CN219640869U - 汽轮机轴向位移测量装置及测量系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种汽轮机轴向位移测量装置及测量系统，汽轮机轴向位移测量装置包括：基准件，用于设置在转子轴上与所述转子轴同步移动且与所述转子轴垂直设置；测量件，所述基准件的两侧均间隔设有所述测量件以测量所述基准件的轴向位移；以及安装架，用于安装所述测量件。本公开基准件设置在转子轴上与转子轴同步运动，测量件通过安装架设置在基准件的两侧，通过测量基准件的轴向位移以确定转子轴的轴向位移，在基准件的两侧均设置测量件，通过两侧的测量数据确定基准件的位移量更加准确。

Description

汽轮机轴向位移测量装置及测量系统

技术领域

本公开涉及汽轮机监测技术领域，具体地，涉及一种汽轮机轴向位移测量装置及测量系统。

背景技术

汽轮机在运转中，转子沿着主轴方向的窜动称为轴向位移。为减少汽轮机级间漏汽损失，随科技的发展，汽轮机动静叶之间的间隙设计得越来越小，而当转子的轴向推力过大，超过其设计允许的轴向位移时，将破坏油膜、乌金熔化，此时转子与静子间轴向间隙消失而造成相互摩擦、碰撞等，导致机组严重事故。

目前的测量装置测量不够准确，保护装置存在误动、拒动风险，造成机组事故。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种汽轮机轴向位移测量装置及测量系统，该汽轮机轴向位移测量装置及测量系统能够解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种汽轮机轴向位移测量装置，包括：基准件，用于设置在转子轴上与所述转子轴同步移动且与所述转子轴垂直设置；测量件，所述基准件的两侧均间隔设有所述测量件以测量所述基准件的轴向位移；以及安装架，用于安装所述测量件。

可选地，所述基准件的每一侧均设有至少两个所述测量件。

可选地，所述转子轴上设有推力盘，所述推力盘的两侧均设有推力瓦，所述推力盘设置在两侧的所述推力瓦中心，所述基准件设置在两侧的所述测量件中心且所述基准件至两侧的所述测量件的距离大于等于所述推力盘至所述推力瓦的距离。

可选地，所述安装架包括间隔设置在所述基准件的径向外侧的固定板以及设置在所述固定板上用于安装所述测量件的安装板，所述固定板的宽度大于所述基准件的宽度且所述安装板设置在所述固定板的轴向外侧以使两侧的所述测量件间隔设置，所述安装板与所述基准件平行设置，所述安装板的一端延伸至所述基准件的范围内以测量所述基准件的轴向位移。

可选地，所述基准件构造为与所述转子轴同心设置的法兰盘，所述固定板为与所述法兰盘对应的弧形板，该弧形板的弧度小于等于所述法兰盘半圆的弧度。

可选地，所述安装板的一端朝向所述法兰盘的圆心方向延伸。

可选地，所述安装架还包括连接板，所述连接板设置在所述固定板的外侧用于与机箱连接。

可选地，所述测量件构造为电涡流传感器，所述基准件的两侧为金属平面。

本公开还提供一种汽轮机轴向位移测量系统，包括：上述的汽轮机轴向位移测量装置；前置放大器，用于接收所述测量件的第一电压信号并将该第一电压信号整形放大后输出第二电压信号；监测系统，用于将接收到的所述第二电压信号进行信号处理并输出开关量信号；以及跳闸保护系统，用于根据所接收到的所述开关量信号，控制所述汽轮机是否关闭。

可选地，所述测量件设有多个，每个所述测量件均连接有单独的所述前置放大器及所述监测系统。

通过上述技术方案，在本公开提供的汽轮机轴向位移测量装置中，基准件设置在转子轴上与转子轴同步运动，测量件通过安装架设置在基准件的两侧，通过测量基准件的轴向位移以确定转子轴的轴向位移，在基准件的两侧均设置测量件，通过两侧的测量数据确定基准件的位移量更加准确。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开中汽轮机轴向位移测量装置的安装示意图；

图2是本公开中安装架的俯视图；

图3是本公开中测量件的安装位置示意图；

图4是本公开中汽轮机轴向位移测量系统的系统连接图。

附图标记说明

1、基准件；2、安装架；21、固定板；22、安装板；23、连接板；24、螺栓孔；3、测量件；4、转子轴；5、推力盘；6、推力瓦；7、前置放大器；8、监测系统；9、跳闸保护系统。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于部件或结构本身轮廓的内、外。此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。

如图1-3所示，本公开提供一种汽轮机轴向位移测量装置，包括：基准件1，用于设置在转子轴4上与转子轴4同步移动且与转子轴4垂直设置；测量件3，基准件1的两侧均间隔设有测量件3以测量基准件1的轴向位移；以及安装架2，用于安装测量件3。

通过上述技术方案，在本公开提供的汽轮机轴向位移测量装置中，基准件1设置在转子轴4上与转子轴4同步运动，测量件3通过安装架2设置在基准件1的两侧，通过测量基准件1的轴向位移以确定转子轴4的轴向位移，在基准件1的两侧均设置测量件3，通过两侧的测量数据确定基准件1的位移量更加准确。

作为一种可选的实施方式，如图1-3所示，基准件1的每一侧均设有至少两个测量件3，示例性地，本公开基准件1的每一侧设有两个测量件3，多个测量件3同时测量多个点，测量更加准确，避免一侧只有一个测量件3测量失误。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，转子轴4上设有推力盘5，推力盘5的两侧均设有推力瓦6，推力盘5设置在两侧的推力瓦6中心，基准件1设置在两侧的测量件3中心且基准件1至两侧的测量件3的距离大于等于推力盘5至推力瓦6的距离，推力盘5，是将转子的轴向推力传递给推力轴承的圆盘；推力瓦6，也称为推力轴承，是用来平衡转子的轴向推力，确立转子膨胀的死点，从而保证动静件之间的轴向间隙在设计范围内；推力瓦6安装在推力盘5的两侧，推力瓦6和推力盘5之间有锲形油膜维持润滑，防止磨瓦。测量轴向位移是为了确保推力盘5不与推力瓦6接触，基准件1至测量件3的距离大于推力盘5至推力瓦6的距离，留出测量空间，保证测量时基准件1不会撞击在测量件3上。

作为一种可选的实施方式，如图1-2所示，安装架2包括间隔设置在基准件1的径向外侧的固定板21以及设置在固定板21上用于安装测量件3的安装板22，固定板21的宽度大于基准件1的宽度且安装板22设置在固定板21的轴向外侧以使两侧的测量件3间隔设置，安装板22通过固定板21设置在基准件1的两侧，固定板21与基准件1间隔设置避免与基准件1接触，安装板22与基准件1平行设置，测量件3的检测端朝向基准件1且测量件3与安装板22垂直设置，安装板22的一端延伸至基准件1的范围内以测量基准件1的轴向位移。

其中，基准件1构造为与转子轴4同心设置的法兰盘，法兰盘沿转子轴4的周向设置，这样无论转子轴4转到哪个角度，测量件3均可以测量到基准件1，固定板21为与法兰盘对应的弧形板，该弧形板的弧度小于等于法兰盘半圆的弧度，也就是弧形板的弧长最长为半圆，因为弧形板扣在法兰盘的外侧，若弧形板的弧长超过半圆就不能沿法兰盘的径向安装，致使安装不方便。

可选地，安装板22的一端朝向法兰盘的圆心方向延伸，保证安装板22延伸进法兰盘的范围内且更加靠近圆心，使测量更加准确。

另外，安装架2还包括连接板23，连接板23设置在固定板21的外侧用于与机箱连接，例如连接板23上设有螺栓孔24用于连接螺栓，机箱内侧可以设置与连接板23匹配的搭板，连接板23通过螺栓连接在搭板上以固定安装架2。在其他的实施方式中，也可以将固定板21直接通过螺栓连接在机箱上。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，测量件3可以为任意适用的距离传感器，示例性地，本公开中，测量件3构造为电涡流传感器，基准件1的两侧为金属平面。电涡流传感器的原理是，通过电涡流效应，准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置，其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响。

如图4所示，本公开还提供一种汽轮机轴向位移测量系统，包括：上述的汽轮机轴向位移测量装置；前置放大器7，用于接收测量件3的第一电压信号并将该第一电压信号整形放大后输出第二电压信号；监测系统8，用于将接收到的第二电压信号进行信号处理并输出开关量信号；以及跳闸保护系统9，用于根据所接收到的开关量信号，控制汽轮机是否关闭。前置放大器7，是一个电子放大器，其将弱电信号转换成输出信号；监测系统8即汽轮机监测仪表系统(TSI)，跳闸保护系统9即汽轮机跳闸保护系统(ETS)，通过监测系统8进行参数检测与监视，当参数达到报警值时发出报警信息，当参数达到危险值时发出信号至跳闸保护系统9关闭汽轮机。电涡流传感器将其与被测表面的位移转换成第一电压信号输送至前置放大器7，经整形放大后，输出0～24V DC电压信号，即第二电压信号，送至监测系统8进行信号处理，监测系统8输出开关量信号至跳闸保护系统9实现保护功能，跳闸保护系统9可以使汽轮机跳闸，关闭所有的汽轮机进汽阀。

可选地，测量件3设有多个，每个测量件3均连接有单独的前置放大器7及监测系统8，单独监测每一个测量件3，使测量数据更加准确。

在实际使用时，首先计算零位电压，也就是基准件1的初始位置，即位于两侧测量件3的中间位置，同时也是推力盘5位于两侧的推力瓦6的中间位置。因两侧的测量件3均无可调拖架，故以电涡流传感器的零位电压计算值锁定较为准确可靠。已知：△＝0.36mm，推力盘5靠在工作面，工作面即远离基准件1的一侧，工作面的相对侧为非工作面，△为推力盘5至非工作面之间的距离，也就是推力盘5最大位移，电涡流传感器灵敏度F＝4.00V/mm，零位安装电压VO＝10.00V，则零位电压X的计算：X＝VO-F×1/2×△＝10-4.00×1/2×0.36＝9.28V；最终零位锁定后，监测系统8应显示为+0.18mm。若推力盘5靠在推力瓦6非工作面，则X应按下式计算：X＝VO+F×1/2×△；最后按照计算出的X值安装锁定电涡流传感器，监测系统8应显示为-0.18mm。也就是推力盘5向工作面移动时监测系统8显示为正值，向非工作面移动时显示为负值，这样可以明确看出推力盘5的移动方向，报警值和危险值均为推力盘5的移动距离，当推力盘5移动到报警值的距离时进行报警，移动到危险值的距离时跳闸，基准件1两侧的测量件3同时发出危险信号才会跳闸，防止误动；每一侧任一个测量件3检测到危险值即发出危险信号，也就是两侧的测量件3每一侧有一个测量件3发出了危险信号汽轮机就会跳闸，增加灵敏度。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，包括：

基准件，用于设置在转子轴上与所述转子轴同步移动且与所述转子轴垂直设置；

测量件，所述基准件的两侧均间隔设有所述测量件以测量所述基准件的轴向位移；以及

安装架，用于安装所述测量件。

2.根据权利要求1所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述基准件的每一侧均设有至少两个所述测量件。

3.根据权利要求1或2所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述转子轴上设有推力盘，所述推力盘的两侧均设有推力瓦，所述推力盘设置在两侧的所述推力瓦中心，所述基准件设置在两侧的所述测量件中心且所述基准件至两侧的所述测量件的距离大于等于所述推力盘至所述推力瓦的距离。

4.根据权利要求1所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述安装架包括间隔设置在所述基准件的径向外侧的固定板以及设置在所述固定板上用于安装所述测量件的安装板，所述固定板的宽度大于所述基准件的宽度且所述安装板设置在所述固定板的轴向外侧以使两侧的所述测量件间隔设置，所述安装板与所述基准件平行设置，所述安装板的一端延伸至所述基准件的范围内以测量所述基准件的轴向位移。

5.根据权利要求4所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述基准件构造为与所述转子轴同心设置的法兰盘，所述固定板为与所述法兰盘对应的弧形板，该弧形板的弧度小于等于所述法兰盘半圆的弧度。

6.根据权利要求5所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述安装板的一端朝向所述法兰盘的圆心方向延伸。

7.根据权利要求4所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述安装架还包括连接板，所述连接板设置在所述固定板的外侧用于与机箱连接。

8.根据权利要求1所述的汽轮机轴向位移测量装置，其特征在于，所述测量件构造为电涡流传感器，所述基准件的两侧为金属平面。

9.一种汽轮机轴向位移测量系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1-8中任一项所述的汽轮机轴向位移测量装置；

前置放大器，用于接收所述测量件的第一电压信号并将该第一电压信号整形放大后输出第二电压信号；

监测系统，用于将接收到的所述第二电压信号进行信号处理并输出开关量信号；以及

跳闸保护系统，用于根据所接收到的所述开关量信号，控制所述汽轮机是否关闭。

10.根据权利要求9所述的汽轮机轴向位移测量系统，其特征在于，所述测量件设有多个，每个所述测量件均连接有单独的所述前置放大器及所述监测系统。