CN110501102A - 一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法 - Google Patents

一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，属于检测设备技术领域。1）在推力瓦瓦面上确定呈网状结构分布的若干压力测点；2）在推力瓦上对应每个压力测点加工出压力传感器安装孔、引线槽、压力连通孔；3）在所述安装孔内安装压力传感器并密封固定，压力传感器包括压力探头和信号线，瓦面压力通过压力连通孔传递至压力探头；4）在机组上安装所述推力负荷测试瓦，将各个推力负荷测试瓦上的信号线均接入数据采集分析系统；5）运行机组，采集检测数据，计算轴向力。使用本发明所述方法制作出的推力负荷测试瓦应用在水轮机发电机组、汽轮机等大型旋转机构上，可实时监测推力轴承瓦面不同区域的压力，提高轴向力的测量精准度。

Description

一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法
技术领域
本发明涉及一种推力轴瓦，具体涉及一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法。
背景技术
目前水轮发电机、离心泵、汽轮机、压缩机等大型旋转机械设备向大型化、高速化发展，其可靠性问题至关重要，而轴向力的大小及变化趋势是影响其安全运行，进行预测寿命的重要参数之一。由于轴向力难以通过理论法和经验法精确计算，导致推力轴承磨损、损坏、主轴断裂等事故时有发生，仅能依靠试验法进行实际测量，在线精确测量大型设备的实际轴向力对提高产品运行的安全性意义重大。
现有技术中对旋转机械轴向力的测量通常是采用点式分布的结构，如公开号为：CN205260355U，公开日为2016年05月25日，名称为“立式屏蔽泵的轴向力测试系统”的中国实用新型专利，其技术方案为：一种立式屏蔽泵的轴向力测试系统，包括泵壳、叶轮、上部飞轮组件、转子、定子、径向轴承、推力轴承、下部飞轮组件、检测装置，上部飞轮组件和下部飞轮组件与转子连接，转子通过轴承与泵壳连接，检测装置为若干压电陶瓷式传感器，压电陶瓷式传感器镶嵌在推力轴承的推力瓦块内。
上述专利主要存在以下不足：在推力轴承的各个推力瓦中央设置一个压电陶瓷式传感器，由于推力瓦面上的区域不同，其对应的轴向力也不相同，而推力瓦面上的最佳受力点往往难以确定，并且由于各个传感器采集到的参考数据样本较少，最终检测出来的参考数据不足以准确反映轴向力的值，而轴向力检测的准确性将直接影响到机组运行的安全性和稳定性，因此设计一种能够提高轴向力检测精度的推力负荷测试瓦是十分有必要的。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的轴向力检测装置检测结果不准确的问题，提出了一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，使用该方法制作出的推力负荷测试瓦应用在水轮机发电机组、汽轮机、离心泵、压缩机等大型旋转机构上，可实时监测推力轴承瓦面不同区域的压力，从而提高轴向力的测量精准度。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在推力瓦瓦面上确定若干压力测点，各个压力测点的连线呈网格状覆盖推力瓦上表面；
2）从推力瓦背部对应每个压力测点沿轴向加工出压力传感器安装孔，并在推力瓦底部对应所述安装孔沿径向加工出引线槽；在安装孔与推力瓦面之间加工压力连通孔，使压力连通孔对应贯穿推力瓦面上的压力测点；在安装孔与压力连通孔的连接处加工沉孔台阶，在安装孔靠近推力瓦背部一侧加工内螺纹；
3）在所述安装孔内安装压力传感器并密封固定，所述压力传感器包括压力探头和信号线，瓦面压力通过压力连通孔传递至压力探头，信号线通过引线槽引出推力瓦一侧，推力负荷测试瓦制作完成；
4）在机组上安装所述推力负荷测试瓦，将各个推力负荷测试瓦上的信号线均接入数据采集分析系统；
5）运行机组，采集压力传感器的检测数据，并根据检测数据计算轴向力。
进一步地，步骤3）具体包括如下步骤：在所述安装孔内依次安装密封垫圈和压力探头，使密封垫圈的两端面分别与压力探头和沉孔台阶接触，再用锁紧螺母与安装孔上的内螺纹相配合将压力探头固定在安装孔内，信号线穿过锁紧螺母内孔后进入引线槽，通过引线槽引出推力瓦外缘边一侧。
进一步地，所述压力测点在推力瓦面上呈有序的阵列排布。
进一步地，所述压力连通孔的钻孔直径范围为0~20mm。
进一步地，所述信号线为耐油绝缘线。
进一步地，所述压力探头的密封等级IP67以上，压力探头的测量范围为-5~30MPa。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的推力负荷测试瓦加工简单、制作方便，通过在推力瓦上排布网状结构的压力测点，可以实时监测水轮发电机、离心泵、汽轮机、压缩机等大型旋转机械推力轴承瓦面不同区域的压力，为推力轴承的设计与优化及使用寿命的预测提供足够的参考数据，从而可检测到最大的轴向力值，提高轴向力的测量精度；
2、本发明将所述推力负荷测试瓦应用到轴向力的检测中，压力传感器的压力探头及信号线密封在推力瓦内部，无需增加新的测量装置，避免了改变机组的安装结构，同时也避免了推力轴承内的油润滑及摩擦生热影响传感器的性能。
附图说明
图1为本发明所述推力测试瓦的纵向剖视图；
图2为图1的D向视图；
图3为图1中C结构的放大示意图；
图4为压力测点在推力瓦面上的分布情形一；
图5为压力测点在推力瓦面上的分布情形二；
图6为本发明所述推力测试瓦的使用状态图；
其中，
1、推力瓦，2、瓦面耐磨材料层，3、金属瓦坯，4、压力测点，5、压力连通孔，6、密封垫圈，7、压力探头，8、锁紧螺母，9、信号线，10、引线槽，11、推力负荷测试瓦，12、数据采集分析系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
为了提高水轮发电机组、离心泵、汽轮机和压缩机等大型旋转机械的机组轴向力的检测精度，本实施例提供了一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，具体步骤如下：
1）在推力瓦1瓦面上确定若干均匀分布的压力测点4，所述压力测点4在推力瓦1面上呈有序的阵列排布，各个压力测点4的连线呈网格状覆盖推力瓦1面，如图4和图5所示，是压力测点4的典型分布示意图，但压力测点4的分布方式不限于此。
所述推力瓦1瓦面是指推力瓦1的上表面，也就是推力瓦1的工作面，所述推力瓦1包括金属瓦坯3和瓦面耐磨材料层2，所述瓦面耐磨材料层2通过浇筑、粘接或镶嵌在金属瓦坯3上。瓦面耐磨材料层2通常由巴氏合金浇筑，也可以由聚四氟乙烯或聚醚酮复合材料粘接或镶嵌，金属瓦坯3通常为钢基材料，也可以为铜等其他硬质金属。
2）从推力瓦1背部对应每个压力测点4沿轴向加工出压力传感器安装孔，并沿径向加工出引线槽10；这里的“轴向”、“径向”以推力瓦1的安装状态为基准，在安装孔与推力瓦1面之间加工压力连通孔5，使压力连通孔5对应贯穿推力瓦1面上的压力测点4，所述压力连通孔5的钻孔直径范围为0~10mm；所述安装孔与压力连通孔5的连接处有沉孔台阶，安装孔靠近推力瓦1背部一侧有内螺纹。
3）在所述安装孔内安装压力传感器并密封固定，所述压力传感器包括压力探头7和信号线9，所述压力探头7的密封等级IP67以上，压力探头7的测量范围为-5~30Mpa；所述信号线9为耐油绝缘线；具体安装步骤为：在所述安装孔内依次安装密封垫圈6和压力探头7，使密封垫圈6的两端面分别与压力探头7和沉孔台阶接触，再用锁紧螺母8与安装孔上的内螺纹相配合将压力探头7固定在安装孔内，瓦面压力通过压力连通孔5传递至压力探头7，信号线9穿过锁紧螺母8内孔后进入引线槽10，通过引线槽10引出推力瓦1外缘边一侧，推力负荷测试瓦11制作完成，所述推力负荷测试瓦11的俯视图和纵向剖视图分别如图1和图3所示，某一压力测点4下的内部结构放大图如图3所示。
4）如图6所示，在机组上安装推力负荷测试瓦11，将各个推力负荷测试瓦11上的信号线9均接入数据采集分析系统12。
5）运行机组，采集压力传感器的检测数据，并根据检测数据计算轴向力。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在推力瓦（1）瓦面上确定若干压力测点（4），各个压力测点（4）的连线呈网格状覆盖推力瓦（1）上表面；
2）从推力瓦（1）背部对应每个压力测点（4）沿轴向加工出压力传感器安装孔，并在推力瓦（1）底部对应所述安装孔沿径向加工出引线槽（10）；在安装孔与推力瓦（1）面之间加工压力连通孔（5），使压力连通孔（5）对应贯穿推力瓦（1）面上的压力测点（4）；在安装孔与压力连通孔（5）的连接处加工沉孔台阶，在安装孔靠近推力瓦（1）背部一侧加工内螺纹；
3）在所述安装孔内安装压力传感器并密封固定，所述压力传感器包括压力探头（7）和信号线（9），瓦面压力通过压力连通孔（5）传递至压力探头（7），信号线（9）通过引线槽（10）引出推力瓦（1）一侧，推力负荷测试瓦（11）制作完成；
4）在机组上安装所述推力负荷测试瓦（11），将各个推力负荷测试瓦（11）上的信号线（9）均接入数据采集分析系统（12）；
5）运行机组，采集压力传感器的检测数据，并根据检测数据计算轴向力。
2.根据权利要求1所述的一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于，所述步骤3）具体包括如下步骤：在所述安装孔内依次安装密封垫圈（6）和压力探头（7），使密封垫圈（6）的两端面分别与压力探头（7）和沉孔台阶接触，再用锁紧螺母（8）与安装孔上的内螺纹相配合将压力探头（7）固定在安装孔内，信号线（9）穿过锁紧螺母（8）内孔后进入引线槽（10），通过引线槽（10）引出推力瓦（1）外缘边一侧。
3.根据权利要求1所述的一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于，所述压力测点（4）在推力瓦（1）面上呈有序的阵列排布。
4.根据权利要求1所述的一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于：所述压力连通孔（5）的钻孔直径范围为0~20mm。
5.根据权利要求1所述的一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于：所述信号线（9）为耐油绝缘线。
6.根据权利要求1所述的一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法，其特征在于：所述压力探头（7）的密封等级IP67以上，压力探头（7）的测量范围为-5~30MPa。
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