指针根据用于所述两个部分轴系的数值和相位而存在。通过角速度中的小差异，所述相对的扭转角

缓慢变化，并且由此所述同步指针的相位也缓慢变化。所述角度在此以相同的速率变化。

依赖于所述轴是否过临界、中间临界或者次临界地运行的情况，所述轴系的相位差必须为0°或者180°，以便所述重心彼此刚好尽可能对置并且由此在其作用方面相互补偿。在此时刻，所述扭转角刚好相当于有利的耦合角。这个耦合角必须由相应的自动化仪器加以保存并且由调节装置作为目标角加以使用。

图25(在有利的耦合角上所述同步指针的相位)示出了所述同步指针的相位差，在该相位差上基于理论的基础获得有利的耦合角。

相应的试验设备的在表格中的编排(图25)可以在将所述轨道分解为同步份额和逆向份额之后进行。在中间临界的运行中的轴系拥有逆向的轨道。在所述逆向份额的数值大于同步份额的数值时就是这种情况。如可以在图25中看出的一样，用三台试验设备的测量数据进行这种研究。

为进行比较，存在着来自三台不同的设备的测量值，其中已经求得在瞬态的转速运行中这里经过处理的轴振动。

图21示出了用于在GUD设备2的实例上确定有利的耦合角的步骤。该图左上部示出了所述两个部分轴系的轨道。在第二行中的图片示出了根据同步份额和逆向份额进行分解的情况。该图右上部示出所述同步指针的相对于耦合角

的相位差。在该情况中的出发点是，所述两根轴过临界地运行，也就是说所述同步指针的相位差必须恰好为180°，以便存在有利的耦合角在图21的该子图中也可以很好地看出：所述同步指针的相位和所述耦合角

变化得刚好一样快。

该图下面示出了具有三个测量的轴振动的耦合图。所述指针的长度相应于在所有的平衡过程消退之后的振动，其中所述角度相当于所测量的耦合角，在该角度中绘出所述指针。作为额外的指针，绘出所求得的最佳的耦合角这个指针的长度没有意义并且仅仅为了清晰选择得较大。所求得的角度明显地在耦合图上处于小振动的范围内。

图22示出了用于试验设备3的结果。在这种情况下所述燃气涡轮机中间临界地运行(逆向指针大于同步指针)并且所述蒸汽涡轮机过临界地运行。在这种情况下，在相位差为0°时求得所述耦合角。所述耦合图示出，这个耦合角

也处于有利的范围内。

在使用试验设备1的情况中(图23)，在所述两个部分轴系上所述逆向指针大于所述同步指针，这表明中间临界的运行。而后最佳的耦合角在相位差为180°时存在。在该设备上能够拥有多个测量数据，这可以在耦合图中看出。所述有利的耦合角在这里也在振动较小时存在。

有利的是，引入优选-10转/分钟的保持转速，从该保持转速开始可以以任意的转速瞬态达到预先给定的目标角。在起始角和目标角或者说耦合角之间的差

按设备特点相对于所述耦合角是恒定的，并且因此可以在起动时进行测量。

在现有技术中，所述显示已耦合的状态的信号KUPE设置得太早。借助于按本发明的方法来提出，将该信号设置得更靠近真正的耦合过程。

为检测转速相应地每转一圈提供一个信号的脉冲信号是用于确定驱动侧(蒸汽涡轮机)和输出侧(发电机侧)的相对扭转的直接尺度。在现有技术中，这个角度(耦合角或者说相对的扭转角)纯粹是随机的并且全部拥有依赖于棘轮齿的数目的数值。

对于稳定的运行来说，在所述部分轴系的重心关于轴中心彼此对置并且由此在其作用方面部分补偿时存在着有利的耦合状态。

在燃气涡轮机处于额定工作状态中并且蒸汽涡轮机处于保持转速上时，可以求得有利的耦合角。在靠近所述SSS-耦合器的测量点上检测到的轴振动借助于复数计算方法分解为同步份额和逆向份额。所述两个同步指针的相位的比较提供关于有利的耦合角的情况。在此应该考虑到所述轴的关于临界转速的额定转速。

如果在现有设备中存在耦合图，就能将所述角度直接作为目标角接收在调节中。

Claims (8)

1.用于借助于耦合器将流体机械的驱动轴与输出轴相耦合的方法，

其中，所述驱动轴和所述输出轴构成了两个部分轴系，

其中，在设置用于开始所述耦合的信号之前将所述流体机械加速到关于输出轴次同步的转速并且保持在这个保持转速上，

其特征在于，

在所述部分轴系的相位差使得两个重心彼此对置时设置用于开始耦合的信号。

2.按权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述保持转速关于输出轴具有-10转/分钟的数值。

3.按权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

确定两个部分轴系的相对的扭转角。

4.按权利要求1所述的方法，

其特征在于，

闭锁用于耦合的信号，从而在所述两个部分轴系的这种脱耦的状态中能够确定和比较轴振动。

5.按权利要求4所述的方法，

其特征在于，

为所述两个部分轴系分别进行两次振动测量。

6.按权利要求1所述的方法，

其特征在于，

为所述两个部分轴系每转一圈分别确定一个脉冲信号，用于确定转速。

7.按权利要求1所述的方法，

其特征在于，

确定所述驱动轴和输出轴的同步指针的相位差。

8.按权利要求3所述的方法，

其特征在于，

相对的扭转角保存在自动化仪器中并且由调节装置所使用。

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