CN110849251B - 一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置 - Google Patents

Abstract

一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，用于解决如何降低测量设备制作、使用成本，并精准检测最大变位的技术问题，包括壳体、测量组件和定位机构，测量组件包含可伸缩的弹性件、平板、滑块和连接杆，平板固定在壳体外侧，弹性件、滑块均设于平板上且弹性件一端与平板固定连接，弹性件另一端与滑块固定连接，连接杆穿设过壳体侧壁且连接杆一端与滑块固定连接，连接杆另一端与转子侧壁抵接且可相对转子侧壁滑动，定位机构包含穿设杆和多个定位组件，穿设杆一端拆卸式与位于壳体外侧的连接杆固接，且穿设杆另一端穿设过壳体侧壁并伸入到壳体内，多个定位组件均设于穿设杆上，本发明结构及操作简单，主要用于测量转子受热的变形量。

Description

一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置

技术领域

本发明涉及回转式空气预热器技术领域，具体涉及一种能够精确测量回转式空气预热器转子受热变形的变形量的回转式空气预热器转子热态变形检测装置。

背景技术

空气预热器是利用锅炉等装置的排烟热量来预热的换热器，其作用是降低锅炉等设备的排烟温度，提高热效率，使燃料易于着火、燃烧稳定和提高燃烧效率。

空气预热器结构中的转子在作业过程中经常会受热膨胀，从而沿径向膨胀变形，从而转子与壳体之间的间隙难以调整，目前公知的测量预热器转子变形量的方法基本有一下几种：

电容法：电容法是利用绝缘电极(电容极板)与待测金属端而形成的电容进行测量的，间隙的变化导致测量电容的变化，再将电容变化量通过检测电路和调理电路转换成易于检测和分析的电压或电流信号。电容式传感器的优点是：对电极材料要求不高，结构简单，适应性强，动态响应好，可以实现非接触测量。主要缺点：输出阻抗高，负载能力差；寄生电容影响大，测量输出特性非线性，动态测量全量程误差大，对量程有较高要求。

电涡流法：电涡流法是采用金属切割磁力线产生磁场变化的原理，根据电涡流的大小确定间隙。电涡流传感器优点：长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用，目前很多空预器热态密封间隙采用此方法测量。电涡流传感器缺点：电涡流传感器要求被测体必须是具有一定厚度的金属，且被测表面要求光滑；当被测金属为圆轴时要求直径尽可能大，线性起点较大，测量精度小够高；探头位置附近处要求没有其它金属端面；探头体积较小，不易安装等，这使电涡流法间隙测量应用系统在一些复杂间隙的测量方面无能为力，是通过计算机传感装置进行间接测量定量，存在较大的不确定性和误差。

光纤法：光纤法一般分反射式光纤法和光导探针测量法。反射式光纤法的基本原理是：当光源发出的光经光纤照射到位移反射体后，被反射的光又经接收光纤输出，被光敏器件接收。其输出光强决定于反射体距光纤探头的距离，当位移变化时则输出光强作相应的变化，通过对光强的检测得到间隙值。该方法的主要特点：具有高灵敏度，高分辨率，抗电磁干扰，超高电绝缘，性能稳定，设计灵活，能在恶劣的环境下工作，适用于静态和动态的实时检测。但是光纤法测量系统相对比较复杂，成本高，另外测量效果与反射体表面有关，对测量环境要求较高。光导(激光近程)探针测量法：光导探针法是通过光导纤维将一激光束投射到待测体上，当间隙发生变化时，由于反射光返回路径不同，在光电接收器上的光点位置发生变化，其变化量经过计算即可得出待测的间隙。该方法的特点是：不受待测体本身材料的限制，能在恶劣的环境下工作；测量精度高、频响快，适用于静态和动态的实时检测；光纤探头体积较小、易安装等。但同样存在测量系统实现相对比较复杂，成本高等特点，另外由于传感器运行在高温高压和大振动的情况下，因此需要对光学系统进行保护，防止污染和仪器损坏，维护成本高。

上述三种方法基本都是制作、使用成本较高，测量操作繁琐，不利于对空气预热器的转子受热变形进行测量。

现有技术CN107084694A公开的文献中公开了一种位移尺寸测量装置，该装置主要采用中空套筒、探针、第一位移传感器和第二位移传感器，通过中空套筒移动带动第一位移传感器上的传动杆移动，进而以第一位移传感器的移动间接得到弹簧支架的位移。

然而上述公开的文献需要使用到探针、第一位移传感器和第二位移传感器，制作成本较高。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足，推出一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，用于解决背景技术中提到的现有测量设备如何降低制作、使用成本，并且精准检测待检测部件最大变位的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，包括有壳体，还包括有定位机构和用于测量壳体内转子径向变形量的测量组件，所述测量组件包含弹性件、一块平板、滑块和一根连接杆，所述平板固定在壳体外侧，所述弹性件、滑块均设于平板上且弹性件一端与平板固定连接，滑块滑动设置在平板上，所述弹性件另一端与滑块固定连接，所述连接杆一端穿设过壳体侧壁且该连接杆另一端与滑块固定连接，该连接杆伸入壳体内的一端与转子侧壁抵接且可相对转子侧壁滑动，所述定位机构包含一根平行于连接杆的穿设杆和多个定位组件，所述穿设杆一端拆卸式与壳体外侧的连接杆固接并随连接杆同步移动，该穿设杆另一端通过开设在壳体侧壁上的穿设孔穿设过壳体侧壁并伸入到壳体内，多个定位组件均设于穿设杆上并与穿设孔内壁相配合，以对穿设杆沿穿设方向向壳体外侧移动后进行单向锁定；

所述穿设孔内壁上开有均布的抵接槽，多个所述定位组件沿穿设杆的长度方向均匀设置，每个该定位组件均包含一个开设在穿设杆上的安装槽、一个铰接轴、一根压缩弹簧和一块抵接杆，所述铰接轴设于安装槽内，所述抵接杆一端与铰接轴铰接，所述压缩弹簧一端固定在安装槽底部，该压缩弹簧另一端与抵接杆固定连接，以用于将抵接杆另一端弹起，所述抵接杆弹起的另一端可抵接在抵接槽内；

所述连接杆还适配一根安装杆和一根两端开口的透明管，所述安装杆、透明管均与连接杆平行且该安装杆随连接杆同步移动，所述透明管固定在连接杆一侧，所述安装杆穿设在透明管内且该安装杆穿设在透明管内的端部固定一块可沿透明管走向移动的第一标记块；

所述透明管另一端穿设一根与安装杆相对的顶推弹簧，该顶推弹簧一端固定在透明管外侧，该顶推弹簧另一端位于透明管内并用于顶推第一标记块，进而顶推安装杆从而使位于穿设孔内的抵接杆端部抵紧在抵接槽内的槽面上。

工作原理：当工作转动中的转子受热，进而转子沿径向均匀受热膨胀变形的过程中，持续膨胀变形的转子侧壁将顶推着所述连接杆，使连接杆朝向壳体外侧移动，该过程中所述连接杆直接顶推着所述滑块在所述平板上滑动，进而滑块顶推所述弹性件从而使弹性件收缩变形，同时所述穿设杆随所述连接杆同步向壳体外侧移动，该穿设杆上设有多个所述定位组件，该定位组件能够与穿设孔的内壁相配合，并随时对移动后的所述穿设杆进行定位锁定，当所述转子的变形达到最大限度之后，转子后续将会回缩复原，该过程中所述连接杆、穿设杆将被推动到最大的位移之后保持锁定，最后通过观察滑块、连接杆、穿设杆的移动距离，或者测量所述弹性件的收缩变形量即可得出转子受热沿径向的最大变形量。

本发明的有益效果为：

本发明借助所述连接杆、弹性件、滑块、穿设杆和定位组件，所述定位组件能够对移动调整后的所述连接杆、穿设杆进行定位锁定，所述弹性件持续对所述连接杆进行顶推保证所述连接杆时刻与转子外壁抵接，从而保证将转子的径向变形可通过连接杆的位移来反映，本发明与传统测量转子变形的设备相比，其制作和操作使用的成本大大降低，并且整个操作和测量的过程变得更加简单，可以仅仅通过连接杆、滑块、穿设杆的位移，或者直接通过测量弹性件的收缩变形就可得到转子沿径向的最大变形量，测量操作简单、便捷。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中A处结构的放大示意图；

图3为图1中B处结构的放大示意图；

图4为图1中C-C截面处放大的剖视示意图。

附图标记说明：壳体1、转子2、弹性件3、平板4、滑块5、连接杆6、穿设杆7、穿设孔8、安装槽9、铰接轴10、压缩弹簧11、抵接杆12、安装杆13、透明管14、第一标记块15、顶推弹簧16、第二标记块17、填充液18、固定块19、限位杆20、第一侧杆21、连接螺栓22、第二侧杆23、支架24、抵接槽25、套管26、连接孔27。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，包括有壳体1，还包括有定位机构和用于测量壳体内转子2径向变形量的测量组件，所述测量组件包含一根可伸缩的弹性件3、一块平板4、滑块5和一根连接杆6，所述平板4固定在壳体1外侧，所述弹性件3、滑块5均设于平板4上且弹性件3一端与平板4固定连接，该弹性件3另一端与滑块5固定连接，滑块5滑动设于平板4上，所述连接杆6在转子2径向上并与弹性件3共轴线，该连接杆6一端穿设过壳体1侧壁且该连接杆6另一端与滑块5固定连接，该连接杆6伸入壳体内的一端与转子2侧壁抵接且可相对转子2侧壁滑动，所述定位机构包含一根平行于连接杆6的穿设杆7和多个定位组件，所述连接杆6上固定连接一根位于壳体1外侧的第一侧杆21，该第一侧杆21一端与连接杆6固定连接，该第一侧杆21另一端与穿设杆7拆卸式固定连接，所述第一侧杆21、第一侧杆21的连接处螺纹连接一根将两者拆卸式固定连接在一起的连接螺栓22，所述穿设杆7一端拆卸式与壳体1外侧的连接杆6固定连接，该穿设杆7另一端通过开设在壳体1侧壁上的穿设孔8穿设过壳体1侧壁并伸入到壳体1内，多个定位组件均设于穿设杆7上并与穿设孔8内壁相配合，以对穿设杆7沿穿设方向向壳体1外侧移动后进行单向锁定，该种结构方式能够有效地取代传统测量设备中复杂以及操作繁琐的测量设备，能够准确、快速地测量出转子2沿径向的最大变形量，提高对转子2变形量的测量效率。

如图3所示，多个所述定位组件沿穿设杆7的长度方向均匀设置，每个该定位组件均包含一个开设在穿设杆7上的安装槽9、一个铰接轴10、一根压缩弹簧11和一块抵接杆12，所述铰接轴10设于安装槽9底部，所述抵接杆12一端与铰接轴10铰接，所述压缩弹簧11一端固定在安装槽9底部，该压缩弹簧11另一端与抵接杆12固定连接，以用于将抵接杆12另一端弹起使抵接杆12的该端抵接至所述抵接槽25内，进而将穿设杆7锁定，所述穿设杆7为截面是矩形的杆件，该穿设杆7外围适配地套设一根可相对穿设杆7滑动的套管26，该套管26上开有多个连接孔27，多个连接孔27与开设在穿设杆7上的安装槽9一一对应，该套管26随所述穿设杆7一同穿设在所述穿设孔8内，在穿设之前，首先推动所述套管26，套管26相对穿设杆7移动，从而可将抵接杆12全部限位在对应的安装槽9内，当穿设完成之后，再次回拉所述套管26，从而使抵接杆12全部从对应的连接孔27内伸出，进而使伸出的抵接杆12能够与穿设孔8内的抵接槽25抵接，该种结构方式结构简单，并且多块所述抵接杆12在所述穿设孔8内形成倒刺的防滑移方式，从而能够有效地防止了所述穿设杆7在测量作业过程中朝向壳体1内移动的不良现象。

所述抵接槽25与抵接杆12进行抵接的槽面与抵接在该抵接槽25内的抵接杆12垂直，该种设置方式能够有效地防止所述穿设杆7向壳体1内的移动，当所述穿设杆7受到外力产生向壳体1内的移动趋势时，所述抵接杆12能够弹起的端部能够更加抵紧在对应的所述抵接槽25的槽面上，从而从根本上防止了所述穿设杆7向壳体1内移动的不良现象，利于保证对转子2变形的数据测量。

所述连接杆6还适配一根安装杆13和一根两端开口的透明管14，所述安装杆13、透明管14均与连接杆6平行且该安装杆13随连接杆6同步移动，所述安装杆13一端固定连接在第一侧杆21上，所述透明管14固定在连接杆6一侧，所述安装杆13另一端穿设在透明管14内且该安装杆13穿设在透明管14内的端部固定一块可沿透明管14走向移动的第一标记块15，所述透明管14管壁上且沿透明管14走向设有刻度，首先在透明管14上标记出第一标记块15在透明管14内的初始刻度，当转子2达到最大变形之后在透明管14上标记出第一标记块15的最终刻度，通过这两次的刻度之差就能够直接得到所述转子2的变形量，通过设置所述刻度，能够较为直接地得到转子2沿径向的最大变形量，提高对转子2变形量的测量速度和精度。

如图1和图2所示，所述透明管14另一端穿设一根与安装杆13相对的顶推弹簧16，该顶推弹簧16一端固定在透明管14外侧，该顶推弹簧16另一端位于透明管14内并用于顶推第一标记块15，进而顶推安装杆13从而使位于穿设孔8内的抵接杆12端部抵紧在穿设孔8内壁上，首先在透明管14上标记出第一标记块15在透明管14内的初始刻度，当转子2达到最大变形之后在透明管14上标记出第一标记块15的最终刻度，通过这两次的刻度之差就能够直接得到所述转子2的变形量，并且该过程中所述顶推弹簧16对第一标记块15施加持续的顶推力，该顶推力将通过所述安装杆13最终作用到穿设杆7上，从而能够使位于穿设孔8内抵接杆12的端部更加抵紧在穿设孔8的内壁上，保证了对穿设杆7和连接杆6的定位锁定。

所述平板4上固定一个固定块19，该固定块19上固定连接一根第二侧杆23，所述透明管14固定在第二侧杆23上，该第二侧杆23上还固定连接有一个支架24，该支架24位于透明管14外侧，该支架24上固定连接所述顶推弹簧16，穿设在透明管14内的所述顶推弹簧16端部固定一块可在透明管14内滑动的第二标记块17，所述第一标记块15、第二标记块17均与透明管14内壁密封连接，所述透明管14内且在第一标记块15、第二标记块17之间填充有填充液18，所述顶推弹簧16顶推所述第二标记块17，第二标记块17通过所述填充液18对所述第一标记块15施加持续的顶推力，能够使顶推弹簧16的作用力均匀地施加在第一标记块15上，进而能够进一步将顶推弹簧16的顶推力施加给所述穿设杆7，穿设杆7受到该顶推力之后能够促使所述抵接杆12更加牢固地抵接在穿设孔8内壁上，从而保证了对穿设杆7移动后的牢固锁定，进一步保证对转子2变形数据测量的准确性。

如图1和图4所示，所述弹性件3一端固定在固定块19上，所述滑块5上固定连接多根均与连接杆6平行且呈圆周分布的限位杆20，多根该限位杆20均穿设过固定块19且可沿穿设方向往复移动，所述弹性件3位于多根限位杆20围成的限位空间内，当在某些情况下，所述弹性件3有可能在受到滑块5顶推从而收缩变形的过程中发生一定程度的弯折，该种弯折可能使连接杆6不能持续地抵接在转子2的侧壁上，从而影响对转子2变形的测量数据，通过设置多根所述限位杆20，多根限位杆20围成的空间区域能够将弹性件3更好地限位在内，从而可有效地防止了弹性件3在收缩时发生弯折变形，从而利于提高对转子2变形数据测量的准确性。

所述弹性件3为复位弹簧，复位弹簧伸缩变形稳定，并且复位弹簧能够经受多次伸缩变形并保证自身结构的稳定，从而能够提高弹性件3的使用寿命。

工作原理：当工作转动中的转子2受热，进而转子2沿径向均匀受热膨胀变形的过程中，持续膨胀变形的转子2侧壁将顶推着所述连接杆6，使连接杆6朝向壳体1外侧移动，该过程中所述连接杆6直接顶推着所述滑块5在所述平板4上滑动，进而滑块5顶推所述弹性件3从而使弹性件3收缩变形，同时所述穿设杆7随所述连接杆6同步向壳体1外侧移动，在所述转子2沿径向的持续膨胀变形中，所述连接杆6和穿设杆7持续定向向壳体1外侧移动，并且在移动过程中，位于穿设孔8内的抵接杆12将被对应的所述压缩弹簧11顶推弹起，从而使位于穿设孔8内的抵接杆12端部抵接在穿设孔8内的抵接槽25内，进而实现对穿设杆7在移动过程中的定位锁定。

同时所述安装杆13也将随着连接杆6、穿设杆7的移动同步移动，该过程中安装杆13将带着所述第一标记块15沿透明管14走向移动，该第一标记块15将通过挤压所述填充液18间接推动所述第二标记块17同步移动，该第二标记块17将推动所述顶推弹簧16收缩，该过程中通过观察所述第一标记块15在透明管14内原始位置以及第一标记块15在移动到最大位移后位置处对应的刻度，可直接读出所述转子2沿径向变形的最大变形量，或者通过观察所述第二标记块17在透明管14内原始位置以及第二标记块17在移动到最大位移后位置处对应的刻度，可直接读出所述转子2沿径向变形的最大变形量。

同时在这个过程中，所述顶推弹簧16由于收缩变形将会对所述第二标记块17施加一定的顶推力，该顶推力配合所述弹性件3对所述滑块5的顶推力，最终都会施加到所述穿设杆7上，从而使穿设杆7产生朝向壳体1内侧移动的移动趋势，该移动趋势将更加促使位于穿设孔8内的所述抵接杆12端部抵紧在抵接槽25内的槽面上，进而进一步对所述连接杆6和穿设杆7进行锁定定位，从而保证了转子2的变形准确地反映在连接杆6、穿设杆7、第一标记块15和第二标记块17的位移上，保证测量数据的精准。

当所述转子2的变形达到最大限度之后，转子2后续将会回缩复原，该过程中所述连接杆6、穿设杆7将被推动到最大的位移之后保持锁定，最后通过观察滑块5、连接杆6、穿设杆7的移动距离，或者测量所述弹性件3的收缩变形量即可得出转子2受热沿径向的最大变形量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，包括有壳体(1)，其特征在于：还包括有定位机构和用于测量壳体内转子(2)径向变形量的测量组件，所述测量组件包含弹性件(3)、一块平板(4)、滑块(5)和一根连接杆(6)，所述平板(4)固定在壳体(1)外侧，所述弹性件(3)、滑块(5)均设于平板(4)上且弹性件(3)一端与平板(4)固定连接，滑块(5)滑动设置在平板(4)上，所述弹性件(3)另一端与滑块(5)固定连接，所述连接杆(6)一端穿设过壳体(1)侧壁且该连接杆(6)另一端与滑块(5)固定连接，该连接杆(6)伸入壳体(1)内的一端与转子(2)侧壁抵接且可相对转子(2)侧壁滑动，所述定位机构包含一根平行于连接杆(6)的穿设杆(7)和多个定位组件，所述穿设杆(7)一端拆卸式与壳体(1)外侧的连接杆(6)固接并随连接杆(6)同步移动，该穿设杆(7)另一端通过开设在壳体(1)侧壁上的穿设孔(8)穿设过壳体(1)侧壁并伸入到壳体(1)内，多个定位组件均设于穿设杆(7)上并与穿设孔(8)内壁相配合，以对穿设杆(7)沿穿设方向向壳体(1)外侧移动后进行单向锁定；

所述穿设孔(8)内壁上开有均布的抵接槽(25)，多个所述定位组件沿穿设杆(7)的长度方向均匀设置，每个该定位组件均包含一个开设在穿设杆(7)上的安装槽(9)、一个铰接轴(10)、一根压缩弹簧(11)和一块抵接杆(12)，所述铰接轴(10)设于安装槽(9)内，所述抵接杆(12)一端与铰接轴(10)铰接，所述压缩弹簧(11)一端固定在安装槽(9)底部，该压缩弹簧(11)另一端与抵接杆(12)固定连接，以用于将抵接杆(12)另一端弹起，所述抵接杆(12)弹起的另一端可抵接在抵接槽(25)内；

所述连接杆(6)还适配一根安装杆(13)和一根两端开口的透明管(14)，所述安装杆(13)、透明管(14)均与连接杆(6)平行且该安装杆(13)随连接杆(6)同步移动，所述透明管(14)固定在连接杆(6)一侧，所述安装杆(13)穿设在透明管(14)内且该安装杆(13)穿设在透明管(14)内的端部固定一块可沿透明管(14)走向移动的第一标记块(15)；

所述透明管(14)另一端穿设一根与安装杆(13)相对的顶推弹簧(16)，该顶推弹簧(16)一端固定在透明管(14)外侧，该顶推弹簧(16)另一端位于透明管(14)内并用于顶推第一标记块(15)，进而顶推安装杆(13)从而使位于穿设孔(8)内的抵接杆(12)端部抵紧在抵接槽(25)内的槽面上。

2.根据权利要求1所述的一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，其特征在于：所述抵接槽(25)与抵接杆(12)进行抵接的槽面与抵接在该抵接槽(25)内的抵接杆(12)垂直。

3.根据权利要求1所述的一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，其特征在于：所述透明管(14)管壁上且沿透明管(14)走向设有刻度。

4.根据权利要求1所述的一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，其特征在于：穿设在透明管(14)内的所述顶推弹簧(16)端部固定一块可在透明管(14)内滑动的第二标记块(17)，所述第一标记块(15)、第二标记块(17)均与透明管(14)内壁密封连接，所述透明管(14)内且在第一标记块(15)、第二标记块(17)之间填充有填充液(18)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，其特征在于：所述平板(4)上固定一个固定块(19)，所述弹性件(3)一端固定在固定块(19)上，所述滑块(5)上固定连接多根均与连接杆(6)平行且呈圆周分布的限位杆(20)，多根该限位杆(20)均穿设过固定块(19)且可沿穿设方向往复移动，所述弹性件(3)位于多根限位杆(20)围成的限位空间内。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种回转式空气预热器转子热态变形检测装置，其特征在于：所述弹性件(3)为复位弹簧。

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