CN101718537A - 一种适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置和方法，所述装置包括测试装置，测试装置用来设置在被测轴承座上：还包括连通管网、数据采集装置，连通管网包括总管道与分管道，各个测试装置通过相应的分管道与三通连接总管道，测试装置中传感器的输出端均与数据采集装置的输入端连接。本发明利用连通管网的测试方式实现了对被测轴承的标高测量，可以扩大系统的监测范围，提高测试精度，提高系统的经济性；并且可以方便、可靠地固定测试装置，测试方便，测试精度高，可以满足现代各种大型汽轮发电机组轴承标高监测的需要，有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮发电机组轴承标高变化的监测领域，尤其涉及一种适用于汽轮发电机组轴承标高变化的监测装置和方法。
背景技术
目前，大型汽轮发电机组由于受到热膨胀、冷凝器真空、基础下沉等因素的影响，冷态工况与热态工况下各轴承标高会发生较大变化，从而改变轴承动力特性，严重时会导致油膜振荡、汽流激振、动静摩擦等振动故障，直接影响机组的安全、稳定与可靠运行。大量工程实践表明，轴系标高调整是机组振动治理的有效手段。因此，监测轴承标高变化，指导机组轴承标高调整，对大型汽轮发电机组安全运行具有重要意义。为测量汽轮发电机组冷热态下轴承标高变化，国内外学者提出了激光法、百分表(或涡流传感器)法和连通管法等。
激光法是在被测两轴承座处分别布置激光器和光电探测器，只能用于两点监测，而且要求在激光器和光电探测器之间不能有障碍物。这使得激光法只能应用于联轴器两侧相邻两个轴承的标高变化监测。
百分表法(或涡流传感器法)需要在两个轴承座之间设立支架，在支架的两个悬臂端分别用百分表或涡流传感器测量轴承座表面位移变化。该法存在和激光法同样的问题，并且由于悬臂梁的存在，基础振动传递到悬臂梁上后，会直接影响测量精度。
连通管法在两个轴承座上安装杯子，用连通管将两个杯子相连。轴承座标高变化后，浮子高度发生变化，用传感器测量浮子高度变化，即可反映轴承座标高的变化。该法可以测试任意两轴承之间的标高变化，但在汽轮发电机组上应用时存在以下几个问题：(1)只能测试任意两个轴承(或称为1对轴承)之间的标高变化。大型汽轮发电机组往往需要同时测量10个点以上的标高变化。当需要同时测量10个点以上的标高变化时，不仅所需要的传感器、测量装置、分析仪表通道数都很多，而且无法直接、实时地监测任意2点之间的变化；(2)大型汽轮发电机组多个轴承座之间的落差较大，常常超出仪表量程，没有高低差补偿功能；(3)轴承座表面有弧度，而且不允许在表面打孔后用螺钉固定，测试装置与轴承座表面之间的固定较困难；(4)测量精度要求达到0.05mm，对浮子与杯子之间垂直度和浮子移动灵活性的要求很高。(5)由于管道较长而且管道布置时有很多弯曲，连通管充液困难。试验表明，管道中的气泡对测试结果影响较大，影响了标高的测量精度。以上所述这些问题的存在直接影响了传统连通管法在汽轮发电机组轴承标高监测中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的基于连通管网思想、可以用于同时监测多个被测轴承标高变化的方法和装置。
本发明采用下述技术方案：一种适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，包括测试装置，测试装置用来设置在被测轴承座上，还包括连通管网、数据采集装置，连通管网包括总管道与分管道，各个测试装置通过相应的分管道与三通连接总管道，测试装置的测试信号输出端均与数据采集装置的输入端连接。
所述的测试装置包括杯子、杯子底部平台、装置底座，其中杯子底部平台与装置底座上均设置有三个螺纹孔，杯子底部平台通过三个螺丝孔、三根螺杆与装置底座连接。
所述装置底座通过螺钉与磁座连接，磁座与轴承座通过强磁连接。
所述测试装置中的杯子内设置有浮子，浮子为圆形薄钢皮，浮子底部粘有泡沫材料。
所述的浮子外侧均匀设置有三个弧形突尖。
所述的连通管网的进口端设置有进口管道、增压泵和进口阀，进口管道与通过增压泵连接，进口阀设置在增压泵的输出端；连通管网的出口端设置有出口阀。
所述的测试装置中杯子的杯盖上设置有气孔。
利用上述装置实现的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的方法，包括以下步骤：
(1)在汽轮发电机组平台上布置总管道；
(2)在被测轴承座上布置测试装置，用磁座将测试装置底座与轴承座连接；
(3)用堵头将各杯子底部充液孔堵住，根据需要调整杯子高度；
(4)将测试装置通过各分管和三通与总管连接，连接增压泵和出口阀门、进口阀门；
(5)将冷却液、水、红墨水按一定比例配置好；
(6)打开末端出水阀和始端进水阀，开启增压泵，等管道中液体充满、气泡排出后，关闭进口阀门和出口阀门，关闭增压泵；
(7)检查管道(特别是阀门及各连接处)中是否有气泡，若有将气泡排出。去掉各杯子底部堵头，调整杯内液位；
(8)杯子内放入浮子，由数据采集系统采集测试装置的测试数据，计算标高变化量。
所述步骤(7)中调整杯内液位时使液位距离杯子底部1/4～3/4处。
所述步骤(7)中调整杯内液位步骤之后，在杯内加入硅油。
本发明将达到如下的技术效果：
(1)采用了多点同时监测的连通管网模式，使用的测试装置及数据采集通道数目减少近一半，提高了系统的经济性；
(2)杯子底部平台与装置底座通过三根螺杆连接，杯子底部平台可通过螺杆在较大范围内调整，具有轴承座高低差补偿功能，解决了轴承组高低差较大从而超出仪器量程的问题，扩大了系统监测范围；杯子与浮子之间的垂直度可以通过三根螺杆上的螺帽来调节，提高了测试精度；
(3)测试装置与轴承座之间采用磁座连接，解决了两者之间固定困难问题，可以方便、可靠地固定测试装置；
(4)浮子周围设置有三个弧形突尖构成“点接触式”浮子，提高了浮子在杯子内浮动的灵活性，解决了浮子容易出现的卡涩问题。
(5)使用增压泵供液方式提高了充液效率，而且可以方便地排出管道中的气泡，使测试结果更精确。
总之，本发明测试方便，测试精度高，可以满足现代各种大型汽轮发电机组轴承标高监测的需要，有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中标高监测装置的结构示意图；
图2为本发明中标高监测装置中的杯子顶盖的结构示意图；
图3为本发明中标高监测装置中杯子与杯子底部平台的主视结构示意图；
图4为本发明中标高监测装置中杯子与杯子底部平台的俯视结构示意图；
图5为本发明中标高监测装置中浮子的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明适用于汽轮发电机组轴承标高监测装置包括连通管网、数据采集装置8、测试装置，连通管网包括总管道14与分管道1，各个测试装置用来设置在各个被测轴承座13上，各个测试装置通过相应的分管道1与三通20连接总管道，各个测试装置的输出端均通过连接线7与数据采集装置8的输入端连接。测试装置包括杯子4、杯子底部平台3、装置底座11与涡流传感器6；杯子底部平台3上设置有三个螺丝孔32、33、34，如图3、图4所示，杯子底部平台3与装置底座11通过三根螺杆10连接，杯子4通过底部设置的螺纹孔31与分管1连接。装置底座11通过螺钉与磁座12连接，磁座12与被测轴承座13通过强磁连接。杯子4设置在杯子底部平台3上，杯子4内设置有液体介质，液体介质的液面上放置有浮子9。杯子9顶部通过螺纹51连接有杯子顶盖5，涡流传感器6通过杯子顶盖5上设置的螺纹孔52穿过杯子顶盖5，杯子4的杯子顶盖5上还设置有气孔53，如图2所示。总管道14的进口端设置有进口管道17、增压泵16和进口阀15，进口管道17的输出端连接增压泵16，增压泵16的输出端设置有进口阀15；总管道14的出口端18设置有出口阀19，如图3所示。所述的数据采集装置为对测试装置测试的数据进行采集并计算的装置，由高速A/D采集卡、处理计算芯片和信号调理和计算软件组成。
如图5所示，浮子9为圆形薄钢皮，浮子9底部粘有泡沫材料，保证浮子能永远浮在液面上。为了减小浮子9与杯子内壁之间的阻力，浮子外侧均匀设置有三个弧形突尖91、92、93，保证浮子9与杯子内壁始终处于点接触状态，可以很好地解决浮子9的卡涩问题。
如图1所示，采用连通管网方式来对各被测轴承座测点进行标高监测，各测点标高变化后，液体在连通管网内流动，一段时间后，达到平衡，测试装置杯子4内浮子高度变化，即可求出各测点之间的标高变化，测试精度高。可以采用水平仪调整杯子下部平台3的水平度，保证杯子4与浮子9之间的垂直度。本发明具体实施方法步骤如下所述：
(1)在汽轮发电机组平台上布置总管道14；
(2)在被测轴承座上布置测试装置，用磁座12将测试装置底座11与轴承座13连接，用堵头将各杯子底部充液孔堵住，根据需要调整杯子4高度；
(3)将各分管1与总管14通过三通20连接，连接增压泵16和出口阀门19、进口阀门15；
(4)将冷却液、水、红墨水按一定比例配置好；
(5)打开出口端出水阀19和进口端进水阀15，开启增压泵16，等连通网管道中液体充满、气泡排出后，关闭进口阀门15和出口阀门19，关闭增压泵16；
(6)检查连通网管道(特别是阀门及各连接处)中是否有气泡，若有将气泡排出。去掉各杯子4底部堵头，调整杯内液位并使之处于距离杯子底部1/4～3/4处；
(7)杯子4内液位稳定后，加入一定量的硅油，防止液体挥发；
(8)杯子4内放入浮子9，由数据采集装置8采集测试装置的测试数据，并且计算轴承标高变化量。以附图1所示n个轴承标高变化测试为例介绍计算方法如下：
(a)在时刻T0时，测试传感器T0时刻输出电压：V1，V2，...，Vn；
(b)在时刻T1时，测试传感器T1时刻输出电压：V′1，V′2，...，V′n；
(c)计算传感器输出电压变化：Δ1＝V1-V′1，Δ2＝V2-V′2，…Δn＝Vn-V′n；
(d)计算轴承i相对于轴承j的标高变化：
i，j＝1，2，...，n(α为传感器灵敏度)：若δi，j＞0，则表示轴承i相对于轴承j升高了|δi，j|；若δi，j＜0，则表示轴承i相对于轴承j降低了|δi，j|；若δi，j＝0，则表示轴承i相对于轴承j没有变化。
轴承标高变化量还可以由万用表测试，然后人工计算。当用万用表测试传感器输出电压变化时，用万用表测量传感器输出电压，初始时应将电压调整在12v左右。
Claims (10)
1.一种适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，包括测试装置，测试装置用来设置在被测轴承座上，其特征在于：还包括连通管网、数据采集装置，连通管网包括总管道与分管道，各个测试装置通过相应的分管道与三通连接总管道，测试装置的测试信号输出端均与数据采集装置的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，其特征在于：所述的测试装置包括杯子、杯子底部平台、装置底座，其中杯子底部平台与装置底座上均设置有三个螺纹孔，杯子底部平台通过三个螺丝孔、三根螺杆与装置底座连接。
3.根据权利要求2所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，其特征在于：所述装置底座通过螺钉与磁座连接，磁座与轴承座通过强磁连接。
4.根据权利要求2或3所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，其特征在于：所述测试装置中的杯子内设置有浮子，浮子为圆形薄钢皮，浮子底部粘有泡沫材料。
5.根据权利要求4所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，其特征在于：所述的浮子外侧均匀设置有三个弧形突尖。
6.根据权利要求5所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，其特征在于：所述的连通管网的进口端设置有进口管道、增压泵和进口阀，进口管道与通过增压泵连接，进口阀设置在增压泵的输出端；连通管网的出口端设置有出口阀。
7.根据权利要求6所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置，其特征在于：所述的测试装置中杯子的杯盖上设置有气孔。
8.利用权利要求1所述的一种适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的装置所实现的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(9)在汽轮发电机组平台上布置总管道；
(10)在被测轴承座上布置测试装置，用磁座将测试装置底座与轴承座连接；
(11)用堵头将各杯子底部充液孔堵住，根据需要调整杯子高度；
(12)将测试装置通过各分管和三通与总管连接，连接增压泵和出口阀门、进口阀门；
(13)将冷却液、水、红墨水按一定比例配置好；
(14)打开末端出水阀和始端进水阀，开启增压泵，等管道中液体充满、气泡排出后，关闭进口阀门和出口阀门，关闭增压泵；
(15)检查管道(特别是阀门及各连接处)中是否有气泡，若有将气泡排出。去掉各杯子底部堵头，调整杯内液位；
(16)杯子内放入浮子，由数据采集系统采集测试装置的测试数据，计算标高变化量。
9.根据权利要求8所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的方法，其特征在于：所述步骤(7)中调整杯内液位时使液位距离杯子底部1/4～3/4处。
10.根据权利要求9所述的适用于汽轮发电机组轴承标高变化监测的方法，其特征在于：所述步骤(7)中调整杯内液位步骤之后，在杯内加入硅油。
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