CN111120015A - 一种50mw汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统及监测方法 - Google Patents
一种50mw汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统及监测方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统及监测方法,属于汽轮机运行状态监测领域,本发明为解决汽轮机缸体出现偏心摆动现象时,现有技术无法对该问题进行实时监测的问题。本发明包括远程测量装置和机械位移测量装置;均安装在汽轮机机身前端平台处;远程测量装置包括测距杆、多对测距传感器、数据采集装置和DCS上位机;测距杆安装在汽轮机缸体前端,中心线相互平行,每对测距传感器沿测距杆中心线对称布置,测距传感器分别实时测量与测距杆的距离,数据采集装置将实时距离数据发送至DCS上位机,DCS上位机计算获得汽轮机缸体的偏移量并显示在监控屏幕上。本发明用于对小型汽轮机的汽轮机缸体偏摆进行监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统及监测方法,属于汽轮机运行状态监测领域。
背景技术
目前,50MW汽轮机广泛应用于工业生产领域,对其运行状态的实时监测非常重要。以50MW火电机组为例,因其运行工况较为灵活,多数用于生产自备或者电网调峰。并且,其往往被调度频繁启停以适应电网负荷变化,这给汽轮机组安全稳定运行带来较大挑战。
一般情况下,因汽轮机各个部位刚体厚度不一,当启动暖缸时很难保证缸体各部位温度变化、缸体膨胀过程均匀一致,一旦出现膨胀不均即可能出现振动超限,造成动静碰摩或轴承损坏问题。但是为了保障机组热效率,汽轮机通流部分最小间隙仅为0.9-1.1mm,导致机组启动过程中极易发生动静摩擦。然而,现有的偏移监测手段主要针对汽轮机转子,通过测量转子的偏移量监测动静碰磨问题。这种监测方法默认汽轮机缸体位置保持不变。对于大容量汽轮机而言,由于缸体自身重量的原因,这种设定是合理的。但对于小容量机组,汽轮机缸体相对较小,承受热应力变形的能力较差。当缸体受热不均匀时,除了存在缸体变形,还会诱发缸体偏摆问题,这些都会导致汽轮机动静碰磨。此外,由于小型机组启动频繁,其固定卡件结构容易出现松动。由于其缸体自重相对较小,当机组启动或大幅变工况时,很容易受到管道振动、进汽不均等因素影响,也会导致缸体偏心摆动。若发现不及时,轻则可引起停机,严重导致轴承磨损、大轴弯曲等灾难性后果。因此,需要对汽轮机缸体偏移参数的监测,尤其在启停,暖机冲转过程中对缸体振动、纵向膨胀等参数进行监测。然而,现有监测手段难以满足50MW小容量汽轮机的实际生产需求。
发明内容
本发明目的是为了解决汽轮机缸体出现偏心摆动现象时,现有技术无法对该问题进行实时监测的问题,提供了一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统及监测方法。
本发明所述一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统,该实时监测系统包括远程测量装置和机械位移测量装置;
远程测量装置和机械位移测量装置均安装在汽轮机机身前端平台处;
远程测量装置包括测距杆、多对测距传感器、数据采集装置和DCS上位机;
机械位移测量装置包括多对机械位移测量仪,所述机械位移测量仪与测距传感器的对数相同;
测距杆安装在汽轮机缸体的前端,且测距杆的中心线与汽轮机缸体的中心轴线平行,每对测距传感器沿测距杆的中心线对称布置,每对测距传感器的连接线与测距杆的中心线垂直,测距传感器分别实时测量与测距杆的距离,将实时距离数据发送至数据采集装置,数据采集装置将实时距离数据发送至DCS上位机,DCS上位机根据实时距离数据计算获得汽轮机缸体的偏移量,将偏移量显示在监控屏幕上;
机械位移测量仪沿测距杆的中心线对称布置,每对机械位移测量仪的连接线与测距杆的中心线垂直,且机械位移测量仪和测距传感器与测距杆的距离相等;机械位移测量仪实时检测与测距杆的距离,将实时检测的距离数据通过仪表显示,根据该实时获取的距离数据能够计算获得汽轮机缸体的偏移量。
优选的,所述测距传感器包括两对;
所述机械位移测量仪包括两对。
优选的,靠近汽轮机缸体的一对测距传感器为第一对测距传感器,远离汽轮机缸体的一对测距传感器为第二对测距传感器,第一对测距传感器与汽轮机缸体和第二对测距传感器的距离相等。
本发明所述一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测方法,该实时监测方法的具体过程为:
S1、两对测距传感器分别实时测量与测距杆的距离;
S2、数据采集装置实时采集S1中测距传感器测量的距离,并将实时数据发送至DCS上位机;
S3、DCS上位机计算获得汽轮机缸体的左侧偏移量和右侧偏移量;
S4、DCS上位机将S3获取的左侧偏移量和右侧偏移量显示在监控屏幕上;
S5、两对机械位移测量仪分别实时检测与测距杆的距离,第一对位于左侧的机械位移测量仪测量的距离为a,第一对位于右侧的机械位移测量仪测量的距离为b,第二对位于左侧的机械位移测量仪测量的距离为c,第二对位于右侧的机械位移测量仪测量的距离为d;
S6、将S5实时检测的距离数据通过仪表显示;
S7、根据仪表显示的距离数据,依据下式计算获得汽轮机缸体的左侧偏移量和右侧偏移量:
Δ1=2a-b;
Δ2=2c-d;
S8、将S7计算获得的数据与S4中监控屏幕上显示的数据进行比对,判别测量结果是否准确。
本发明的优点:小型汽轮机在机组出现暖机不充分、蒸汽品质差、负荷波动大以及机械结构松动等问题时,会导致汽轮机缸体出现偏心摆动现象,严重时甚至可进一步导致轴承磨损、大轴弯曲等事故;然而,现有技术无法对该问题进行实时监测,本发明以50MW汽轮机为研究对象,为应对汽轮机在启动、运行过程中所出现的偏心摆动问题,针对性的发明了一种汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统及实时监测方法。当汽轮机出现因暖机不充分、蒸汽品质差以及机械结构松动等造成缸体偏离轴中心时,该监测系统及监测方法能够计算汽轮机缸体两侧的偏移量,有效消除了汽轮机缸体膨胀对测量精度的影响。能够及时监测反馈,给操作人员预警提示,从而避免情况进一步恶化。此方法及装置尤其在机组启动过程中,不仅可检验缸体是否有固定缺陷,也实时映射进汽管道共振问题。因此,此方法是一种新的汽轮机本体监测手段,提高了机组整体运行安全系数;更重要的是,此装置结构设计具有普适性,理论上适用于50MW及以下的所有小容量机组,极具应用价值。
附图说明
图1是本发明所述测距杆的安装位置示意图;
图2是本发明所述远程测量装置的结构示意图;
图3是本发明所述机械位移测量装置的安装位置示意图;
图4是汽轮机缸体左侧偏移量计算原理图,其中(a)表示未发生偏移,(b)表示发生向左偏移;
图5是本发明所述实时监测系统的安装位置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
具体实施方式一:下面结合图1-图3说明本实施方式,本实施方式所述一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统,该实时监测系统包括远程测量装置和机械位移测量装置;
远程测量装置和机械位移测量装置均安装在汽轮机机身前端平台1处;
远程测量装置包括测距杆3、多对测距传感器4、数据采集装置5和DCS上位机6;
机械位移测量装置包括多对机械位移测量仪7,所述机械位移测量仪7与测距传感器4的对数相同;
测距杆3安装在汽轮机缸体2的前端,且测距杆3的中心线与汽轮机缸体2的中心轴线平行,每对测距传感器4沿测距杆3的中心线对称布置,每对测距传感器4的连接线与测距杆3的中心线垂直,测距传感器4分别实时测量与测距杆3的距离,将实时距离数据发送至数据采集装置5,数据采集装置5将实时距离数据发送至DCS上位机6,DCS上位机6根据实时距离数据计算获得汽轮机缸体2的偏移量,将偏移量显示在监控屏幕上;
机械位移测量仪7沿测距杆3的中心线对称布置,每对机械位移测量仪7的连接线与测距杆3的中心线垂直,且机械位移测量仪7和测距传感器4与测距杆3的距离相等;机械位移测量仪7实时检测与测距杆3的距离,将实时检测的距离数据通过仪表显示,根据该实时获取的距离数据能够计算获得汽轮机缸体2的偏移量。
本实施方式中,采用远程测量装置通过DCS传输将偏移数据显示在监控屏幕上,采用机械位移测量装置辅助工作人员对汽缸的偏摆进行监视,远程测量装置和机械位移测量装置同时进行监测和显示,防止出现误判,及时提醒运行中偏心摆动的出现,防止因偏心摆动过大而引起机组安全运行问题。
进一步的,所述测距传感器4包括两对;
所述机械位移测量仪7包括两对。
再进一步的,靠近汽轮机缸体2的一对测距传感器4为第一对测距传感器4,远离汽轮机缸体2的一对测距传感器4为第二对测距传感器4,第一对测距传感器4与汽轮机缸体2和第二对测距传感器4的距离相等。
具体实施方式二:下面结合图1-图3说明本实施方式,本实施方式所述一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测方法,该实时监测方法基于一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统实现,该实时监测方法的具体过程为:
S1、两对测距传感器4分别实时测量与测距杆3的距离;
S2、数据采集装置5实时采集S1中测距传感器4测量的距离,并将实时数据发送至DCS上位机6;
S3、DCS上位机6计算获得汽轮机缸体2的左侧偏移量和右侧偏移量;
S4、DCS上位机6将S3获取的左侧偏移量和右侧偏移量显示在监控屏幕上;
S5、两对机械位移测量仪7分别实时检测与测距杆3的距离,第一对位于左侧的机械位移测量仪7测量的距离为a,第一对位于右侧的机械位移测量仪7测量的距离为b,第二对位于左侧的机械位移测量仪7测量的距离为c,第二对位于右侧的机械位移测量仪7测量的距离为d;
S6、将S5实时检测的距离数据通过仪表显示;
S7、根据仪表显示的距离数据,依据下式计算获得汽轮机缸体2的左侧偏移量和右侧偏移量:
Δ1=2a-b;
Δ2=2c-d;
S8、将S7计算获得的数据与S4中监控屏幕上显示的数据进行比对,判别测量结果是否准确。
本实施方式中,结合图4说明DCS上位机6计算获得汽轮机缸体2的左侧偏移量和右侧偏移量的计算原理:
第一对测距传感器4与汽轮机缸体2距离为y,第一对测距传感器4与第二对测距传感器4的距离也为y;
在汽轮机缸体2未发生偏移状态下,测距杆3的中心线与汽轮机缸体2的中心轴线在水平面上重合;
当汽轮机缸体2未发生偏摆时,第一对位于左侧的测距传感器4测量的距离为m,第一对位于右侧的测距传感器4测量的距离为n,第二对位于左侧的测距传感器4测量的距离为p,第二对位于右侧的测距传感器4测量的距离为q;此时,汽轮机缸体2的偏移量
第一对位于左侧的测距传感器4和第二对位于左侧的测距传感器4的连线与测距杆3左侧顶点延长线相交点的距离为x
当汽轮机缸体2向左偏移时,第一对位于左侧的测距传感器4测量的距离为m',第二对位于左侧的测距传感器4测量的距离为p',则:
如图5所示,在画圈的位置安装本发明所述的实时监测系统,也就是在汽轮机的机头部位。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (4)
1.一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统,其特征在于,该实时监测系统包括远程测量装置和机械位移测量装置;
远程测量装置和机械位移测量装置均安装在汽轮机机身前端平台(1)处;
远程测量装置包括测距杆(3)、多对测距传感器(4)、数据采集装置(5)和DCS上位机(6);
机械位移测量装置包括多对机械位移测量仪(7),所述机械位移测量仪(7)与测距传感器(4)的对数相同;
测距杆(3)安装在汽轮机缸体(2)的前端,且测距杆(3)的中心线与汽轮机缸体(2)的中心轴线平行,每对测距传感器(4)沿测距杆(3)的中心线对称布置,每对测距传感器(4)的连接线与测距杆(3)的中心线垂直,测距传感器(4)分别实时测量与测距杆(3)的距离,将实时距离数据发送至数据采集装置(5),数据采集装置(5)将实时距离数据发送至DCS上位机(6),DCS上位机(6)根据实时距离数据计算获得汽轮机缸体(2)的偏移量,将偏移量显示在监控屏幕上;
机械位移测量仪(7)沿测距杆(3)的中心线对称布置,每对机械位移测量仪(7)的连接线与测距杆(3)的中心线垂直,且机械位移测量仪(7)和测距传感器(4)与测距杆(3)的距离相等;机械位移测量仪(7)实时检测与测距杆(3)的距离,将实时检测的距离数据通过仪表显示,根据该实时获取的距离数据能够计算获得汽轮机缸体(2)的偏移量。
2.根据权利要求1所述的一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统,其特征在于,所述测距传感器(4)包括两对;
所述机械位移测量仪(7)包括两对。
3.根据权利要求2所述的一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统,其特征在于,靠近汽轮机缸体(2)的一对测距传感器(4)为第一对测距传感器(4),远离汽轮机缸体(2)的一对测距传感器(4)为第二对测距传感器(4),第一对测距传感器(4)与汽轮机缸体(2)和第二对测距传感器(4)的距离相等。
4.一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测方法,该实时监测方法基于权利要求3所述的一种50MW汽轮机缸体偏心摆动的实时监测系统实现,其特征在于,该实时监测方法的具体过程为:
S1、两对测距传感器(4)分别实时测量与测距杆(3)的距离;
S2、数据采集装置(5)实时采集S1中测距传感器(4)测量的距离,并将实时数据发送至DCS上位机(6);
S3、DCS上位机(6)计算获得汽轮机缸体(2)的左侧偏移量和右侧偏移量;
S4、DCS上位机(6)将S3获取的左侧偏移量和右侧偏移量显示在监控屏幕上;
S5、两对机械位移测量仪(7)分别实时检测与测距杆(3)的距离,第一对位于左侧的机械位移测量仪(7)测量的距离为a,第一对位于右侧的机械位移测量仪(7)测量的距离为b,第二对位于左侧的机械位移测量仪(7)测量的距离为c,第二对位于右侧的机械位移测量仪(7)测量的距离为d;
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