CS225206B1 - Zapojení pro měření axiálního posuvu rotoru vzhledem ke statoru - Google Patents

Description

Vynález řeší zapojení pro měření axiálního posuvu rotoru vzhledem ke statoru, zejména u parní nebo plynové turbiny.

Spolehlivý provoz parních a plynových turbin vyžaduje velmi přesné měření axiálního posuvu jejich rotorů. Radiální i axiální vůle v lopatkách a v ucpávkách je malá, a proto při nepřípustné změně polohy rotoru je nutno turbosoustrojí z provozu okamžitě odstavit, nebol by mohlo dojít k těžké havárii. Protože maximální přípustné axiální posuvy rotorů se pohybují okolo hodnoty 1 mm, v praxi se pro měření polohových změn vyžaduje přesnost v setinách milimetru. Dalším požadavkem na měřicí zařízení je dlouhodobá spolehlivost měření, necitlivost na znečištění olejem a na teplotní změny a nenáročná údržba i provoz.

225 20Β

Dříve se změny axiálních poloh turbinových rotorů měřily pouze hydraulicky. U snímacího ústrojí hydraulického měřicího zařízení je proti čelní ploše, upravené na rotoru, axiálně ve statoru umístěna tryska. Při výtoku oleje z trysky se úměrně se změnou axiální polohy rotoru mění i snímaný tlak tohoto oleje. Nevýhodou hydraulického měřicího zařízení je jeho citlivost na hustotu oleje, která je závislá na jeho teplotě, dále malá přesnost a menší provozní spolehlivost, zejména při dlouhodobém provozu.

V současné době se stále více prosazují elektrické principy měření axiálních posuvů. V zásadě u nich jde o převod změny délky na některou elektrickou veličinu a o následné měření změny této veličiny. Je známa celá řada snímačů i zapojení, umožňujících převod délkové změny na změnu kapacity, odporu, indukčnosti, napětí i proudu. Velmi jednoduché jsou najpříklad kapacitní snímače posuvů. Mají však zásadní nevýhodu v tom, že jsou velmi citlivé na znečištění olejem i prachem a jsou též značně závislé na teplotě. Nejčastěji používané jsou indukční snímače, které pracují na základě vzájemných indukčnosti, proměnné indukčnosti, diferenciálního transformátoru, atd. Mají však velkou nevýhodu v citlivostí na silnější magnetická pole, která se ovšem v energetice pravidelně vyskytují.

Další známá zapojení k měření posuvů a dilatací využívají změn vířivých proudů; jejich snímače nejsou citlivé na znečištění olejem, prachem ani vnějšími magnetickými poli a do jisté míry je u nich potlačen i vliv teploty. U těchto zapojení se zpracování signálů z jejich snímačů dosud provádí tak zvanou diferenční můstkovou metodou, při níž se střídavým napětím o kmitočtu v rozsahu 50 kHz + 1 MHz napájí můstkový propoj snímače a referenční indukčnosti. Napětí v úhlopříčce můstku se zesiluje diferenciálním zesilovačem. Zesílení napětí je úměrné měřené vzdálenosti. Nevýhodou tohoto způsobu měření je nutnost teplotní kompenzace a skutečnost,že napětí je na vzdálenosti čidla od rotoru lineárně závislé v poměrně malém rozsahu.

225 20β

Podstatnou část výše uvedených nevýhod odstraňuje zapojení pro měření axiálního posuvu podle vynálezu· Podstata vynálezu spočívá v tom, že na vstup prvního detektoru jsou připojeny rezonanční obvod a proudový zdroj konstantního střídavého proudu a na výstup prvního detektoru jsou připojeny sériově řazené první zesilovač s navazujícím ukazovacím přístrojem. Rezonanční obvod sestává z paralelně řazených indukčního čidla a kondenzátoru, přičemž indukční čidlo je umístěno při referenční ploše rotoru. Proudový zdroj sestává z tranzistoru, jehož kolektor je připojen na rezonanční obvod, a jehož emitor a báze jsou navzájempropojeny regulační smyčkou, osazenou sériově řazenými druhým detektorem, druhým zesilovačem a oscilátorem a v propojí mezi jeho emitorem a uzemněním je vřazen odpor, přičemž v regulační smyčce je k bázi připojen oscilátor a k emitoru je připojen druhý detektor.

Zapojení podle vynálezu umožňuje měřit axiální posuvy s větší linearitou než dosud používaná zapojení a vykazuje také menší závislost na teplotě. Rovněž výrobní náklady nutné k jeho zhotovení jsou nižší než při použití diferenciální můstkové metody.

Na přiloženém výkrese jsou znázorněny dva příklady zapojení podle vynálezu, kde obr. 1 je základní blokové schéma a na obr. 2 je podrobnější blokové schéma.

Zapojení podle obr. 1 sestává z prvního detektoru 2_t na jehož výstup jsou připojeny sériově řazené první zesilovač 2 s navazujícím ukazovacím přístrojem 2 a na jehož vstup je připojen paralelní rezonanční obvod 1 a proudový zdroj <£.

Rezonanční obvod 1 podle obr. 2 sestává z paralelně řazených indukčního čidla 16 a kondenzátoru 6, přičemž indukční čidlo 16 je upevněno ve statoru parní turbiny proti referenční čelní ploše, upravené na jejím rotoru 17 v osové vzdálenosti a.

S výstupem rezonančního obvodu 1 je propojen výstup proudového zdroje přičemž oba výstupy jsou zde opět spojeny se vstupem

225 208 prvního detektoru 2· Na výstup prvního detektoru 2 pak jsou opět připojeny sériově řazené první zesilovač 2 ^s navazujícím přístrojem

Proudový zdroj £ sestává z tranzistoru £, jehož emitor 10 a báze 2 jsou navzájem propojeny regulační smyčkou, osazenou sériově řazenými druhým detektorem 12, druhým zesilovačem 14 a oscilátorem 11 a v propojí mezi jeho emitorem 10 a uzemněním ií je vřazen odpor 13« přičemž v regulační smyčce je k bázi 2 tranzistoru £ připojen oscilátor 11 a k emitoru 10 je připojen druhý detektor 12«

Proudovým zdrojem 4 generovaný vysokofrekvenční elektrický proud s konstantním' kmitočtem a s konstantními špičkovými hodnotami protéká rezonančním obvodem 1. Průtokem tohoto proudu vzniká vysokofrekvenční napětí, jehož špičková hodnota je úměrná velikosti tlumení rezonančního obvodu 1, a tedy i vzdálenosti a. Při změně vzdálenosti a rotoru 17 od indukčního čidla 16 se tedy změní i elektrické napětí, přiváděné na vstup prvního detektoru 2. Po usměrnění v prvním detektoru 2 a po zesílení v prvním zesilovači J ^se toto elektrické napětí přivádí do ukazovacího přístroje ^v němž výchylka měřicího ukazatele je úměrná velikosti měřené vzdálenosti a.

Zapojení podle vynálezu tedy pracuje na principu vířivých proudů, přičemž rezonanční obvod 1 je naladěn na frekvenci proudového zdroje 4. jako oscilátoru a jeho kmitání je tlumeno vířivými proudy, naindukovanými v rotoru 17» Velikost tlumení je nepřímo úměrná vzdálenosti a. Protože snímací čidlo 16 je napájeno z proudového zdroje 4, generujícího vysokofrekvenční elektrický proud s konstantními špičkovými hodnotami, je závislost změny napětí na velikosti a lineární v širokém rozsahu»

Claims (3)

Předmět vynálezu 225 206

1» Zapojení pro měření axiálního posuvu rotoru vzhledem ke statoru, zejména u parní a plynové turbiny, vyznačující se tím, že na vstup prvního detektoru (2) jsou připojeny rezonanční obvod (1) a proudový zdroj (4) konstantního střídavého proudu a na výstup prvního detektoru (2) jsou připojeny sériově řazené první zesilovač (3) s navazujícím ukazovacím přístrojem (5)·

2«, Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že rezonanční obvodysestává z paralelně řazeného indukčního čidla (16) a kondenzátoru (6), přičemž indukční čidlo (16) je umístěno při referenční ploše rotoru (17)*

3» Zapojení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že proudový zdroj (4) sestává z tranzistoru (7), jehož kolektor (8) je připojen na rezonanční obvod (1) a jehož emitor (10) a báze (9) jsou navzájem propojeny regulační smyčkou, osazenou sériově řazenými druhým detektorem (12), druhým zesilovačem (14) a oscilátorem (11) a v propojí mezi jeho emitorem (10) a uzemněním (15) je vřazen odpor (13), přičemž v regulační smyčce je k bázi (9) připojen oscilátor (11) a k emitoru (10) je připojen druhý detektor (12)·