CN107388949A - 斜面型胀差校验仪及其校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜面型胀差校验仪及其校验方法，在进行斜面型安装方式的胀差回路校验时，需要选用与汽轮机主轴材质完全相同的材质制造的测量靶块，并将选择好的测量靶块固定在由精密平移滑块和精密旋转滑块组成的组合滑块上，调整精密旋转滑块的角度，使其角度与汽轮机主轴上所测量的被测面的角度相同。通过旋转平移测微螺杆，产生所需要的位移，这样完全仿真了现场采用斜面型安装测量方式的胀差监视保护仪表测量的实际使用状况，非常直观，现场用户容易理解和接受，没有经过换算，校验结果精度高。由于采取了直接进行斜面型胀差的回路校验，保证了斜面型胀差监视器测量的直观性和准确性。

Description

斜面型胀差校验仪及其校验方法

技术领域

本发明涉及一种斜面型胀差校验仪及其校验方法，属于汽轮机监视保护仪表(TSI)校验的技术领域。

背景技术

对汽轮机监视保护仪表(TSI)校验的常规如下所述：

汽轮机监视保护仪表(TSI)通常都安装有胀差监视保护仪表，以连续在线监测和保护汽轮机的主轴热膨胀与汽缸热膨胀之间的热膨胀差。以保护汽轮机组在启停和正常运行过程中，由于汽轮机主轴和汽缸的热容量不同，造成汽轮机主轴和汽缸的热伸缩不同，其结果会造成汽轮机组动静摩擦，损坏汽轮机组，这是绝对不允许的。因此，在汽轮机运行过程中，必须安装汽轮机胀差监视保护仪表，以连续在线监视汽轮机胀差参数，确保胀差参数运行在安全范围内，是保证汽轮机安全运行的重要参数之一。由于胀差参数非常重要，所以在汽轮机检修时，通常需要对胀差测量所需的涡流传感器和胀差测量回路进行校验，检测传感器和测量回路在经过一段时间的运行后，是否存在漂移，影响测量精度，必要时对传感器和测量回路进行调整，以保证测量回路的准确性和可靠性。斜面型胀差校验仪就是针对胀差测量回路进行校验的一种专用仪器。

根据汽轮机的结构和胀差测量范围的大小，胀差测量又可分为下列三种安装测量方式：

1、直接型测量法。

如图1所示，直接型测量就是将测量传感器探头安装于被测主轴的轴向位置，传感器探头对着主轴的测量盘，当主轴在轴向移动时，主轴测量盘远离或靠近传感器探头，传感器探头就能检测出主轴测量盘与探头之间的位置变化，实现连续在线监视汽轮机胀差参数的目的。

目前的市场上的校验仪，可以实现对所采用的直接型测量法的胀差监视保护仪表进行回路校验。

2、补偿型测量法。

如图2所示，补偿型测量就是将二个测量传感器探头安装于被测主轴的轴向位置的二侧，由于受测量传感器线性范围的限制，单个传感器在不能满足胀差测量范围大小的要求时，需要使用二个传感器。将胀差的整个测量范围分为二段，每一个传感器各测量一段，然后在测量仪表中进行整合，实现整个胀差测量范围的测量。当主轴在轴向移动时，主轴测量盘分别远离或靠近二个测量传感器探头，传感器探头就能检测出主轴测量盘与探头之间的位置变化，实现连续在线监测汽轮机胀差参数的目的。

目前的市场上的校验仪，可以实现对所采用的补偿型测量法的胀差监视保护仪表进行回路校验。

3、斜面型测量法。

如图3-1、图3-2、图3-3所示，当胀差测量要求范围更大时，由于受测量传感器线性范围和安装位置处测量净空范围的限制，补偿型测量还不能满足胀差测量范围大小的要求时，将主轴被测量面设计为斜面，利用测量盘的斜面进行机械放大，减少对测量传感器线性范围和安装位置处测量净空范围的要求，以满足胀差监视保护仪表测量范围的要求。如图3-1所示，种类1为相加型斜面型胀差测量，如图3-2所示，种类2为相减型斜面型胀差测量，如图3-3所示，种类3为平移型斜面型胀差测量。

目前的市场上的校验仪，不具备对斜面型测量法的胀差监视保护仪表直接进行回路校验，只能通过计算、进行换算后才能完成校验，即间接校验。

采取间接校验是因为在以前没有直接校验的校验仪设备时，没有更好的办法时所采取的方法，采用这种方法的缺点是不直观，是利用三角函数进行换算的，其一：换算原理现场用户不理解，其二：在换算时，存在换算误差，校验的结果精度较差。所以许多用户对间接校验的方法不认可，对校验的结果存在芥蒂和疑虑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种直观、准确性高的斜面型胀差校验仪及其校验方法，解决了目前的市场上的校验仪只能采取间接校验，存在不直观，换算原理现场用户不理解，存在换算误差，校验的结果精度差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，包括带刻度的底盘，带刻度的底盘的两端分别与两个固定支架连接，每个固定支架上分别设有一个测量探头，带刻度的底盘上设有精密平移滑块，精密平移滑块与平移测微螺杆连接，精密平移滑块上设有用于放置测量靶块的带刻度的精密旋转滑块，带刻度的精密旋转滑块与旋转微调螺杆和粗调手柄连接，两个测量探头相对设置，测量靶块设于两个测量探头之间。

优选地，所述的带刻度的精密旋转滑块内部设有确保带刻度的精密旋转滑块能够均匀、平稳、旋转的平面轴承。

优选地，每个所述的固定支架上设有V型槽，测量探头设于V型槽内。

优选地，所述的测量探头通过设于固定支架上的带紫铜压块的固定螺钉紧固。

优选地，所述的测量探头为被校验的斜面型胀差监视器所使用的传感器。

优选地，所述的精密平移滑块采用精密滚珠式双V型滑动导轨。

一种使用斜面型胀差校验仪的校验方法，其特征在于，包括以下步骤：将两个测量探头分别固定在两个固定支架上的V型槽内，按照汽轮机大轴上的胀差被测位置的表面斜角角度，调整带刻度的精密旋转滑块的角度，使带刻度的精密旋转滑块的角度与汽轮机大轴上的胀差被测位置的表面斜角角度完全相同；旋转平移测微螺杆，可移动固定在精密平移滑块上的测量靶块，将此位置作为仪表的测量“零位”，在完成把测量靶块固定在测量“零位”后，按照现场实际使用时两个测量探头分别与测量靶块之间的距离，通过两个带紫铜压块的固定螺钉分别将安装于固定支架V型槽内的两个测量探头可靠固定，旋转平移测微螺杆，记录测量靶块的移动量和斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表的记录输出，通过计算得出斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度和线性度，判断斜面型胀差监视保护测量回路是否满足测量要求，完成对斜面型胀差监视保护仪表的回路校验。

优选地，所述的斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度计算方法如下：校验并记录多组数据，并与理论值进行比较，按照误差理论的有关计算方法，得出各点的误差值进行判断，如果每一点的误差都小于±5％，即被校验的监视保护仪表合格，否则为不合格；所述的线性度采用常规的最小二乘法的计算方法得出，具体的操作步骤和计算方法如下：按照上述的操作步骤，校验并记录多组数据，根据试验得出的多组数据，用最小二乘法，拟合成一根直线方程，得出平均灵敏度和各点的理论输出值，并与理论输出值进行比较，按照误差理论的有关计算方法，得出各点的误差值进行判断，如果每一点的误差都小于±1％，即被校验的监视保护仪表合格，否则为不合格。

在进行斜面型安装方式的胀差回路校验时，需要选用与汽轮机主轴材质完全相同的材质制造的测量靶块(采用不同材质，制造多种测量靶块，安放于校验仪的附件包内，供回路校验时使用)，并将选择好的测量靶块固定在由精密平移滑块和精密旋转滑块组成的组合滑块上，调整精密旋转滑块的角度，使其角度与汽轮机主轴上所测量的被测面的角度相同。通过旋转平移测微螺杆，产生所需要的位移，这样完全仿真了现场采用斜面型安装测量方式的胀差监视保护仪表测量的实际使用状况，非常直观，现场用户容易理解和接受，没有经过换算，校验结果精度高。由于采取了直接进行斜面型胀差的回路校验，保证了斜面型胀差监视器测量的直观性和准确性。实现了对所采用的斜面型安装测量法的胀差监视保护仪表，直接进行回路校验。满足了采用斜面型安装测量方式的用户，对胀差监视保护仪表的直接进行回路校验要求，确保汽轮机的安全运行。

附图说明

图1为直接型测量法安装结构示意图；

图2为补偿型测量法安装结构示意图；

图3-1为相加型斜面型胀差测量法安装结构示意图；

图3-2为相减型斜面型胀差测量法安装结构示意图；

图3-3为平移型斜面型胀差测量法安装结构示意图；

图4为斜面型胀差校验仪的结构总图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

一种斜面型胀差校验仪，可以实现对斜面型胀差监视保护仪表测量回路进行直接的校验。如图4所示，其包括带刻度的底盘2，带刻度的底盘2的底部设有校验仪支撑底脚18，带刻度的底盘2的两端分别通过第一紧固螺钉3、第二紧固螺钉13与第一固定支架4、第二固定支架8连接，第一固定支架4、第二固定支架8上均设有V型槽，第一固定支架4的V型槽内、第二固定支架8的V型槽分别设有第一测量探头5和第二测量探头10。第一测量探头5和第二测量探头10相对设置。第一测量探头5和第二测量探头10均为被校验的斜面型胀差监视器所使用的传感器。第一测量探头5和第二测量探头10分别通过设于第一固定支架4、第二固定支架8上的第一带紫铜压块的固定螺钉6、第二带紫铜压块的固定螺钉9紧固。带刻度的底盘2上设有精密平移滑块11，精密平移滑块11与平移测微螺杆12连接，精密平移滑块11上设有用于放置测量靶块7的带刻度的精密旋转滑块14，带刻度的精密旋转滑块14内部设有确保带刻度的精密旋转滑块14能够均匀、平稳、旋转的平面轴承。带刻度的精密旋转滑块14与旋转微调螺杆15和粗调手柄16连接，测量靶块7设于第一测量探头5和第二测量探头10之间。旋转微调螺杆15的一端上设有旋转滑块固定螺钉17。

其中，一种斜面型胀差校验仪中各个部件的详细说明如下：

机箱1：放置斜面型胀差校验仪的机箱，方便携带。

带刻度的底盘2：用于固定固定支架、带刻度的精密旋转滑块14、带平移测微螺杆12的精密平移滑块11、测量靶块7、紧固螺钉等附件。

固定支架(即第一固定支架4、第二固定支架8)：固定支架采用V型槽，以适应各种不同尺寸的涡流传感器探头，并利用带紫铜压块的固定螺钉(即第一带紫铜压块的固定螺钉6、第二带紫铜压块的固定螺钉9)对探头(即第一测量探头5和第二测量探头10)进行固定，以满足固定各种规格涡流传感器探头的需要，紫铜压块是为了防止对探头的不锈钢螺纹损伤，保护不锈钢螺纹。在校验斜面型安装方式的胀差测量回路时，固定探头。

测量靶块7；应该根据汽轮机的材料特性，使用与汽轮机相同材料来制造测量靶块，这样，所进行的仪表回路校验更接近实际的使用场合。由于汽轮机的材料不同，采取制造多种使用不同材料的测量靶块，供校验时选用。

带平移测微螺杆12的精密平移滑块11：精密平移滑块11，采用精密滚珠式双V型滑动导轨，确保高精密的平行位移，双V型滑动导轨保证了平行移动，其可移动的范围可以达到55毫米，保证了仿真胀差测量回路时的行程范围，确保测量靶块7能够在滑块上均匀、平稳、平行移动。平移测微螺杆12：平移测微螺杆12的位移量程是50mm，精度为0.01mm，通过旋转平移测微螺杆12，产生平行位移，达到在线仿真模拟现场机组的实际使用情况，实现对斜面型胀差进行回路校验的目的。

带刻度的精密旋转滑块14：该旋转滑块内部采用平面轴承，确保旋转滑块能够在导轨上均匀、平稳、旋转，可旋转的范围为360°，粗调手柄16可以进行粗调，旋转测微螺杆15可对旋转角进行微调，微调精度为：0.01°，微调范围：±5°。利用旋转滑块可以调整固定在滑块上的测量靶块7，使测量靶块7调整到所需要的斜面角度，旋转测微螺杆15，移动的量程为25mm，精度为0.01mm。旋转滑块的角度微调精度为：0.01°。最后旋转固定支架，让探头垂直于测量靶块7，将紧固螺钉(即第一紧固螺钉3、第二紧固螺钉13)拧紧，保证固定牢固，即完成了校验的探头安装过程。通过旋转平移测微螺杆12，移动精密平移滑块11就可以完全仿真实际使用的工况，对斜面型胀差进行回路校验。

紧固螺钉(即第一紧固螺钉3、第二紧固螺钉13)：在带刻度的底盘2上加工了一个紧固槽，当将被测量传感器调整到所需要的安装角后，利用此二个紧固螺钉，将传感器固定支架(即第一固定支架4、第二固定支架8)紧固。

一种使用斜面型胀差校验仪的校验方法，包括以下步骤：

根据汽轮机主机材料特性，在斜面型胀差校验仪的附件中选择合适的测量靶块7，将测量靶块7固定在精密旋转滑块14上。在校验斜面型安装方式的胀差测量回路时，将第一测量探头5和第二测量探头10分别固定在第一固定支架4、第二固定支架8上的V型槽内，通过旋转第一带紫铜压块的固定螺钉6、第二带紫铜压块的固定螺钉9，向下压紧，由于采用了V型槽式固定方式，当旋转第一带紫铜压块的固定螺钉6、第二带紫铜压块的固定螺钉9时，第一测量探头5和第二测量探头10会自动对中，仅需调节前后位置，即可将涡流传感器探头固定好。按照汽轮机大轴上的胀差被测位置的表面斜角角度，调整精密旋转滑块，按旋转滑块上的刻度，调整带刻度的精密旋转滑块14到所需要的角度，使带刻度的精密旋转滑块14的角度与汽轮机大轴上的胀差被测位置的表面斜角角度完全相同(先使用粗调手柄16，将角度调整到大概角度，比如10°，15°等，再利用旋转微调螺杆15，将角度调整到精确位置，比如9.57°)；根据斜面胀差监视保护仪表(即斜面型胀差校验仪)的量程范围，旋转平移测微螺杆12，可移动固定在精密平移滑块11上的测量靶块7，将此位置作为仪表的测量“零位”，此时需要注意的是需要保证前后移动的距离应该能够覆盖整个胀差监视保护仪表的全量程。在完成把测量靶块7固定在测量“零位”后，按照现场实际使用时的安装位置情况，即实际使用时第一测量探头5与测量靶块7之间的安装距离和和第二测量探头10与测量靶块7之间的安装距离，通过第一带紫铜压块的固定螺钉6、第二带紫铜压块的固定螺钉9分别将安装于第一固定支架4、第二固定支架8的V型槽内的第一测量探头5和第二测量探头10可靠固定，这样就完全模拟了现场实际使用的环境，随后就可以进行回路校验了。将2路涡流传感器(即第一测量探头5和第二测量探头10)输出分别连接到胀差监视保护仪表的2路输入，并接通电源。旋转平移测微螺杆12，使测量靶块7在精密组合滑块(即精密旋转滑块14和精密平移滑块11的组合滑块)上精密平行移动，记录测量靶块7的移动量和斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表的记录输出，通过计算得出斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度和线性度，判断斜面型胀差监视保护测量回路是否满足测量要求，完成对斜面型胀差监视保护仪表的回路校验。

按照国际标准API670标准第三版(我国目前是参照此标准执行)有关TSI部分的内容，斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度误差为：±5％，线性度误差为：±1％。斜面型胀差校验仪作为一种校验仪器，按照国家有关计量、校验仪器的传递规范，计量、校验仪器其精度必须高于被校验仪器或设备一个数量级的要求，先来计算斜面型胀差校验仪的系统精度。校验仪的平移精度主要决定于平移测微螺杆12的精度，平移测微螺杆12的位移量程是50mm，精度为±0.01mm，其平移部分系统精度为：±0.02％。旋转角度的精度主要由旋转滑块和旋转测微螺杆15决定，旋转螺杆的微调精度为：0.01°，其满量程旋转部分的系统精度为：±0.003％，就可以得出斜面型校验仪的系统精度为：±0.02％，所以斜面型胀差校验仪可以作为校验胀差保护仪表的计量、校验设备(被校验的仪表精度为：±1％)。

斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度计算方法如下：校验并记录10组数据(通常做10组数据即可)，并与理论值进行比较，按照误差理论的有关计算方法，得出各点的误差值进行判断，如果每一点的误差都小于±5％，即被校验的监视保护仪表合格，否则为不合格。

线性度的计算，可以采用常规的最小二乘法的计算方法得出，具体的操作步骤和计算方法如下：按照上述的操作步骤，校验并记录10组数据(通常做10组数据即可)，根据试验得出的10组数据，用最小二乘法，拟合成一根直线方程，得出平均灵敏度和各点的理论输出值，并与理论输出值进行比较，按照误差理论的有关计算方法，得出各点的误差值进行判断，如果每一点的误差都小于±1％，即被校验的监视保护仪表合格，否则为不合格。只有在斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度(±5％)及线性度(±1％)都符合要求时，才认定测量回路是否满足测量要求。

Claims (8)

1.一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，包括带刻度的底盘(2)，带刻度的底盘(2)的两端分别与两个固定支架连接，每个固定支架上分别设有一个测量探头，带刻度的底盘(2)上设有精密平移滑块(11)，精密平移滑块(11)与平移测微螺杆(12)连接，精密平移滑块(11)上设有用于放置测量靶块(7)的带刻度的精密旋转滑块(14)，带刻度的精密旋转滑块(14)与旋转微调螺杆(15)和粗调手柄(16)连接，两个测量探头相对设置，测量靶块(7)设于两个测量探头之间。

2.如权利要求1所述的一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，所述的带刻度的精密旋转滑块(14)内部设有确保带刻度的精密旋转滑块(14)能够均匀、平稳、旋转的平面轴承。

3.如权利要求1所述的一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，每个所述的固定支架上设有V型槽，测量探头设于V型槽内。

4.如权利要求3所述的一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，所述的测量探头通过设于固定支架上的带紫铜压块的固定螺钉紧固。

5.如权利要求1所述的一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，所述的测量探头为被校验的斜面型胀差监视器所使用的传感器。

6.如权利要求1所述的一种斜面型胀差校验仪，其特征在于，所述的精密平移滑块(11)采用精密滚珠式双V型滑动导轨。

7.一种使用如权利要求1所述的斜面型胀差校验仪的校验方法，其特征在于，包括以下步骤：将两个测量探头分别固定在两个固定支架上的V型槽内，按照汽轮机大轴上的胀差被测位置的表面斜角角度，调整带刻度的精密旋转滑块(14)的角度，使带刻度的精密旋转滑块(14)的角度与汽轮机大轴上的胀差被测位置的表面斜角角度完全相同；旋转平移测微螺杆(12)，可移动固定在精密平移滑块(11)上的测量靶块(7)，将此位置作为仪表的测量“零位”，在完成把测量靶块(7)固定在测量“零位”后，按照现场实际使用时两个测量探头分别与测量靶块(7)之间的距离，通过两个带紫铜压块的固定螺钉分别将安装于固定支架V型槽内的两个测量探头可靠固定，旋转平移测微螺杆(12)，记录测量靶块(7)的移动量和斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表的记录输出，通过计算得出斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度和线性度，判断斜面型胀差监视保护测量回路是否满足测量要求，完成对斜面型胀差监视保护仪表的回路校验。

8.如权利要求7所述的一种斜面型胀差的校验方法，其特征在于，所述的斜面型胀差监视保护仪表的指示和仪表记录输出的精度计算方法如下：校验并记录多组数据，并与理论值进行比较，按照误差理论的有关计算方法，得出各点的误差值进行判断，如果每一点的误差都小于±5％，即被校验的监视保护仪表合格，否则为不合格；所述的线性度采用常规的最小二乘法的计算方法得出，具体的操作步骤和计算方法如下：按照上述的操作步骤，校验并记录多组数据，根据试验得出的多组数据，用最小二乘法，拟合成一根直线方程，得出平均灵敏度和各点的理论输出值，并与理论输出值进行比较，按照误差理论的有关计算方法，得出各点的误差值进行判断，如果每一点的误差都小于±1％，即被校验的监视保护仪表合格，否则为不合格。