DE2507516B2 - Anordnung zum Messen von Spaltweiten, insbesondere Radialspielen, in Dampfturbinen u.a. Maschinen - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen von Spaltweiten und -spielen, insbesondere Radialspielen, in Dampfturbinen und ähnlichen Maschinen, deren Meßstelle eine in geringer Entfernung von der umlaufenden Fläche an dem feststehenden Teil angebrachte Düse am Ende einer Rohrleitung ist, an die ein Druckmeßgerät angebracht ist.

Die Messung von Spaltv/eiten insbesondere von Radialspielen in Dampfturbinen und ähnlichen Maschinen ist wegen schwankender Temperaturen mit erheblichen Schwierigkeiten belastet. Diese Messungen sind aber unbedingt erforderlich, wenn man Dampfturbinen unter möglichst wirtschaftlicher Ausnutzung des Dampfes betreiben will. Auch für den Anlaufvorgang von Dampfturbinen sind derartige Messungen erforderlich, wenn dieser Anlaufvorgang einwandfrei vor sich gehen soll.

Zum Messen von Radialspielen benutzt man bisher eine Reihe von Meßverfahren, die Kapazitätsmeßsonden, Induktionsmeßsonden, radioaktiven Meßsonden, Permanent-Magneten und photoelektrischen Meßverfahren arbeiten. Alle diese Verfahren benutzen Spezialmeßgeräte. Die Benutzung der Geber ist bei Kapazitätsund Induktionsmeßverfahren durch eine maximale Dampftemperatur bis ca. 350⁰C begrenzt. Für Temperaturen um 500⁰C, die üblicherweise an Hochdruckstopfbuchsen von Dampfturbinen auftreten, sind diese Geber nicht mehr einsetzbar.

Eine andere Gruppe von Meßverfahren beruht auf pneumatischen Messungen. Bei einem dieser Meßverfahren arbeitet man unter Benutzung einer Dampfdüse, gespeist von einer fremden Dampfquelle. Dieses pneumatische Verfahren hat den Nachteil, daß man es nur für ein Messen außerhalb der Turbinenschränke benutzen kann. Außerdem muß man beim Messen mit einer Dampfdüse eine Reihe von thermodynamischen Werten messen, aus welchem man das eigentliche Spiel erst nach eingehenden Berechnungen bestimmen kann.

Durch die DE-PS 8 21 634 ist eine Anordnung zum Messen von Spaltweiten und -spielen, insbesondere Radialspielen in Dampfturbinen und ähnlichen Maschinen bekannt geworden, deren Meßstelle eine in geringer Entfernung von der umlaufenden Fläche an dem festehenden Teil angebrachte Düse am Ende einer Rohrleitung ist, an die ein Druckmeßgerät angebracht ist Von dieser Entgegenhaltung gehtder Anmeldungsgegenstand aus. Diese Meßanordnung dient zur Messung und Regelung der durch ungleichmäßige Wärmeverteilung verursachten Verkrümmung des Gehäuses und Läufers von Turbomaschinen. Als Düse dient hier das Ende eines Rohres, das in dem Gehäuse der Turbomaschine fest eingespannt ist und das an seinem anderen Ende eine Drosselstelle aufweist, vor der ein Rohr abzweigt zu einem Druckmeßgerät. Diese Meßanordnung weist den Nachteil auf, daß unterschiedliche Temperaturen die Messung verfälschen.

Durch die DE-PS 11 60 652 ist eine Meßanordnung bekannt geworden, mit der gegenseitige axiale Verschiebungen des Innengehäuses gegenüber dem Außengehäuse bei Doppelgehäuse-Turbinen festgestellt werden können. Hier benutzt man für die Messung Differenzdruck-Meßgeräte, die in einer bestimmten besonderen Weise angeordnet sind. Mit dieser gießvorrichtung ist es jedoch nicht möglich, Radialspiele einwandfrei zu messen, da diese Meßvorrichtung für Axialspiele ausgelegt ist

Durch die DE-PS 9 65 446 ist eine Einrichtung zur kapazitiven Messung des Spieles bei Gas- oder Dampfturbinen unior Verwendung einer Vergleichskapazität bekannt geworden. Diese Druckschrift weist daraufhin, daß es für eine genaue Messung unbedingt erforderlich ist, daß die Vergleichskapazität im Turbinenraum angebracht wird, so daß sie denselben Bedingungen und Einflüssen ausgesetzt ist wie die Meßkapazität Dieser auf den ersten Anblick bestechend erscheinende Gedanke hat aber sich nicht realisieren lassen. Denn es zeigten sich in der Messung Ungenauigkeiten, die die gesamte Messung in Frage stellten.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß diese Ungenauigkeiten db.-auf zurückzuführen sind, daß sich die Vergleichskapazitäten nicht unmittelbar neben den Meßkapazitäten anordnen lassen. Denn dort unmittelbar neben den Meßkapazitäten ist der Raum sehr eng und begrenzt, da ja gerade hier ein sehr enges Radialspiel gemessen werden soll. Meßkapazität und Vergleichskapazität müssen daher immer innerhalb der Turbine eine bestimmte Entfernung voneinander haben. Innerhalb der Turbine treten aber erhebliche Temperaturdifferenzen auf, die auch nicht immer örtlich an den gleichen Stellen liegen und die auch keineswegs immer gleich sind. Daraus resultiert der Meßfehler bei dieser kapazitiven Meßanordnung.

Pneumatische Differenzdruckmessungen, bei denen außer der Meßdüse noch eine Vergleichsdüse vorhanden ist, deren Öffnungsweite durch eine Stellschraube einstellbar ist, ist aus der CH-PS 2 47 474 bekannt geworden. Diese Vergleichsdüse befindet sich am Ende einer Rohrleitung, die an einen Vergleichsdruckmesser angeschlossen ist, an den auch diejenige Rohrleitung angeschlossen ist, an deren Ende sich die Meßdüse befindet. Hiermit läßt sich unter der Voraussetzung, daß an beiden Düsen gleiche äußere Verhältnisse herrschen, eine hochexakte Messung durchführen. Sobald jedoch die äußeren Gegebenheiten, wie beispielsweise die Temperatur, unterschiedlich ist, ist die Messung verfälscht. Daher war es bisher nicht möglich, dieses Meßverfahren an Dampfturbinen und ähnlichen Maschinen einzusetzen.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit Hilfe einer pneumatischen Vergleichsmessung exakt Spaltweiten, insbesondere Radialspiele, an Dampfturbinen und ähnlichen Maschinen zu messen.

Die Erfindung erreicht dieses dadurch, daß in dieser Anordnung eine gleichgestaltete Vergleichsdüse mit einer den Düsenquerschnitt einstellenden Stellschraube, ein zwischen den an die Vergleichsdüse und an die Meßdüse anschließenden Rohrleitungen angeordnetes Differenzdruckmeßgerät und je einer gleichen Drosselstelle in den Rohrleitungen Verwendung findet, daß die Vergleichsdüse außerhalb der Turbine in einem gesonderten Raum angeordnet ist und daß dieser Raum mit der Dampfturbine durch eine neben der Meßdüse die Turbine anzpafende Rohrleitung verbunden ist

Diese erfindungsgemäße Sdialtungsansordnung zum Messen von Spaltweiten und Spielen, insbesondere von Radialspielen, kann man für jedwede Temperatur benutzen. Es ist möglich, diese Schaltungsanordnung auch in Durchflußteilen von rotierenden Maschinen einzubauen. Bei dieser Anordnung kann man sowohl das der Maschine eigene Medium ebenso wii auch ein fremdes Medium benutzen. Die erfindupgsgemäße Schaltungsanordnung ist in ihrer Herstellung nicht anspruchsvoll. Man kann sie mit kleinem Kostenaufwand verwirklichen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Messen mit eigenem Durchflußmedium,

Fig.2 die Schaltungsanordnung zum Messen mit einem fremden Durchflußmedium.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ist zum Messen des Radialspieles zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 1 der Dampfturbine bestimmt. Im Stator 1 ist eine Meßdüse 3 eingebaut Diese ist durch die Rohrleitung an eine Meßblende 4 angeschlossen, von wo Dampf durchfließend über ein System der Meßblendi 4 und der Meßdüse 3 in den Raum 5 mit niedrigem Druck abgelassen wird. Aus dem gleichen Druckraum, in welchem die Meßdüse 3 angebracht ist, führt man Dampf durch eine Rohrleitung in die Kammer 6. In diese Kammer befindet sich die für den Vergleichskreis wesentliche Vergleichsdüse 6. Gegenüber dei Vergleichsdüse 6 ist die Stirnfläche einer Steilschraube 8 angeordnet, deren Vorschub man an der Skala 11 ablesen kann. Die Vergleichsdüse 7 ist an eine zur Vergleichsblende 9 führende Rohrleitung angeschaltet. Durchfließender dampf wird über das aus der Vergleichsdüse 7 und der Vergleichsblende 9 bestehende System in den Raum 5 mit niedrigem Druck abgelassen. Die Meßdüse 3 und die Vergleichsdüse 7 müssen gleich sein, gleich müssen auch die Meßblende 4 und die Vergleichsblende 9 sein. Beim Dampfdurchsatz durch das System der Meßdüse 3 und der Meßblende 4 in Abhängigkeit vom Dampfdruck in demjenigen Raum, in welchem die Meßblende angebracht ist und in Abhängigkeit vom Spiel zwischen Meßdüse 3 und dem Rotor 2 der Turbine ändert sich der Dampfdruck in der Rohrleitung zwischen der Meßdüse 3 und der Meßblende 4. In analoger Weise ist auch der Druck zwischen der Vergleichsdüse 7 und der Vergleichsblende 9 abhängig vom Dampfdruck im Raum der Turbine und vom Spiel zwischen der Stirnseite der Stellschraube 8 und der Vergleichsdüse 7. Beim Messen vergleicht man die Drücke im Meßkreis und im Vergleichszweig über das Differenzmanometer 10. An der Stellschraube 8 wird so lange gedreht, bis das Differenzmanometer 10 einen Nullausschlag zeigt In diese'·:: Fall muß auch die Spaltweite zwischen der Meßdüse 3 und dem Rotor 2 der Turbine ebenso groß sein wie der Spalt zwischen der Vergleichsdüse 7 und der Stirnfläche der Stellschraube 8. Die Größe der Spaltweite liest man an der zuvor geeichten Skala 11 ab.

Verständlicherweise gestaltet man den Raum 6 und die in diesen Raum hineinführende Rohrleitung so, daß hier eine Abkühlung des Dampfes und somit eine Volumenverminderung und eine Druckverminderung des Dampfes noch nicht eintritt Weiter wählt man die Rohrleitungen im Meßkreis und im Vergleichskreis gleich weit und gleich lang, um gleiche Verhältnisse zu haben. Sind so die geometrischen Verhältnisse und die Temperaturverhältnisse des Meßkreises und des Vergleichskreises gleich, so ist auch die Messung exakt gleich. Da die Meßdüse ebenso wie die Vergleichsdüse und die Stellschraube temperaturunempfindlich sind, kann hier mit hohen Temperaturen gearbeitet werden.

Fig.2 zeigt schematisch in analoger Weise die Anwendung eines fremden Mediums für die Messung. In di .sem Falle ist in dem Raum 5 höherer Druck als an der Meßstelle. Daher strömt das Meßmedium durch die Blenden 4 und 9 und die Düsen 3 und 7 aus dem Raum 5 in umgekehrter Richtung.

Im Fall der Anwendung des eigenen Mediums ist der Druck in der Turbine und hinter den Blenden niedriger, während bei Anwendung eines fremden Mediums die Druckverhältnisse umgekehrt sind. Die Schaltungsanordnung bleibt in beiden Fällen die selbe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum Messen von Spaltweiten und -spieleii, insbesondere Radialspielen, in Dampfturbinen und ähnlichen Maschinen, deren Meßstelle eine in geringer Entfernung von der umlaufenden Fläche an dem feststehenden Teil angebrachte Düse am Ende einer Rohrleitung ist, an die ein Druckmeßgerät angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Anordnung eine gleichgestaltete ι ο Vergleichsdüse (7) mit einer den Düsenquerschnitt einstellenden Stellschraube (8), ein zwischen den an die Vergleichsdüse (7) und an die Meßdüse (3) anschließenden Rohrleitungen angeordnetes Differenzdruckmeßgerät (10) und je einer gleichen Drosselstelle (4, 9) in den Rohrleitungen Verwendung findet, daß die Vergleichsdüse (7) außerhalb der Turbine (1, 2) in einem gesonderten Raum (6) angeordnet ist und daß dieser Raum (6) mit der Dampfturbine (1, 2) durch eine neben der Meßdüse (3) die Turbine (1, 2} anzapfende Rohrleitung verbunden ist.