CN88102452A - 双偏心装置 - Google Patents

Abstract

一种用于把叶片振动传感器沿涡轮机内表面按选择位置对中和固定的设备，包括：一个适应于偏心固定传感器的第一可旋转元件、一个与第一元件偏心结合的第二可旋转元件，以及用于把可旋转元件安装在内表面的一个环形卡箍，它允许转动第一和第二元件直到传感器处于所选择的位置，并固定第一和第二元件防止其转动。

Description

本发明总的来说与涡轮机有关，特别与改进的用于对准监测涡轮机叶尖振动的传感装置的安装设备有关。

诸如蒸汽轮机和燃气轮机那样的涡轮机包括许多排列着的叶片，这些叶片由轴向对中的轴辐射状地扩展，各排叶片根据高压流体轴向通过涡轮机流动产生的力而转动。由于它们的复杂设计，叶片具有许多共振频率，而叶片的旋转速度或谐波不能增强其共振频率。由转速而增强的叶片共振频率可能产生足以使叶片断裂的应力、并引起大面积损坏。为了防止共振，虽然在机械安装之前对叶片进行了设计和试验，在实际使用之前完成的这类评价没有使叶片经受正常运行时所经历的相同温度、压力和旋转条件。因此，为了探测所有的共振，希望监测正在工作的旋转叶片。为了探测在涡轮机投入使用后产生的新的振动问题，也希望监测正在工作的旋转叶片。新的叶片振动可能预示重大的结构变化，这个变化也可能导致机械的大面积损坏以及为进行机械修理而付出昂贵的停机时间代价。

振动监测系统是为了在工作中探测叶片振动而开发的。一个典型系统可能具有多至24个位于各排叶片周围同心地安装的非接触式紧靠型传感器。每个传感器用于探测一个旋转叶尖在一个旋转时帧内对其正常位置的运动。传感器通常是磁感式的，当叶尖旋转通过它时，传感器产生一个小的电输出信号。许多振动监测系统用于测量叶尖通过由已知的距离隔开的两个参考点所需要的时间。对测得的叶尖经过时间与以轴的转速为基础的预期的经过时间之间的偏差进行计算。偏差值用于再现每个叶尖的振动运动的时间过程。于是用付里叶（Fourier）分析法来确定出现于每个叶片中的振动频率和振幅。

因为叶尖振动的测量是以位置-时间数据为基础的，传感器的对不准会产生再现振动波形失真。所以把振动传感器精确地安装在一个大环上，该环沿涡轮机机壳、由叶栅向外径向地定位。在过去，该环的尺寸和调整环上振动传感器所需要的精确机械加工占了涡轮机振动监测系统生产和安装费用的大部分。此外，在机械加工过程中相当小的误差就可能显著地影响传感器的相对定位，所以要求报废加工的环。希望有一种费用小的、也能提供对传感器对中调整的安装振动传感器的方法。这样一种可调的安装机械也能用于校正传感器在机械运行期间由热膨胀和离心力造成的对不准。

本发明的主要目的是提供一种可调的安装设备，用于在将传感器装在涡轮机上之后对振动传感器的对中进行精度调整。

以此为目的，本发明属于一种安装设备，用于沿着涡轮机内表面，在连续的对中区域内将一个传感器对准固定在所选择的位置上，其特征在于：

第一元件可围绕第一轴线旋转，并适用于以第一轴线相对于几何中心偏心地固定传感器，当上述第一元件旋转时上述传感器的几何中心跟踪一个圆形轨迹;

第二元件围绕第二轴线旋转，并与上述第一元件偏心地结合，当上述第二元件旋转时第一轴线跟踪圆形轨迹;

用于把上述第一和第二元件围绕第二轴线可旋转地安装到涡轮机内表面的装置;

用于固定上述第一元件，防止其相对于涡轮机内表面旋转的装置;

以及用于固定上述第二元件，防止其相对于上述第一元件旋转的装置。

对中范围的大小是第一和第二元件直径、两个旋转轴线之间偏心率及振动传感器几何中心与第一旋转元件的轴线之间偏心率的函数。为了防止振动传感器在它对中后移动，第一和第二旋转元件可各自固定以防止旋转。

下面，通过附图所示的一最佳实施例（仅作为例子）的描述使本发明更容易理解。

图1是包括新型安装设备的旋转系统的轴向剖面简图;

图2是一个剖面的平面视图，说明按本发明原理构成的双偏心安装设备总的特征;

图3是对图1的局部剖视图，说明图2偏心安装设备沿传感器环的定位;

图4是图2的安装设备的平面图，用图解说明第一环形元件旋转的结果，以便使振动传感器复位。

图5说明在图2和图4中所述的安装设备的传感器连续对中区域;

图6A是一个平行于图2双偏心安装设备的旋转轴线的剖面图，说明本发明的一种形式是内、外圆筒形元件;

图6B是图6A外圆筒形元件剖面的局部透视图;

图7是类似于图6A的剖面图，用图解说明卡箍的布置，用于把双偏心圆筒固定在传感器环中;

图8是图7所述的安装设备的卡箍布置的轴向视图;

图9是双偏心筒形元件的轴向视图，用图解说明卡箍槽的布置。

虽然本发明通常可适用于叶片涡轮机，但描述本发明的实例具体根据的是蒸汽轮机，因此，图1的旋转系统可以被认为是蒸汽轮机10的非常简化的示意图。众所周知，涡轮机包括许多排叶片，每排叶片沿旋转轴被轴向地隔开。为便于理解，代表一排叶片的单个叶片Bi示于图1的简化的轴向视图中，所示叶片Bi是连接在轴12上的。多个传感器Sj（图1剖面中示出其中的4个）围绕轴12辐射状地定位在传感器环14上。环14为传感器Sj提供了一种合适的装置，并可能是一个单独的部件或是涡轮机10内表面的一部分。传感器环14是与轴12同心的，并与涡轮机壳体16在内部隔开。每个传感器Sj用本发明的偏心安装设备20固定在环14上。

图2平面图举例说明了本发明的一种形式，包括可旋转的第一和第二套筒式定位环形元件22和24的双偏心安装设备20，提供传感器Sj用的支座。由第一圆柱体表面26限定的第一可旋转元件22是围绕第一对称轴28旋转的。第二环形元件24是围绕第二对称轴30旋转的，该轴相对第一可旋转元件22的第一轴线28是偏心的，即第二轴线30平行于第一轴线28，但与该轴有一个位移。第二环形元件24的内表面32相对于第一圆柱体26是紧密配合定位的，并与第一可旋转元件22同心。

传感器Sj的几何中心34相对第一可旋转元件22的第一轴线28有个位移。可旋转元件22和24置于传感器环14中，如图3局部剖面图所示，使传感器Sj的几何中心34沿传感器环14近似地位于对中位置35附近，以便探测可旋转叶片Bi的移动。例如，当第一元件22旋转时，引起如图4虚线Sj′所示的传感器Sj位置改变，则传感器Sj的几何中心34围绕着内圆轨迹36移动。

当第一元件22相对第二元件24是固定的，而第二元件24旋转时，传感器Sj的几何中心34是围绕以第二轴线30为中心的许多圆形轨迹之中的一个来旋转。图5说明当第二元件24旋转时，传感器Sj可能沿其行进的最小和最大轨迹，它们由圆38和40表示。在第二元件24旋转期间，传感器Sj的特殊轨迹取决于第一元件22（图5未示出）相对于第二元件24的转动位置。虚线Sj′说明沿最小轨迹38定位的传感器，虚线Sj″说明沿最大轨迹40定位的传感器。第一和第二元件的偏心转动为把传感器Sj的几何中心34调整在对中位置35附近（示于图3）提供一个连续的区域42。

在本发明的一种形式中，安装设备20包括：可绕第一轴线28旋转的、5/8英寸外径的第一圆形元件22以及可绕第二轴线30旋转的、3/4英寸外径的第二圆形元件24。第一轴线28和第二线30是相互平行的，并间隔1/8英寸。当传感器Sj几何中心334安装得距第一轴线28的距离为1/4英寸时，连接对中区域42主要以简并的直径为1/4英寸的内圆38和外圆40为界。如果安装设备20定住在环14上，则第二元件24的第二可旋转轴线30定位于对中位置35的1/4英寸之内，于是对中位置35将处在连续对中区域42中，传感器Sj的几何中心34能转动到对中位置35。

在图6A和6B中说明的本发明的最佳实施例中，第一可旋转元件22是一个具有第一对称轴28以及把传感器Sj固定于其上的第一偏心圆筒形镗孔46的内圆筒44。在图3中说明的圆柱形传感器Sj可以固定在具有传感器几何中心34的第一镗孔46中，中心34与镗孔46的第三对称轴48对中。第二元件24是一个外圆筒52，它以第二轴线30为对称并对内圆筒44以可旋转紧配合方式定位。内圆筒44同轴地定位在外圆筒52的第二圆筒镗孔54内。在图6B局部剖视图中说明的第二圆筒的镗孔54有一个第四对称轴线56，该轴线实质上与第一轴线28相互对准重合，并偏离外圆筒52的第二对称轴线30。所有对称轴线28、30、48和56都是相互平行的。

在本发明的最佳实施例中，安装设备20另外包括有图7和图8中说明的一个卡箍60，它用于连接到环14上，并固定内圆筒44和外圆筒52以防止转动。为了避免卡箍60对传感器Sj产生压力作用，第一镗孔（46实际上形成一个套筒部分62，该套筒部分沿第三对称轴48从内圆筒44向外延伸。传感器Sj牢固地用螺丝拧入套筒部分62。

再参照图6与图9，为了把安装设备20夹紧就位，沿着内圆筒44的外表面66对称地对准第一轴线28切割出第一圆槽70。沿着外圆筒52的外表面68对称地对准第二轴线30切割出第二圆槽72。在图9中用虚线表示的槽70和72在同一平面内。内圆筒44和外圆筒52如此偏心地定位，即第二圆槽72一直延伸到区域74处的第二镗孔54，在区域74中两个圆筒44和52的外表面66和68相距最近。

卡箍60包括定位于外圆筒52周圈的第一和第二卡环部分78和80（见图8）。每个卡环部分78和80包括定位于外圆筒的槽72中、也定位于内圆筒44在区域74处的一部分槽70中的环状凸起84，第二槽72在区域74处一直延伸到外圆筒的镗孔54。为了固定内圆筒44和外圆筒52以防止转动，用第一对螺栓86连接卡箍60的环形部分78和80。用第二对螺栓88把卡环部分固定到安装环14上。

沿涡轮机壳体把传感器Sj固定在可选择的对中位置的方法要求把传感器Sj安装到内圆筒44上绕第一轴线28偏心转动。用定位于第一和第二圆筒的槽70和72内的卡箍凸起84把内圆筒44和外圆筒52以紧配合方式安装在卡箍60中。然后，用第二对螺栓88把卡箍60固定到传感器安装环或涡轮机壳体16内的其它表面上。内圆筒44和外圆筒52围绕它们相应的轴线转动直到传感器Sj到达所选择的对中位置35。此时拧紧第一对螺栓86把内圆筒44和外圆筒52固定住，以防止相对于涡轮机的转动。

上面已叙述了新型安装设备20的最佳实施例，以及把传感器Sj围绕一排叶片Bi固定在一个可选择的对中位置35上的方法，应注意到本发明的更通用的形式，含包沿涡轮机10的内表面14、围围绕第一轴线28可旋转地固定的第一传感器安装元件22。叶片振动感器Sj偏心地固定的第一安装元件上围绕可选择的位置35转动，沿涡轮机内表面14限定一个预定的对中区域42。本发明可以再包括一个第二元件24，该元件插入在第一元件22与涡轮机内表面14之间，以便使传感器Sj连续移动通过对中区42。第二元件24可以围绕第二对称轴30转动，或相对第一元件22移动。如果第二元件24是可旋转的，第一元件22与第二元件24偏心地配合，则当第二元件24转动时，第一轴线28跟踪一个圆形轨迹。为了提供一个连续的区域42用于传感器几何中心34围绕对中位置进行调整，第一元件22和第二元件24沿涡轮机10的内表面，例如，传感器环14，从一排可旋转叶片Bi径向地向外安装。在传感器几何中心调整之后，可固定第一元件22和第二元件24防止转动。用于把旋转元件22和24安装到涡轮机10上的设备可以包括一个卡箍60、螺栓或其它紧固装置。元件22和24可各自用卡箍60、调整螺丝或其它硬件来固定，以防止转动。

本发明的原理现在已经得到叙述，本领域的普通技术人员显然可以按本发明的实践或采用本发明对其中说明的结构、元件及元件的安排作出某些改进而不超出本发明由权利要求书所限定的精神和范围。

Claims (6)

1、一种安装设备，用于沿涡轮机内表面、在一个连续对中区域围绕可选择的位置进行传感器的对中和固定，其特征在于：

a)可围绕第一轴线旋转、并适用于把传感器以其几何中心相对于第一轴线偏心地固定的第一元件，当上述第一元件旋转时，上述传感器几何中心跟踪一个圆形轨迹；

b)可围绕第二轴线旋转、并与上述第一元件偏心地结合的第二元件，当上述第二元件旋转时，第一轴线跟踪一个圆形轨迹；

c)用于把上述第一和第二元件可旋转地安装到涡轮机内表面，以围绕第二轴线转动的装置；

d)用于固定上述第一元件，防止相对于涡轮机内表面转动的装置；

e)用于固定上述第二元件，防止相对于上述一元件转动的装置；

2、根据权利要求1所述的安装设备，其特征在于：上述第一元件包括一个偏心安装的套筒部分，它沿第一轴线向外延伸;上述第一元件进一步包括一个基本形成在上述套筒部分上用来固定传感器的第一圆筒形镗孔。

3、根据权利要求1或2中任一项所述的安装设备，其特征在于：

a）上述第一元件包括一个相对于第一轴线对称定位的第一圆筒形表面;

b）上述第二元件是环状的，具有一个相对于第二轴线偏心的圆形内表面，并对上述第一元件的第一圆筒形表面以紧配合方式定位。

4、根据权利要求3所述的安装设备，其特征在于：

a）上述第一元件的第一圆形表面为一个圆柱体表面;

b）上述第二元件的内表面限定了一个圆筒形镗孔。

5、根据权利要求3或4中任一项所述的安装设备，其特征在于：

a）上述第一元件包括一个按第一轴线对称定位的沿第一圆筒形表面的第一圆槽;

b）上述第二元件包括一个具有第二圆槽的外表面，该圆槽沿第二轴线对称定位，并与第一圆槽位于同一平面;

c）上述用于固定上述第一元件防止其转动的装置和上述用于固定上述第二元件防止转动的装置，各自包括一个环形卡箍，该卡箍至少具有一个可定位在第一和第二槽内的环状凸起;

6、根据权利要求4或5中任一项所述的安装设备，其特征在于：

a）上述第一元件的第一圆形表面为一个圆筒形表面;

b）上述第二元件的内表面限定了一个圆筒形镗孔。

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