DE1104219B

DE1104219B - Safety and / or measuring device on axial pressure bearings, in particular on centrifugal machines such as steam turbines, gas turbines, compressors

Info

Publication number: DE1104219B
Application number: DEV17542A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hartwig; Gerhard Maus
Original assignee: GENERATOREN ZEK; TURBINEN VEB
Current assignee: GENERATOREN ZEK; TURBINEN VEB
Priority date: 1959-11-09
Filing date: 1959-11-09
Publication date: 1961-04-06

Description

Sicherheits- und/oder Meßeinrichtung an Axialdrucklagern, insbesondere von Kreiselmaschinen, wie Dampfturbinen, Gasturbinen, Kompressoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Axialdruclilagern von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen, die den auf das Axialdrucklager wirkenden Schub mißt und/oder bei Überschreiten eines bestimmten zulässigen Axialschubes zur Vermeidung von Schädien auf Regel einrichtungen wirkt.Safety and / or measuring device on axial thrust bearings, in particular of centrifugal machines, such as steam turbines, gas turbines, compressors The invention relates to a device on axial thrust bearings of centrifugal machines, in particular Steam turbines that measure the thrust acting on the thrust bearing and / or Exceeding a certain permissible axial thrust to avoid damage acts on control facilities.

Es sind bereits Einrichtungen zur Messung des Axialschubes bei mit einem Klotzlager versehenen Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen bekannt, bei denen ein oder mehrere Spurlagerklötze in ihrem Auflagerpunkt und deren Halteschrauben längs ihrer Achse durchbohrt und diese Bohrungen mit einer Rohrleitung verbunden sind. Zwischen den Spurlagerklötzen und der Spurlagerscheibe bildet sich im Betrieb ein keilförmiger ÖIraum, wobei das sich hier pressende Öl durch die Rohrleitung auf ein an diese angeschlossenes Druclrmeßgerät: wirken kann und der angezeigte Druck damit als Meßgröße für den jeweils während des Betriebes auftretenden Axialschub dient. There are already facilities for measuring the axial thrust with centrifugal machines provided with a block bearing, in particular steam or gas turbines known, in which one or more track bearing blocks in their support point and their Holding screws pierced along their axis and these holes with a pipe are connected. Forms between the thrust bearing blocks and the thrust bearing disc a wedge-shaped oil chamber during operation, with the oil being pressed here through the pipeline on a pressure measuring device connected to this: can act and the displayed Pressure thus as a measured variable for the axial thrust occurring during operation serves.

Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß ein genaues Meßergebnis nicht erreicht wird, da der auf den. Spurlagerklotz wirkende Axialschub an den verschiedenen Stellen der Gleitfläche des Spurlagerklotzes ein;en unt,erschiedlichen Druck bildet und der sich einstellende Öldruck in dem sich zwischen Elotzlager-und Spurlagerscheibe bildenden Keil abhängig ist von der Drehzahl der mit der Spurscheibe verbundenen Welle. However, this device has the disadvantage that an accurate measurement result is not reached because the. Thrust bearing block acting axial thrust on the various Adjust the sliding surface of the thrust bearing block; it creates different pressure and the oil pressure that is established between the Elotzlager- and the thrust bearing disc forming wedge depends on the speed of the connected to the track disc Wave.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Anzeigen des axialen Druckes umlaufender Wellen, insbesondere zur Messung des Preßdruckes einer Schneckenpresse und ähnlicher Vorrichtungen bekannt, bei der eine dauernd in dem Drucklager eingeschlossene Flüssigkeit sowohl als Zwischenglied für das Drucklager zur Aufnahme der Reibung als auch zum Messen des Drukkes dient. Der durch Undichtigkeiten eintretende Verlust an Druckflüssigkeit muß bei dieser Vorrichtung mittels einer geeigneten Pumpe wieder ausgeglichen werden. Bei dieser Vorrichtung kann die Messung des axialen Druckes nur bei abgeschalteter Pumpe erfolgen, da andernfalls nur der Pumpendruck, nicht aber der axiale Schub der Welle gemessen werden würde. It is also a device for displaying the axial pressure orbiting Shafts, especially for measuring the pressure of a screw press and the like Devices known in which a liquid permanently enclosed in the thrust bearing both as an intermediate member for the thrust bearing to absorb the friction as well as for Measuring the pressure is used. The loss of hydraulic fluid caused by leaks must be balanced again with this device by means of a suitable pump. With this device, the measurement of the axial pressure can only be done when the Pump take place, otherwise only the pump pressure, but not the axial thrust the wave would be measured.

Würde man also eine derartige Vorrichtung für Dampfturbinen benutzen wollen, dann müßte man bei jeder vorzunehmenden Messung des axialen Wellenschubes die Pumpe abschalten, was einer jederzeitigen und ständigen Überwachung des Wellendruckes hinderlich wäre und außerdem dazu führen könnte, daß bei Benutzung der Flüssigkeit als Zwischenglied für das Drucklager zur Aufnahme der Reibung keine Gewähr für ausreichende Flüssigkeitsversorgung des Drucklagers vorhanden ist; denn während der Zeit der Messung könnte die Flüssigkeit durch Undichtigkeiten ablaufen. Diese Undichtigkeiten sind aber bei den großen Abmessungen, wie sie bei Dampfturbinen vorliegen, groß. Wollte man andererseits den die Flüssigkeit einschließenden Raum so groß machen, daß die während der Messung ablaufende Flüssigkeit keine Rolle spielt, dann würde andererseits die sich hierbei einstellende axiale Verschiebung der Welle so groß werden, daß die Gefahr des Anlaufens der Schaufelräder besteht.So one would use such a device for steam turbines then you would have to do each measurement of the axial shaft thrust switch off the pump, which means constant monitoring of the shaft pressure at all times would be a hindrance and could also lead to the use of the liquid as an intermediate element for the thrust bearing to absorb the friction no guarantee of sufficient There is a fluid supply to the thrust bearing; because during the time of Measurement, the liquid could drain through leaks. These leaks but are large with the large dimensions as they exist in steam turbines. If, on the other hand, one wanted to make the space enclosing the liquid so large, that the liquid running off during the measurement does not play a role, then would on the other hand the resulting axial displacement of the shaft is so great that there is a risk of the paddle wheels starting up.

Um diese Nachteile zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine zwischen der Stirnfläche der Welle oder der Spurscheibe derselben oder zwischen dem Axialdrucklager und dem Maschinengehäuse vorgesehene, mit dem Druckmesser od. dgl. verbundene Flüssigkeitskammer mit einem ständig unter Druck stehenden Flüssigkeitszulauf und einem Flüssigkeitsablauf zu versehen, dessen Ablaufquerschnitt durch die bei Lagerbelastung entstehende Blewegung des Drucklagers mit Bezug zum Maschinengehäuse gesteuert wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt. In order to eliminate these disadvantages, it is proposed according to the invention, one between the end face of the shaft or the track disk of the same or between the thrust bearing and the machine housing provided with the pressure gauge od. Like. Connected liquid chamber with a constantly pressurized liquid inlet and to provide a liquid drain whose drain cross-section through the at Bleed movement of the thrust bearing in relation to the machine housing caused by bearing load is controlled. An embodiment of the invention is shown in the figure.

Zwischen dem Maschinengehäuse1 und dem Axialdrucklager 2 sind zwei Ringe 3 und 4 angeordnet. Sie sind mit einander zugewandten Aussparungen 5, 6 versehen, die gemeinsam eine Flüssigkeitskammer7 bilden. Der Ring 3 ist am Maschinengehäuse befestigt und damit in seiner Lage festgelegt. Der Ring 4 ist mit der Rückseite des Drucklagers 2 verbunden und führt die axialen Bewegungen des Drucklagers aus. Im Ring 3 sind Bohrungen8 vorhanden, an welche eine Druckmittelleitung9 angeschlossen ist, durch die von einer Pumpe 10 Flüssigkeit, z. B. Öl, über eine Blende 11 in die Flüssigkeitskammer 7 fließt. Die Aussparungen 5 und 6 sind so bemessen, daß der auf das Axiallager wirkende Schub von dem Öl aufgenommen wird. Between the machine housing 1 and the thrust bearing 2 are two Rings 3 and 4 arranged. They are provided with facing recesses 5, 6, which together form a liquid chamber 7. The ring 3 is on the machine housing attached and thus fixed in its position. The ring 4 is with the back of the thrust bearing 2 and performs the axial movements of the thrust bearing. In the ring 3 there are bores 8 to which a pressure medium line 9 is connected is through which of a pump 10 liquid, e.g. B. Oil, via a Orifice 11 flows into the liquid chamber 7. The recesses 5 and 6 are dimensioned so that that the thrust acting on the thrust bearing is absorbed by the oil.

Hierbei stellt sich zwischen den Ringen 3 und 4 ein Ringspalt 12 ein, durch den das der Kammer 7 zufließendes Öl austreten kann. Die Größe des Ringspaltes 12 und somit die Menge des ausfließenden Öles ist von der jeweiligen Größe der Schubkraft abhängig. Die Verschiebung des Ringes 4 ist dabei so gering, daß im allgemeinen angewandte, nicht dargestellte, auf unzulässig große axiale Wellenverschiebung ansprechende Sicherheitseinrichtungen nicht betätigt werden. Der sich je nach der Größe des Ringspaltes 12 einstellende Öldruck wird dagegen von einem zwischen der Blende 11 und der Flüssigkeitskammer 7 an die Leitung 9 angeschlossenen Feinmeßmanometer 13 gemessen und kann unmittelbar abgelesen werden. Die Leitung9 kann statt mit dem Manometer 13 oder zusätzlich mit einer Regeleinrichtung verbunden sein, die bei Anstieg des Öldruckes in die Kammer 7 über eine bestimmte Größe anspricht und damit Schaden vermeidet.This creates an annular gap 12 between rings 3 and 4, through which the oil flowing into the chamber 7 can escape. The size of the annular gap 12 and thus the amount of oil flowing out depends on the respective magnitude of the thrust addicted. The displacement of the ring 4 is so small that in general applied, not shown, responsive to impermissibly large axial shaft displacement Safety devices are not operated. Which varies depending on the size of the annular gap 12 adjusting oil pressure, however, is from a between the diaphragm 11 and the liquid chamber 7 precision measuring manometer 13 connected to the line 9 measured and can directly can be read. The line 9 can instead of the pressure gauge 13 or additionally with be connected to a control device, which when the oil pressure rises in the chamber 7 responds above a certain size and thus avoids damage.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß an Stelle des Ringes 4 die Spurlagerscheibe der Welle mit einer ringförmigen Aussparuilg 6 versehen sein liann und zusammen mit dem Ring3 3 die Flüssigkeitsl;ammer7 bildet. Hierbei fällt das sonst in der Regel zur Anwendung kommende Klotzlager fort und die Spurlagerscheibe schwimmt förmlich auf dem Ölpolster. Another embodiment of the invention is that on Place of the ring 4 the thrust bearing disk of the shaft with an annular recess 6 and together with the ring3 3 forms the liquid tank7. In this case, the block bearing, which is usually used, is omitted and the thrust bearing disk literally floats on the oil cushion.

Ebenfalls ist es denkbar, an Stelle der beiden zur Alaschinenwelle axialen Ringe 3, 4 mehrere um die Wellenachse verteilt angeordnete, von Scheiben gebildete Meßelemente zu verwen.den, die einen Querschnitt haben. der dem in der Abbildung schraffiert dargestellteil Schnitt der Ringe entspricht und untereinander durch eine Druckölzuführungsleitung 9 verbunden sind und gleich der die Ringe3 und 4 aufweisenden Ausführungsform wirlien. It is also conceivable, instead of the two, to use the aluminum machine shaft axial rings 3, 4 several arranged around the shaft axis, of disks formed measuring elements that have a cross-section. the one in the Figure hatched dargestellteil section corresponds to the rings and one below the other are connected by a pressure oil supply line 9 and equal to that of the rings3 and 4 having embodiment wirlien.

Die Anwendung der Einrichtung gemäß der Erfindung empfiehlt sich besonders in den Fällen, wo Versalzung der Beschaufelung und damit eine Überhelastung des Klotzlagers entstehen kann. Mit Hilfe der Einrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, jede Veränderung der Läuferbelastung sofort unmittelhar zu messen bzw. durch Einwirken des sich in der Kammer 7 einstellenden Öldruckes auf eine Regelein- richtung die Zufuhr der Frischdampfmenge so einzustellen, daß ein bestimmter, noch zulässiger Axialdruck nicht überschritten wird. The use of the device according to the invention is recommended especially in cases where the blading is too saline and thus overloaded of the block bearing can arise. With the help of the device according to the invention is it is possible to immediately measure and / or directly measure any change in the rotor load. by the action of the oil pressure in chamber 7 on a control direction adjust the supply of live steam so that a certain, even more permissible Axial pressure is not exceeded.

In den Kraftwerken ist man in der letzten Zeit dazu übergegangen, Dampfturbinen bei Belastung zu spülen. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem herkömmlichen Spülverfahren liegt einmal in der wesentlich kürzeren Zeit, die für den Spülvorgang benötigt wird, und ein andermal in einer zusätzlichen Leistungserzeugung. Dieses Verfahren wurde aber bisher trotz der großen wirtschaftlichen Bedeutung nur vereinzelt angewandt, da den Turbinenbetreibern kein Mittel zur Verfügung stand, um beim Spülen die maximale Belastbarkeit der Maschine erkennen zu können. In the power stations there has recently been a move towards To flush steam turbines when loaded. The advantage of this method over the conventional rinsing method lies in the much shorter time it takes for the flushing process is required, and at another time in an additional power generation. However, this process has only been used so far, despite its great economic importance occasionally used because the turbine operators had no funds at their disposal in order to be able to recognize the maximum load capacity of the machine when washing.

Dort, wo dieses Verfahren angewandt wird, geht der Turbinenbetreibler in dem Bestreben, Maschinenschaden zu vermeiden, mit der Turbinenbelastung weit unter das zulässige Maß. The turbine operator goes where this procedure is used in an effort to avoid machine damage, with the turbine load far below the allowable level.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es dem Betreiber, auch während des Spülvorganges die höchstmögliche Turbinenbelastung ohne Gefahr einer Beschädigung der Maschine anzuwenden. The device according to the invention enables the operator to the highest possible turbine load without risk even during the flushing process damage to the machine.

PATENTANSPROCHE 1. Sicherheits- und/oder Meßeinrichtung an Axialdrucklagern, insbesondere von Kreiselmaschinen für Dampfturbinen, Gasturbinen und Kompressoren, bei der der Lagerdruck hydraulisch auf einen Druckmesser, eine Signalanlage, eine Regeleinrichtung od. dgl. wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zvvischen der Stirnfläche der Welle oder deren Spurscheibe oder dem Asialdrucklager (2) und dem Maschinengehäuse (lj vorgesehene mit dem Druckmesser (13) od. dgl. verbundene Flüssigkeitskammer (7j ständig einen unter Druck stehenden Flüssigkeitszulauf (8) und einen Flüssigkeitsablauf (12) hat, dessen Ablaufquerschnitt (12) durch die bei Lagerbelastung entstehende Bewegung des Drucklagers mit Bezug zum Maschinengehäuse gesteuert wird. PATENT CLAIM 1. Safety and / or measuring device on axial thrust bearings, especially of centrifugal machines for steam turbines, gas turbines and compressors, in which the bearing pressure is hydraulically applied to a pressure gauge, a signaling system, a Control device or the like. Acts, characterized in that a zvvischen the End face of the shaft or its track washer or the axial thrust bearing (2) and the Machine housing (lj provided with the pressure gauge (13) or the like. Connected liquid chamber (7j always a pressurized liquid inlet (8) and a liquid outlet (12), the drainage cross-section (12) of which is caused by the bearing load Movement of the thrust bearing is controlled with respect to the machine housing.

Claims

2. Safety and / or measuring device according to claim 1, characterized characterized in that the liquid chamber of at least one recess (5) in one of two opposite surfaces is formed by rings (3, 4) and the There is liquid drainage at the peripheral boundary edge of the recess.