CN103983110B - 一种转子热弯曲振动测试的加热系统 - Google Patents
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Abstract
一种转子热弯曲振动测试的加热系统，包括转子、保温罩和3个加热子系统，每一个加热子系统都由加热管、温控器、双向可控硅模块以及用于测量转子表面温度的传感器组成，转子的中间部分设置加热保温罩，对转子表面进行加热保温并防止散热；3个加热子系统在加热和温度控制过程中相互独立，在每一个子系统回路中，温控器接受转子表面温度信号，与设定的目标温度进行比较，按照控制算法通过运算控制双向可控硅模块导通角的大小，实现转子表面温度的闭环控制，本发明可通过分组或全部接通各加热子系统回路获得实验所需的转子表面径向温差或转子表面均匀温度。
Description
技术领域
本发明涉及转子热弯曲振动测试技术领域，尤其涉及一种转子热弯曲振动测试的加热系统。
背景技术
重型燃气轮机、压缩机等旋转机械的转子系统因冷却不均匀、润滑膜不均匀、粘度剪切效应等会造成径向温差，从而发生热弯曲变形，如果在较大的热弯曲状态下热启动，会使转子系统的振动加剧，影响旋转机械的运行稳定性，甚至导致严重事故。因此，有必要开展转子系统的热弯曲振动实验研究，为旋转机械的安全稳定运行提供依据。实验中，转子表面的温度场分布及测量是研究热弯曲振动响应的前提，转子径向温差的实现及控制是研究温差与热弯曲变形关系的关键，加热系统的构建及温度控制系统的设计是整个实验的重要部分。尽管已有文献也开展了转子温度场及热弯曲变形的测量实验，但都没有建立能够实现转子径向温差控制的相关加热系统。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种转子热弯曲振动测试的加热系统，其中的温控环节决定了转子表面温度的变化范围以及控制精度，能够根据转子的当前表面温度对加热系统进行参数调整，实现温度的闭环控制，从而获得实验所需的转子表面径向温差或转子表面均匀温度。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种转子热弯曲振动测试的加热系统，包括转子1，转子1的中间部分设置加热保温罩2，在保温罩2上沿圆周方向均匀布置第一加热管3、第二加热管4、第三加热管5、第四加热管6、第五加热管7和第六加热管8；
第一加热管3和第六加热管8并联之后，与电源连接，构成第一加热子系统9的主回路；在第一加热子系统9的主回路中串入第一双向可控硅模块12，在第一双向可控硅模块12两极间并联第一电阻13和第一电容14，第一双向可控硅模块12的阴极以及栅极和第一温控器15连接；第一温控器15上连接有第一温度传感器16，第一温度传感器16布置在保温罩2的正上方；
第三加热管5和第四加热管6并联之后，与电源连接，构成第二加热子系统10的主回路；在第二加热子系统10的主回路中串入第二双向可控硅模块17，在第二双向可控硅模块17两极间并联第二电阻18和第二电容19，第二双向可控硅模块17的阴极以及栅极和第二温控器20连接；第二温控器20上连接有第二温度传感器21，第二温度传感器21布置在保温罩2的正下方；
第二加热管4和第五加热管7并联之后，与电源连接，构成第三加热子系统11的主回路；在第三加热子系统11的主回路中串入第三双向可控硅模块22，在第三双向可控硅模块22两极间并联第三电阻23和第三电容24，第三双向可控硅模块22的阴极以及栅极和第三温控器25连接；第三温控器25上连接有第三温度传感器26，第三温度传感器26布置在保温罩2的正前方。
所述的第一加热子系统9、第二加热子系统10、第三加热子系统11在加热和温度控制过程中相互独立，在每一个子系统回路中，温控器接受转子表面温度信号，与设定的目标温度进行比较，控制双向可控硅模块导通角的大小，实现转子表面温度的闭环控制。
本发明的有益结果是：可以对转子表面进行加热保温并实现温度的闭环控制，从而获得实验所需的转子表面温度，并通过对3个加热子系统的独立控制实现转子表面的径向温差控制，结构简单，操作方便，尤其适用于实验室使用。
附图说明
图1是本发明转子1的结构示意图。
图2是本发明加热管和温度传感器的布置图，为图1的A—A剖视图。
图3是本发明加热系统的构成示意图。
图4是本发明加热子系统闭环温度控制原理框图，图中，r(t)为目标温度设定值，y(t)为现场实际温度值，e(t)为温度设定值与实际温度值所构成的控制偏差，有e(t)＝r(t)-y(t)，e(t)作为控制器的输入，u(t)作为控制器的输出和被控温度的输入。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理及工作原理作进一步详细说明。
参见图1、图2，一种转子热弯曲振动测试的加热系统，包括转子1，转子1的中间部分设置加热保温罩2对其进行加热保温并防止散热，在保温罩2上沿圆周方向均匀布置第一加热管3、第二加热管4、第三加热管5、第四加热管6、第五加热管7和第六加热管8；
参见图3，第一加热管3和第六加热管8并联之后，与电源连接，构成第一加热子系统9的主回路；在第一加热子系统9的主回路中串入第一双向可控硅模块12，在第一双向可控硅模块12两极间并联第一电阻13和第一电容14，第一双向可控硅模块12的阴极以及栅极和第一温控器15连接；第一温控器15上连接有第一温度传感器16，第一温度传感器16布置在保温罩2的正上方，用于测量转子1的上表面温度；
第三加热管5和第四加热管6并联之后，与电源连接，构成第二加热子系统10的主回路；在第二加热子系统10的主回路中串入第二双向可控硅模块17，在第二双向可控硅模块17两极间并联第二电阻18和第二电容19，第二双向可控硅模块17的阴极以及栅极和第二温控器20连接；第二温控器20上连接有第二温度传感器21，第二温度传感器21布置在保温罩2的正下方，用于测量转子1的下表面温度；
第二加热管4和第五加热管7并联之后，与电源连接，构成第三加热子系统11的主回路；在第三加热子系统11的主回路中串入第三双向可控硅模块22，在第三双向可控硅模块22两极间并联第三电阻23和第三电容24，第三双向可控硅模块22的阴极以及栅极和第三温控器25连接；第三温控器25上连接有第三温度传感器26，第三温度传感器26布置在保温罩2的正前方，用于测量转子水平侧表面温度。
所述的第一加热子系统9、第二加热子系统10、第三加热子系统11在加热和温度控制过程中相互独立，在每一个子系统回路中，温控器接受转子表面温度信号，与设定的目标温度进行比较，控制双向可控硅模块导通角的大小，实现转子表面温度的闭环控制。
本发明的工作原理为：
参照图4，在对转子表面进行加热和温度控制的过程中，第一加热子系统9、第二加热子系统10和第三加热子系统11相互独立，如果实验要求转子上下表面产生一定的温度差△t，设定第一温控器15和第二温控器20所控制的目标温度分别为SV1＝t1和SV2＝t2，满足t1-t2＝△t，接通第一加热子系统9和第二加热子系统10的主回路和控制回路，分别对转子的上下表面加热并独立进行温度控制。以第一加热子系统9为例，在第一加热管3和第六加热管8对转子的上表面进行加热的过程中，第一温度传感器16采集转子上表面测点的现场温度信号，转换为电信号之后传送给第一温控器15，第一温控器15在内部与设定的目标温度t1进行比较，按照控制算法进行运算并输出过零触发脉冲控制第一双向可控硅模块12导通角的大小，从而控制第一加热子系统9主回路电流有效值的大小，使得转子上表面温度保持在实验要求状态t1。以同样的方式通过第二加热子系统10对转子的下表面加热并进行温度控制，使得转子下表面温度保持在实验要求状态t2，从而最终获得实验所需的转子上下表面温度差△t。
如果实验要求转子表面温度最终均匀达到状态t3，设定第一温控器15、第二温控器20和第三温控器25所控制的目标温度为SV1＝SV2＝SV3＝t3，同时接通加第一加热子系统9、第二加热子系统10和第三加热子系统11的主回路和控制回路，以上述方式同时对转子表面加热并独立进行温度控制，最终使得转子表面温度沿圆周均匀且保持在设定的温度状态t3附近。
Claims (2)
1.一种转子热弯曲振动测试的加热系统，包括转子(1)，其特征在于：转子(1)的中间部分设置加热保温罩(2)，在保温罩(2)上沿圆周方向均匀布置第一加热管(3)、第二加热管(4)、第三加热管(5)、第四加热管(6)、第五加热管(7)和第六加热管(8)；
第一加热管(3)和第六加热管(8)并联之后，与电源连接，构成第一加热子系统(9)的主回路；在第一加热子系统(9)的主回路中串入第一双向可控硅模块(12)，第一电阻(13)和第一电容(14)串联后一起与第一双向可控硅模块(12)并联，第一双向可控硅模块(12)的阴极以及栅极和第一温控器(15)连接；第一温控器(15)上连接有第一温度传感器(16)，第一温度传感器(16)布置在保温罩(2)的正上方；
第三加热管(5)和第四加热管(6)并联之后，与电源连接，构成第二加热子系统(10)的主回路；在第二加热子系统(10)的主回路中串入第二双向可控硅模块(17)，第二电阻(18)和第二电容(19)串联后一起与第二双向可控硅模块(17)并联，第二双向可控硅模块(17)的阴极以及栅极和第二温控器(20)连接；第二温控器(20)上连接有第二温度传感器(21)，第二温度传感器(21)布置在保温罩(2)的正下方；
第二加热管(4)和第五加热管(7)并联之后，与电源连接，构成第三加热子系统(11)的主回路；在第三加热子系统(11)的主回路中串入第三双向可控硅模块(22)，第三电阻(23)和第三电容(24)串联后一起与第三双向可控硅模块(22)并联，第三双向可控硅模块(22)的阴极以及栅极和第三温控器(25)连接；第三温控器(25)上连接有第三温度传感器(26)，第三温度传感器(26)布置在保温罩(2)的正前方。
2.根据权利要求1所述的一种转子热弯曲振动测试的加热系统，其特征在于：所述的第一加热子系统(9)、第二加热子系统(10)、第三加热子系统(11)在加热和温度控制过程中相互独立，在每一个子系统回路中,温控器接受转子表面温度信号，与设定的目标温度进行比较，控制双向可控硅模块导通角的大小，实现转子表面温度的闭环控制。
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