CN110907156B - 一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置 - Google Patents

一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置，由固定托盘A、紧度测量模块、螺栓A、锁定垫圈A、螺栓B、锁定垫圈B、压板、调整垫片、固定托盘B组成整体，本发明采用机械式压力同步的方式实时监测立式水轮发电机分段轴之间的连轴紧度，通过紧度测量模块反应的压力值来得到立式水轮发电机分段轴之间的连轴紧度情况，本发明不直接参与分段轴之间的把紧连接体系，输出的测量信号更稳定，且不易受到转轴工况、温度变化等客观因素影响，测量数值真实性更高，并具有结构简单、安装维护方便等特点。

Description

一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置
技术领域：
本发明涉及水轮发电机技术领域，具体为一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置。
背景技术：
立式水轮发电机的转轴基本均为分段轴结构，即将一根转轴分成两段或三段，分段轴连接段设计有轴法兰，连接时将轴法兰两两对齐靠紧，再使用连轴螺栓把合成整体。由于转轴传递全部的旋转扭矩，分段轴之间的连轴螺栓要承担全部的剪应力和绝大部分旋转部件的自重，受力状态及其复杂，一旦连轴螺栓出现松动，就会导致分段轴之间的紧度下降，轴的整体性降低，出现轴系不稳的情况进而带来严重的运行振动，给机组安全运行带来极大的事故隐患。传统的监测方式是直接在连轴螺栓与分段轴法兰面之间放置压力传感器，直接测量分段轴之间的连轴螺栓的压紧力，以此来推算分段轴之间的连轴紧度。而由于连轴螺栓在把紧的过程中需要施加极大的预紧力，使得压力传感器一直处于极高受压状态，压力传感器容易出现损坏，影响测量稳定性；且压力传感器长时间处于高压力状态会使其对压力的微小变化不敏感，存在反应滞后的情况。同时由于压力传感器直接参与了分段轴之间的把紧体系，容易受到转轴工况、温度、振动等多方面复杂因素影响，测量数据准确性不佳。鉴于此，我们亟需研发一种输出测量信号更真实，对细微压力变化更敏感，能长期保持灵敏状态且能迅速将转轴连轴紧度反馈给运维人员的立式水轮发电机连轴紧度监测装置，以保障机组长期安全稳定运行。
发明内容：
本发明的目的是公开一种不直接参与分段轴之间的把紧连接体系，输出的测量信号更稳定，且不受转轴工况、温度影响，测量信号真实性更高的立式水轮发电机连轴紧度监测装置，本发明采用机械式压力同步的方式实时监测分段轴之间的连轴紧度，通过紧度测量模块反应的压力值来得到立式水轮发电机分段轴之间的连轴紧度情况，一旦出现连轴螺栓松动，能第一时间通过紧度测量模块反应的压力值变化得到示警，从而采取紧急措施避免事故发生，提高机组运行的安全稳定性。
本发明的技术方案为：
由固定托盘A、紧度测量模块、螺栓A、锁定垫圈A、螺栓B、锁定垫圈B、压板、调整垫片、固定托盘B组成整体，将固定托盘A焊接在下端轴法兰下表面上，将紧度测量模块自下而上依次穿过下端轴法兰、上端轴法兰，然后使用螺栓A将紧度测量模块与固定托盘A把紧，再使用锁定垫圈A锁紧螺栓A；将固定托盘B焊接在上端轴法兰上表面上，将调整垫片和压板依次放置在固定托盘B上方，再使用螺栓B依次穿过压板、调整垫片后，与固定托盘B把紧，并使用锁定垫圈B锁紧螺栓B，所述的紧度测量模块由固定套筒、测量底座、螺栓C、锁定垫圈C、无线压力传感器、绝缘垫、蝶形弹簧、测量杆组成整体，将蝶形弹簧凸面朝上放入测量底座内部的圆柱形凹槽中，再依次放入绝缘垫、无线压力传感器，再将测量底座自下而上扣在固定套筒的下表面上，使用螺栓C将测量底座和固定套筒把紧，再使用锁定垫圈C锁紧螺栓C，将测量杆通体涂抹一层固体润滑脂，而后自上而下插入到固定套筒的测量孔中。
所述的测量底座为中空圆柱形，在竖直方向中间位置设计有4个圆周均布的通孔，用来减少无线压力传感器的无线信号衰减。所述的测量杆为绝缘材质圆柱体，上、下两端为半球形端面。所述的固定套筒上端有与压板配合的卡紧槽。
所述的压板为圆盘形，下部有圆形直口槽，用以和卡紧槽配合，圆形直口槽的内直径比卡紧槽的外直径大0.2mm，二者属于小间隙配合。所述的圆形直口槽中心位置底部开有弧槽，用以和半球形端面配合，弧槽的内圆弧度为半球形端面外圆弧度的2倍。
工作原理：
1.机组运行时，本发明不直接参与分段轴之间的把紧连接体系，紧度测量模块中的无线压力传感器仅受到来自于测量杆和蝶形弹簧组合形成的稳定线性压力，这个压力可以通过变更调整垫片的使用层数来控制大小，使得无线压力传感器受到的压力始终处于一个相对恒定的设计最佳值，这个压力能有效反应分段轴之间的连轴紧度，又不至于大到破坏无线压力传感器的敏感程度，这个压力本身与分段轴之间的连轴螺栓初始把紧力大小无关。
2.当连轴螺栓松动时，机组转轴的连轴紧度减小，此时，下端轴法兰会由于重力的作用下坠，上端轴法兰和下端轴法兰之间的间隙会变大，这就会必然带来测量杆对无线压力传感器的压力变小，无线压力传感器会即时将压力变化的信号传递至电站运维中心，达到第一时间预警的目的。
技术效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明不直接参与分段轴之间的把紧连接体系，分段轴之间的连轴螺栓的把紧力无论多大，均与本发明结构不直接产生力的关系，无线压力传感器只受到测量杆和蝶形弹簧组合形成的稳定线性压力，不受转轴工况、温度等其他因素影响，能最大限度的真实反馈分段轴之间的连轴紧度变化。
2.无线压力传感器受到的是一个恒定的设计压力，这个压力的大小我们通过改变调整垫片的使用层数来控制，使得无线压力传感器受到的压力始终处于一个相对恒定的设计最佳值，即能有效反应分段轴之间的连轴紧度，又能有效保证无线压力传感器的敏感程度，准确反应微小的连轴紧度变化。
3.在未出现连轴紧度不足的情况下，蝶形弹簧与绝缘垫形成了一个有效的减振体系，可吸收机组运行时的微小轴系振动，能有效保证测量信号的真实性，防止因振动引起的测量信号误报警。
4.本发明结构简单，安装方便，整体尺寸较小，不受机组大小限制和机型结构限制，对所有使用分段轴结构的立式水轮发电机均适用，具有普适性和推广性；
5.本发明的信号反馈非常敏感，由于蝶形弹簧给予的反向预紧力是线性的，使得无线压力传感器受到的整体压力为线性压力，也就是说当连轴紧度不足时，无线压力传感器感受到的压力变化是连轴紧量变化的数倍。所以当机组运行时，一旦出现连轴紧度下降，无线压力传感器能在第一时间将信号变化传递至电站控制端报警，提示运维人员尽快采取措施进行检修和维护，从而提高机组运行的安全稳定性。
5.测量底座竖直方向中间位置的通孔可以减少无线压力传感器的无线信号衰减，保证信号输出稳定性。
附图说明：
图1为一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置详图
图2为图1的A向视图
图3为图1的B向视图
图4为紧度测量模块详图
图5为测量底座详图
图6为固定套筒详图
图7为压板详图
图8为本发明的应用示意图
图9为图8的C向视图
图中：1、固定托盘A；2、紧度测量模块；3、螺栓A；4、锁定垫圈A；5、螺栓B；6、锁定垫圈B；7、压板；8、调整垫片；9、固定托盘B；10、上端轴法兰；11、下端轴法兰；12、固定套筒；13、测量底座；14、螺栓C；15、锁定垫圈C；16、无线压力传感器；17、绝缘垫；18、蝶形弹簧；19、测量杆；20、通孔；21、圆柱形凹槽；22、半球形端面；23、卡紧槽；24、测量孔；25、圆形直口槽；26、弧槽；27、连轴螺栓；28、本发明圆周分布位置。
具体实施方式：
如图1、图2、图3所示，一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置，由固定托盘A1、紧度测量模块2、螺栓A3、锁定垫圈A4、螺栓B5、锁定垫圈B6、压板7、调整垫片8、固定托盘B9组成整体，将固定托盘A1焊接在下端轴法兰11下表面上，将紧度测量模块2自下而上依次穿过下端轴法兰11、上端轴法兰10，然后使用螺栓A3将紧度测量模块2与固定托盘A1把紧，再使用锁定垫圈A4锁紧螺栓A3；将固定托盘B9焊接在上端轴法兰10上表面上，将调整垫片8和压板7依次放置在固定托盘B9上方，再使用螺栓B5依次穿过压板7、调整垫片8后，与固定托盘B9把紧，并使用锁定垫圈B6锁紧螺栓B5。
如图4所示，所述的紧度测量模块2由固定套筒12、测量底座13、螺栓C14、锁定垫圈C15、无线压力传感器16、绝缘垫17、蝶形弹簧18、测量杆19组成整体，将蝶形弹簧18凸面朝上放入测量底座13内部的圆柱形凹槽21中，再依次放入绝缘垫17、无线压力传感器16，再将测量底座13自下而上扣在固定套筒12的下表面上，使用螺栓C14将测量底座13和固定套筒12把紧，再使用锁定垫圈C15锁紧螺栓C14，将测量杆19通体涂抹一层固体润滑脂，而后自上而下插入到固定套筒12的测量孔24中。所述的测量杆19为绝缘材质圆柱体，上、下两端为半球形端面22。
如图5所示，所述的测量底座13为中空圆柱形，在竖直方向中间位置设计有4个圆周均布的通孔20。
如图6所示，所述的固定套筒12上端有与压板7配合的卡紧槽23。如图7所示，所述的压板7为圆盘形，下部有圆形直口槽25，用以和卡紧槽23配合，圆形直口槽25的内直径比卡紧槽23的外直径大0.2mm，二者属于小间隙配合。所述的圆形直口槽25中心位置底部开有弧槽26，用以和半球形端面22配合，弧槽26的内圆弧度为半球形端面22外圆弧度的2倍。

Claims (3)

1.一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置，其特征是：由固定托盘A(1)、紧度测量模块(2)、螺栓A(3)、锁定垫圈A(4)、螺栓B(5)、锁定垫圈B(6)、压板(7)、调整垫片(8)、固定托盘B(9)组成整体，将固定托盘A(1)焊接在下端轴法兰(11)下表面上，将紧度测量模块(2)自下而上依次穿过下端轴法兰(11)、上端轴法兰(10)，然后使用螺栓A(3)将紧度测量模块(2)与固定托盘A(1)把紧，再使用锁定垫圈A(4)锁紧螺栓A(3)；将固定托盘B(9)焊接在上端轴法兰(10)上表面上，将调整垫片(8)和压板(7)依次放置在固定托盘B(9)上方，再使用螺栓B(5)依次穿过压板(7)、调整垫片(8)后，与固定托盘B(9)把紧，并使用锁定垫圈B(6)锁紧螺栓B(5)，所述的紧度测量模块(2)由固定套筒(12)、测量底座(13)、螺栓C(14)、锁定垫圈C(15)、无线压力传感器(16)、绝缘垫(17)、蝶形弹簧(18)、测量杆(19)组成整体，将蝶形弹簧(18)凸面朝上放入测量底座(13)内部的圆柱形凹槽(21)中，再依次放入绝缘垫(17)、无线压力传感器(16)，再将测量底座(13)自下而上扣在固定套筒(12)的下表面上，使用螺栓C(14)将测量底座(13)和固定套筒(12)把紧，再使用锁定垫圈C(15)锁紧螺栓C(14)，将测量杆(19)通体涂抹一层固体润滑脂，而后自上而下插入到固定套筒(12)的测量孔(24)中。
2.根据权利要求1所述的一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置，其特征是：所述的测量底座(13)为中空圆柱形，在竖直方向中间位置设计有4个圆周均布的通孔(20)；所述的测量杆(19)为绝缘材质圆柱体，上、下两端为半球形端面(22)；所述的固定套筒(12)上端有与压板(7)配合的卡紧槽(23)。
3.根据权利要求1所述的一种立式水轮发电机连轴紧度监测装置，其特征是：所述的压板(7)为圆盘形，下部有圆形直口槽(25)，用以和卡紧槽(23)配合，圆形直口槽(25)的内直径比卡紧槽(23)的外直径大0.2mm，二者属于小间隙配合；所述的圆形直口槽(25)中心位置底部开有弧槽(26)，用以和半球形端面(22)配合，弧槽(26)的内圆弧度为半球形端面(22)外圆弧度的2倍。
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