DE910233C

DE910233C - Arrangement for measuring the blade clearance on flow machines

Info

Publication number: DE910233C
Application number: DEB21182A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Bretschneider
Original assignee: Dipl-Ing Hans Bretschneider
Current assignee: Dipl-Ing Hans Bretschneider
Priority date: 1952-07-15
Filing date: 1952-07-15
Publication date: 1954-04-29

Description

Anordnung zur Messung des Sdiaufeispieis an Strömungsmaschinen Bei modernen Hochdruckdampfturbinen mit ihren Temperaturen von über 5000 C lassen sich Verwerfungen des Gehäuses nicht vermeiden. Da das Spiel zwischen Laufschaufeln und Gehäuse Energieverluste verursacht, hält man dieses möglichst klein. Andererseits müssen Berührungen zwischen Gehäuse und Laufschaufeln vermieden werden, und man hat daher Anordnungen zur Messung des Schaufelspiels erfunden.Arrangement for measuring the Sdiaufeispieis on turbo machines at modern high-pressure steam turbines with their temperatures of over 5000 C. Do not avoid warping the housing. Since the clearance between blades and Housing causes energy losses, this is kept as small as possible. on the other hand contact between housing and blades must be avoided, and you has therefore invented arrangements for measuring the blade clearance.

So ist bereits bekannt, mittels eines Hilfsdampfstromes, welcher im Spalt gedrosselt wird, aus dem Druckverlust desselben auf die Größe des Schaufelspiels zu schließen. Dieses Verfahren gestattet aber keine einwandfreie Eichung und ist daher nicht genau. It is already known, by means of an auxiliary steam flow, which is throttled in the gap, from the pressure loss of the same on the size of the blade clearance close. However, this method does not allow perfect calibration and is therefore not exactly.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile des bekannten Verfahrens durch Anwendung elektrischer Verfahren vermieden. Mit Hilfe besonderer Anordnungen wird aus der mechanischen Frequenz der Laufschaufeln bezüglich eines Fixpunktes im Gehäuse der Maschine eine elektrische Frequenz gewonnen, die als Hilfsfrequenz für die elektrische Messung dient. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so beschaffen, daß jedesmal, wenn eine Laufschaufel an besagtem Fixpunkt des Gehäuses vorbeiläuft, eine Einzelmessung erfolgt. Diese elektrischen Einzelmessungen folgen mit der Frequenz der Laufschaufeln aufeinander, so daß eine kontinuierliche Reihe von Einzelmessungen zur Auswertung zur Verfügung steht. Die Frequenz dieser Vorgänge dient innerhalb der elektrischen Meßanordnung als Hilfsfrequenz. Damit ist eine den bekannten Verfahren überlegene Nullpunktsicherheit erreichbar, welche bestimmend ist für den praktischen Wert der Erfindung. According to the invention, the disadvantages of the known method avoided by using electrical methods. With the help of special arrangements becomes from the mechanical frequency of the rotor blades with respect to a fixed point an electrical frequency is obtained in the housing of the machine, which is used as an auxiliary frequency is used for electrical measurement. According to the invention, the arrangement is such that that every time a blade passes said fixed point of the casing, a single measurement is carried out. These individual electrical measurements follow with frequency of the blades on top of each other, so that a continuous series of individual measurements is available for evaluation. The frequency of these processes is used within the electrical measuring arrangement as an auxiliary frequency. This is one of the well-known procedures superior zero point security achievable, which is decisive for the practical Value of the invention.

Erfindungsgemäß sind zwei Verfahren vorgesehen, deren Betriebseigenschaften sich so ergänzen, daß die Aufgabe mit möglichster Vollkommenheit gelöst wird: I. Stetige Messung mit absolut eichbarer Anordnung Im Gehäuse der Maschine befinden sich isolierte Elektroden I, deren Enden den Enden der Laufschaufeln 2 etwa im gleichen Abstand gegenüberstehen wie die benachbarten Teile des Gehäuses. According to the invention, two methods are provided, their operating properties complement each other in such a way that the task is solved with the greatest possible perfection: I. Continuous measurement with an absolutely verifiable arrangement Located in the machine housing insulated electrodes I, the ends of which are approximately the same as the ends of the rotor blades 2 Opposite distance like the neighboring parts of the housing.

Die Erdkapazität einer solchen Elektrode ist ein Teil der frequenzbestimmenden Kapazität eines Hochfrequenzgenerators 3. Bei dem Vorbeilaufen der Laufschaufeln vor einer solchen Elektrode ändert sich deren Erdkapazität, und der Hochfrequenzgenerator 3 ändert seine Frequenz, und zwar um so stärker, je größer die Kapazitätsänderung, d. h. je kleiner der Abstand zwischen Elektrode und Laufschaufel ist. Diese Frequenzänderung wird unabhängig von ihrem zeitlichen Verlauf der Größe nach angezeigt. Sie wird z. B. an der Flanke der Resonanzkurve eines Schwingungskreises 4 in Amplitudenänderungen umgesetzt, welche mit der Frequenz der Laufschaufeln aufeinanderfolgen.The earth capacitance of such an electrode is part of the frequency-determining Capacity of a high frequency generator 3. As the blades pass in front of such an electrode, its earth capacitance changes, and so does the high-frequency generator 3 changes its frequency, the more strongly the greater the change in capacitance, d. H. the smaller the distance between the electrode and the rotor blade. This frequency change is displayed according to size regardless of its temporal progression. she will z. B. on the flank of the resonance curve of an oscillating circuit 4 in amplitude changes implemented, which follow one another with the frequency of the rotor blades.

Durch Gleichrichten und Absieben der Hochfrequenz, also durch Demodulation, entsteht eine die Kapazitätsänderung an der Elektrode I genau abbildende elektrische Spannung, die so groß ist, daß sie direkt angezeigt oder nach Verstärkung über einen Gleichrichter 5 einem robusteren Anzeigegerät 6 zugeführt werden kann. By rectifying and filtering the high frequency, i.e. by demodulation, an electrical output that precisely reproduces the change in capacitance at the electrode is created Voltage so great that it can be displayed directly or after amplification via a Rectifier 5 can be fed to a more robust display device 6.

Da die Anordnung grundsätzlich frei von störenden Einflüssen ist, kann sie leicht mit Hilfe eines Modellrades, das die Gestalt des Laufrades besitzt, oder auch nur mit einem Eichkörper von der Gestalt des Laufschaufelendes geeicht werden. Since the arrangement is basically free of disruptive influences, it can easily be done with the help of a model wheel, which has the shape of the impeller, or only calibrated with a calibration body of the shape of the blade end will.

II. Grenzmessung Der Betrieb wünscht außer der stetigen Anzeige, welche zum Anfahren der Maschine sehr wichtig ist, eine Anordnung, welche Signal gibt, sobald sich die Laufschaufeln dem Gehäuse gefährlich nähern. II. Limit measurement In addition to the continuous display, the company wishes to which is very important for starting the machine, an arrangement which signal occurs as soon as the blades approach the casing dangerously.

Deshalb wird die Elektrode I mittels Schalter 7 über das Relais g an eine Spannungsquelle 8 gelegt.Therefore, the electrode I is switched by means of switch 7 via the relay g applied to a voltage source 8.

Wird ein bestimmtes Schaufelspiel unterschritten, so erfolgt ein Stromübergang von der Spannungsquelle über das Relais und die Elektrode zu den geerdeten Laufschaufeln. Das Relais spricht an und betätigt ein Signal.If a certain blade clearance is not reached, a current transfer takes place from the voltage source through the relay and electrode to the grounded rotor blades. The relay responds and activates a signal.

Die unter I und II genannten Anordnungen ergänzen sich in ihren Betriebseigenschaften: I hat die höhere Genauigkeit und ist absolut eichfähig; II ist außerordentlich einfach und enthält keine Bauteile mit begrenzter Lebensdauer, ist also ohne jede Wartung stets betriebsbereit. Dennoch können sie gegebenenfalls auch getrenntVerwendung finden. The arrangements mentioned under I and II complement each other in their operational characteristics: I has the higher accuracy and is absolutely calibratable; II is extremely simple and does not contain any components with a limited service life, so it is maintenance-free always ready for use. However, they can also be used separately if necessary Find.

Claims

The number of electrodes I and the number of arrangements 3 to 6 or 8, 9 are selected taking operational safety into account. A system of several independent, mutually monitoring arrangements is provided for the highest demands. PATENT CLAIM-IE.

1. Arrangement for measuring the play between the housing and the Rotating blades of turbomachines, characterized in that one of the mechanical Frequency of the rotor blades with the help of electrodes built into the machine housing obtained electrical frequency is used as an auxiliary frequency for the measurement.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the electrodes a voltage source or the resonant circuit of a high-frequency generator can be connected is.

3. Arrangement according to claim I and 2, characterized in that in Series with 'the electrodes a relay or an amplifier is switched on in such a way, that a signal appears when a electrical charge crosses.

4. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that several Electrodes either together or individually with any voltage source or any high frequency generators can be connected.

5. Arrangement according to one of claims I to 4, characterized in that that there are devices by which the frequency of said high-frequency generator, in particular changes in this frequency can be measured and displayed.

Reference documents: French patent specifications No. 960 952, 8I5 809; U.S. Patent No. 2,443t84I; German Patent No. 72I 490; British Patent Nos. 673 495, 648 98 in 604 382.