DE1760384U - Einrichtung zur messung des radial-oder axialspieles von rotierenden maschinen. - Google Patents

Description

• Siemens-Sohuckertwerke Aktiengesellschaft Einrichtung zur Messung des Radial-oder Axialspieles von rotierenden Maschinen.
• Die. Neuerung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Luftspalte zwischen Rotor und Gehäuse bei rotierenden Maschinen, insbesondere Turbinen. Hierzu sind u. a. induktive Methoden vorgeschlagen worden.

  Ec. wird z. b. uf dem Rotor ein Permanentmagnet angebracht, der an

  einer festen Induktionsspule vorbeiläuft. Die in der Spule induzierte Spannung wird zur Abbildung der Luftspaltgröße verwendet.

  Bei dieser Anwendung des Induktionsprinzips werden also V. echsel-

  zil

  spannungen erzeugt, deren Groe von mehreren Bedingungen abhäng'.

  Ueben dem zu messenden Spiel sind hier insbes. die Frequenz, d. h.

  die rehzahl aes Rotors sowie Nebeneinwirkungen zu nennen, die einer-

  seits auf kons'ante Wert zurückgehen und andererseits Temperaturab-

  hinr ei v en und weitere z<. T. schwer erfaßbare inflüsse darstellen.

  sie zur Kompensati. on der FreuenzabhingiGkeit vorgeschlagenen Mittel

  bedingen einen verhältnismä ig großen Aufwand. J-ies gilt auch für

  eine weitere, bereits vorgeschlagene Meßeinrichtung bei der durch

  den mit dem hotor umlaufenden Permanentmagneten nicht Spannungen

  "neten nicht Spannungen

  induziert sondern periodische'.'<'iderstandsänderungen eines magnet-

  feldabhängigenHalbleiters hervorgerufen werden.

  zeichnet sich die-neuerun-2 : Temäße j. eßeinrichtung durch

  ?. inen besondern einfachen ufbau aus. Die Messung beruht auf einer

  Gleichfeldmethode, wodurch Drehzahleinfle von vornherein ver-

  mieden werden. NeuerungsgemäB ist im Gehäuse der acchine ein

  beispielsweise U-förmiger eicheisenkerr, angeordnet, dessen Pol-

  schuhe der Rotoroberfläche gegenüberstehen, so d die Luftspalte

  dem Spiel entsprechen. In einem weiteren Luftpali des Jisenkernes,

  -erer, des-isenkernes,

  welche durch einen eingesetzten Permanentmagneten oder elektrisch

  u

  eine Gleichfelderregung erhalt, ist ein magnetfeldabhängiger Halb-

  leiter angeordnet Zur Messung des Spieles können entweder die Wi-

  derstandsänderungen dieses Halbleiters infolge der Veränderung des

  z, ers ir.'Lolge der'leränderung des

  magnetischen iderstafldes der Eisenwegs bei Spieländerungen dienen,

  oder man bildet den Halbleiter als HaUgenerator aus und schließt

  -- ar.. Verwendunz eines

  an die Hallelektroden ein Keßinstrument an. ie Verwendung eines

  --1, e-,'Lb : ar e4. ne :,'-e. Ispannung

  Hallgenerators hat den Vorteil, daß unmittelbar eine Ließspannung

  gewonnen wird und auf sehr einfache eise eine Kompensation der

  ge-Nonnen wird urd eu-.

  Temperaturfehler der Meßeinrichtung durch Änderung des Speisestromes

  möglichist.

  Die Meßeinrichtung it insbee. für Maschinen gedacht, bei denen die

  Temperatur am Meßort nicht wesentlich über 4CT'C ansteigt. Es ist dann

  die Erregung durch einen Permanentmagneten möglich, da die heute

  bekannten Magnetwerkstoffe bis zu dieser Tempe.'atur"renze eine

  weitgehend temperaturunabhängige Induktion erze'. gen. ls Material

  f'ir den magnetfeldabhängigen Widerstand bzv., den Hallenerator wer-

  L

  -> CZ> EI

  den die intermetallischen Verbindungen vom y ? A B, d. h. von

  einem der Elemente Aluminium, Bor, Jllium, Indium der 7. Gruppe mit

  einem der Elemente Antimon, Arsen, Phosphor, Jtic'<stDff der 5. Gruppe

  des periodischen Systems vorgeschlagen, welche infolge ihrer großen

  CD

  Trägerbeweglichkeit den Aufbau sehr empfindlicher Neueinrichtungen

  gestatten. Im Hinblick auf die hohen Betriebstemperaturen ist vor

  allem die Verwendung von Phosphiden besondere vorteilhaft. Es kann

  dann eine besondere Kühlung der I. eßeinrichtbng entfallen.

  Die erwähnte Kompensation des Temperaturganges von Hallkonstc, nte

  und Permanenterregung bzv :. elektrischer Erregung kann z. B. durch.

  cz,

  Einstellen eines im Speisestromkreis des Halleneratrs vorge-

  . C. ~, enera, 4Drs vorge-

  r, eher

  f--tlurg ;-

  sehenen Widerstands aufgrund der bekannten lesiperaturgänge der

  einzelnen Schaltelemente vorgenommen'.'. erden. Dies reicht bei ver-

  einzelten Messungen völlig aus. Für eine dauernde Überwachung des

  Spiels ist e. möglich, eine Kompensation innerhalb gewisser Grenzen

  1-i-3n innerha'Lb gewisser Grenzen

  durch temperaturabhängige widerstände im Speisestromkreis des Hall-

  Generators, bei elektrischer Erregung auch im Zrregerstromkreis,

  z. ektrisc-her Erre, 7u-

  zu erzielen. Treten im Betrieb besonders groe Temperaturschwankungen

  t, a. L 7' L or-

  e

  auf und werden an die Genauigkeit derÜberwachunggrö 2ere Anfor-

  , l-er'.,'eise neben dem

  derungen gestellt, so kann man in an sich bekannter'..'eise neben dem

  LIeSkreis auch einen Hilfskreis eritweder in unmit-elbarer Nahe oder

  räumlich getrennt davon vorsehen, welcher den gleichen oder in einer

  der, ele'7,"U

  GekarLiiten Beziehung steher-,

  bekannten Beziehung stehenden elektrischen, magnetischen. und thermi-

  schen Bedingun en unterworfen wird, s ist dann möglich, die Hall-

  spannungen der beiden Hallgeneratoren auf ein uotientenmeßwerk zu

  schalten, obei der usscLlag des beweglichen Systems unabhängig

  c>

  von der Temperatur und von Änderungen des Speisestroms ein genaues

  I-le... des Spieles'aartellt.

  Ein.weiterem,besonderneinfachesLIitelzur Verkleinerung von

  lemperaturfehiern iHT die Verlängerung der Schenkel des Ießeisen-

  , Ei, un. 7 der Sc.. enke'-I des Le-3eisen-

  kreises. Man erreicht dadurch, daß die.. emperaturempfindlichen bzw.

  temperaturabhängien Llemeüte in größerer Entfernung von den Gebie-

  t

  ten hoher Temperatur zu lieGen kosten. Dieser IJanahme ist allerdings

  durch die Streuverluste in den parallellaufenden Schenkeln eine

  Grenze gesetzt.

  Die Anordnung einer neueruncsemäßen I-IeLeinrichtun ist auch bei

  einem deckbandlosen Läufer einer Turbine möglich. In diesem Fall

  .-. ird der TJallr

  v. ird der Hallenerator eine pulsierende Gleichspannung liefern, de-

  ren Spitzen z. 3. durch einen nachgesohaleten Kondensator zur Messung

  nutzbar gemacht werden. Auf diese ArT ist e ? möglich, den Kleinst-

  c t-

  wert des luftspaltes zu bestimmen.

  Nähere Einzelheiten der Neuerung ergebensichausdennachfolgenden

  si-ch aus den nachfolgenden

  Bekehr'icungen von Ausfhrunsbeispielen anhand schematischer Zeich-

  nungen. Es zeigen

  Fig. 1 eine einfache Meßeinrichtung mit Hallenerator und Einstellung

  1 eiyie eirfache i,

  des Sei---stromes zum Einbau in eine Dampfturbine

  Fig. 2 eine Meßeinrichtung mit verlängerten Schenkeln, Fig. 3 eine Meßeinrichtung mit Meßkreis und Hilfskreis zur genauen Kompensation der Temperaturfehler.
• Hierbei wurden die Luftspalte der Deutlichkeit halber übertrieben breit dargestellt.
• In Fig 1 ist in einen Teil 4 aus unmagnetischem Werkstoff ein U~förmiger Eisenkern 2 eingebracht, in dessen Eisenweg ein Permanentmagnet 3 eingesetzt ist. Im Luftspalt des Eisenkernes liegt ein Hallgenerator 1, der von einer Batterie 8 oder einer anderen Gleichstromquelle den Speisestrom mit über den widerstand 7 einstellbarer, am Instrument 9 ablesbarer stromstarke erhält. Der unmagnetische Teil 4 ist im Gehäuse 5 der Maschine so angebracht, daß die

  Polschuhe des iisenkernes dem Rotor 6 gegenüberstehen. An die Hall-

  , egenilbei-stehen. An die Hall-

  elektroden des Hallgenerators 1 ist ein Meßgerät 10 angeschlossen,

  : : D cl

  dessen Ausschlag die Breite des Luftspaltes zwischen Gehäuse 5 und Rotor 6, d. h. das Radialspiel, angibt.

  "-t, nur ist in

  l-, ine ganz ähnliche Einrichtung ist in rig. 2 gezeigt, nur ist in

  diesem Fall der Teil 4'aus unmagnetischem Material wesentlich länger,

  so daß die temperaturempfindlichen schaltelemente, nämlich der Hall-

  generator 1 und die zur jr-. e gung des isenkreises dienende Wicklung

  cenerator 1 und die zur gung des-

  14, einen größeren Abstand vom Turbineninneren erhalten. Die Gleich-

  stromquelle 8 liefert über den temperaturabhängig&n widerstand 15 den

  , u L tD

  Speisestrom für den Hallgenerator und über den temperaturabhängigen

  widerstand 16, den jrregerstrom für den eßkreis. Durch geeignete

  '.'<ahl der beiden Widerstände 15 und 16 kann innerhalb gewisser Grenzen

  «-b gewisser Grenzen

  eine Temperaturkompensation der meßeinrichtung erzielt werden.

  In Fig. 3 ist schematisch eine Meßeinrichtung mit einem besonderen

  Hilfskreis zur Temperaturkompensation gezeigt. Der Iiilfskreis be-

  -ion gezeigt. Der ililfskreis be-

  steht hierbei aus einem Eisenkern 17, der vorzugsweise aus'gleichem Material wie der Meßkern 2 besteht und auch die gleiche Erregung durch einen Permanentmagneten 11 erhält. Die beiden Hallgeneratoren 1

  und 12 erhalten aus der Gleichstromuelle 8 dn gleichen Speisestrom,

  1

  P*Uhrungs-1

  -ro-e. n im

  v.'hredihreHallspannungselektrodenimgezeigtenucfuhrungs-

  -ein-, hängir-keit

  e-) erp-+ura"

  oeispiel auf je eine Spule eines. uotientenmeßwerkes 13 geschaltet

  sind. Auf diese V.'eise gelingt es, jegliche Tenneraturabhängikeit

  zubeseitijen, und auch Änderungen des Speisestromes sind ohne in-

  fluJ uf das eergebnis.

  "'ie ber-'. it erv. ähnt, muß der Hilfskreis nicht in unmittelbarer Nähe

  nmitl,-lelbarer Nähe

  des Umkreises anrrejrdnet sein. I. Ian kann ihn z. B. auch in eine

  Schalttafel einb'. u&n und mu2 dann nur daflir sorgen, dG er die

  und mu.

  ."lei-jhe Temperatur wie der eBkreis besitzt. Hierzu kann z. B. ein dem

  L. e. : kreis zugeordneter Temperaturfühler sur eelung einer Heizein-

  zurreor, ineter-. pera

  2-, er.. des uotienten-

  r : chtng fr den Hilfskreis Verv.'endunr finden,.-. nsta'. t des uotienten-

  r

  ..;'A'eres 13 kann auch eine Brückenschaltun oder eine ähnliche Ein-

  ric-i+, unz-

  richtung sur 3ildun des Verhältnisses der beiden Hallspannungen

  dienen, ine Eruckensohaltun ist auch vorteilhaft, wenn statt der

  zine--"Uckenschaltlxn.-i

  Halleneratoren nur marnetfeldaohänie Widerstände Verwendung

  finden.

  i ? i : ; : : uren

  c,, i-e ri

  h.. sprüche

Claims (1)

1. Schutz,anspruche i. Kinrichtunp-zur Messung des Radial-oder. xialspiels von rotierenden Maschinen, insbes. Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Luftspalt eine ? Lisenkreises, der den zu messenden Luftspalt zwischen Rotor und Gehäuse sowie einen Permanentmagneten oder eine elektro- magnetioche Gleichfelderregung enthält, ein macnetfeldabhängiger Halbleiter angeordnet ist. , l. 1-. i n r i c 1.- t u --L-nr dLß als 1, ga- 2.Einrichtun nachAnspruch 1,dadurch ekennzeicnnet,dßalsMa- terial fr den majnetfeldabhangien Halbleiter eine intermetallische Vrbindun vom Yyp A B, vorzugsweise ein I'hosphid, dient. "-i, bindunr, väm iyp".., TI 7 u zu Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, daurcn gekennzeichnet, daß - iird ar. -eine Hal.'Ls aer Halbleiter ein Hallgener&tor ict und an seine Hallspannungs- elektroden ein MeSerät zur Anzeige des Spieles angeschlossen ist. L 4. Einrichtung nach Anspruch ?, dadurch rekennzeichnet, daß der Speicestromkreis des Hallgenerators einen Verst&llwiderstand oder einen -s oder einert 'emperaturabhänien'Widerstand zur Kompensation der Temperatur- *"on der Temperatur- fehler der Keeinrichtun enthält. nach den Anspr*icheii 1-U L-. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da bei elektromagnetischer Erregung der Erreserstromkrcis einen Verstellv.'iderHtsnd oder einen temperaturabhänien Widerstand zur Kompensation der lemperaturfehler der Einrichtung enthält. c. Einrichtung nach den Ansprüchen l bis 5. dadurch gekennzeichnet, da ihre temper : turempfindlichen bz'.' :.-tesiperaturabhänigen Elemente uerhalb der Zone unzulässig hoher Temperatur, insbesondere an der Au. ßenv.'and des aschinengehäuses, angeordnet und die Schenkel des isenkraises entsprechend vrlqngert find. L p- 7 , nri""htiqr,., 1 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis : dadurch gekennzeichnet, d912 zur Kompensation der Lemperaturfehler in unmittelbarer Nähe oder entfernt vom MeSei enkreis ein Hilfeisenkreis angeordnet ist, ) der ei-'t vom-c-iei., jenn velcner bis auf die zu messenden luftspalte den gleichen oder in