PL199082B1 - Sposób monitorowania obecności narostu na łopatkach maszyny wirnikowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób monitorowania obecności narostu na łopatkach maszyny wirnikowej, a zwłaszcza na łopatkach wentylatora odciągowego stosowanego do odciągu gazów z obrotowego pieca cementowego. Sposób polega na tym, że co najmniej jeden czujnik pomiarowy odległości (5) umieszcza się na obudowie (1) wentylatora, a na wybranych łopatkach (3) w pobliżu ich końca, umieszcza się element pomiarowy (4) z punktem pomiarowym i mierzy się odległość pomiędzy czujnikiem pomiarowym odległości a punktem pomiarowym elementu pomiarowego. Następnie w znanym układzie pomiarowym porównuje się wielkości zmierzone z wyznaczonymi eksperymentalnie lub za pomocą symulacji komputerowej wielkościami dopuszczalnymi dla danej prędkości obrotowej wirnika i sygnalizuje się stan, dla którego wystąpiło przekroczenie tych wartości.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób monitorowania obecności narostu na łopatkach maszyny wirnikowej, a zwłaszcza na łopatkach wentylatora odciągowego stosowanego do odciągu gazów z obrotowego pieca cementowego.

Gazy wytworzone w obrotowym piecu cementowym podczas wypalania klinkieru charakteryzują się bardzo dużym zapyleniem i stosunkowo wysoką temperaturą. Wentylatory odciągowe pracujące w instalacjach odprowadzania tych gazów narażone są na ciągłe osadzanie się pyłów na częściach tych wentylatorów, a zwłaszcza na ich łopatkach, co często jest przyczyną nieprawidłowej pracy takich wentylatorów. Na skutek zjawiska zwiększania się nalotu bądź tak zwanego narostu, mogą wystąpić problemy z wyosiowaniem układu silnik-wentylator, co w rezultacie może spowodować uszkodzenie łożysk i całego wentylatora. Producenci cementu, chcąc zwiększyć wydajność procesu, położyli duży nacisk na zwiększenie wymagań odnośnie ilości odprowadzanych gazów oraz zwiększonych ciśnień pracy. Prowadzi to do większych prędkości obrotowych wirnika, a w konsekwencji do zwiększenia ilości narostu na łopatkach wentylatora. Generalnie wśród przyczyn powstawania narostu na częściach wentylatora można wyróżnić przyczyny termiczne, chemiczne, elektrostatyczne oraz mechaniczne. Decydujący wpływ na proces odkładania się materiału na łopatkach wirnika wentylatora ma temperatura. Okazuje się, że problem wzrasta w zakresie temperatur 180-370°C gazów odprowadzanych z pieca. Niektóre cząsteczki zawarte w pyle unoszonym mają mniejsze temperatury topnienia niż inne, co powoduje, że już przy temperaturach powyżej 260°C stają się one lepkie i zaczynają się przyklejać do powierzchni wirnika.

Jednym ze sposobów kontroli prawidłowości pracy wentylatora odciągowego jest pomiar wibracji wentylatora. Wzrost niepożądanego narostu na łopatkach może powodować wzrost wibracji, tak więc monitorując wibracje można zapobiegać uszkodzeniu wentylatora wskutek jego nieprawidłowej pracy, polegającej na zatarciu lub przeciążeniu wentylatora. Jednakże bardzo często proces tworzenia się narostu na łopatkach wentylatora przebiega równomiernie na całym obwodzie wieńca wirnika i wówczas metoda wibracyjna nie pozwala na skuteczną kontrolę tego procesu.

Znane są sposoby, pozwalające na ograniczenie możliwości odkładania się niepożądanego materiału na łopatkach wentylatora, ale bazują one głównie na zapobieganiu skłonnościom do odkładania, poprzez zastosowanie odpowiedniego rodzaju powłok o bardzo niskich własnościach adhezyjnych, a wysokich właściwościach antyerozyjnych. l tak w amerykańskim patencie Nr US 4895491 przedstawiony jest system ochrony łopatek wentylatora przed erozją, polegający na zastosowaniu kompozytowych warstw laminowanych, które charakteryzują się możliwością rozpraszania energii uderzających cząstek pyłu. Jednakże nawet zastosowanie specjalnych powłok na łopatkach wirnika wentylatora nie zapobiega całkowicie osadzaniu się narostu na ich powierzchniach i dlatego konieczne jest monitorowanie w sposób ciągły obecności narostu na łopatkach maszyny wirnikowej.

Narost utworzony na łopatkach wirnika wentylatora można potraktować jako chwilową wadę łopatki, przejawiającą się w niekorzystnej zmianie kształtu tej łopatki. Wada taka jest możliwie szybko usuwalna, przez oczyszczenie łopatki z niepożądanego narostu, pod warunkiem wczesnego jej wykrycia. Dla tak przyjętego sposobu rozumowania można przyjąć za stan techniki, rozwiązanie przedstawione w polskim opisie patentowym nr 160 739. Rozwiązanie to dotyczy sposobu wykrywania pęknięć wirujących łopatek maszyny wirnikowej. Sposób według przedstawionego wynalazku polega na tym, że włączone do znanego układu pomiarowego dwa czujniki przemieszczenia, umieszcza się na obwodzie wieńca łopatkowego i tuż nad swobodnymi końcami łopatek oraz mierzy się amplitudę odległości między łopatkami każdej kolejnej pary łopatek, znajdujących się w danej chwili w zasięgu działania czujników przemieszczenia, którą następnie porównuje się z ustaloną uprzednio dla danego typu maszyny wirnikowej wartością progową. Łopatka, której amplitudy odległości względem dwóch tworzących z nią pary łopatek są większe o ponad 100% od wartości średniej, ustalonej uprzednio dla łopatek pierwszego stopnia w pełni sprawnego urządzenia, jest uszkodzona.

Istotą sposobu monitorowania obecności narostu na łopatkach maszyny wirnikowej, w którym wykorzystuje się co najmniej jeden czujnik przemieszczeń, umieszczony w pewnej odległości od końca łopatek maszyny wirnikowej, który połączony jest ze znanym układem pomiarowym, jest to, że co najmniej jeden czujnik pomiarowy odległości umieszcza się na obudowie wentylatora, a na wybranych łopatkach, w pobliżu ich końca, umieszcza się element pomiarowy z punktem pomiarowym i mierzy się odległość pomiędzy czujnikiem pomiarowym odległości a punktem pomiarowym elementu pomiarowego, a następnie w układzie pomiarowym porównuje się wielkości zmierzone z wyznaczonymi

PL 199 082 B1 eksperymentalnie lub za pomocą symulacji komputerowej wielkościami dopuszczalnymi dla danej prędkości obrotowej wirnika i sygnalizuje się stan, dla którego wystąpiło przekroczenie tych wartości.

Sposób według wynalazku jest bliżej przedstawiony na podstawie jego realizacji, w oparciu o schematyczny rysunek przedstawiający wentylator w przekroju poprzecznym.

W obudowie 1 umieszczony jest wirnik wentylatora odci ą gowego 2, który zaopatrzony jest w ł opatki 3, promieniście przyłączone do wirnika 2. Na końcach łopatek 3 umieszczone są elementy pomiarowe 4, wykonane w postaci płytki z magnesu, trwale połączonej z łopatkami 3. Do obudowy 1 wentylatora zamocowane są czujniki pomiaru odległości 5, w przykładzie wykonania są to czujniki Hall'a, za pomocą których mierzy się odległość pomiędzy określonym czujnikiem a punktem pomiarowym, określonym na elemencie pomiarowym 4. Czujniki pomiaru odległości 5 połączone są ze znanym układem pomiarowym 6, schematycznie przedstawionym na rysunku w postaci bloku. Wentylator umieszczony jest w kanale przepływowym 7, przez który przepływają gorące i zanieczyszczone spaliny z pieca do wypalania klinkieru. Gorące cząsteczki pyłów osiadają zwłaszcza na łopatkach 3 wentylatora odciągowego tworząc narost 8 i po pewnym czasie ich nawarstwienie na łopatkach 3 powoduje zwiększenie ich ciężaru. Podczas pracy wentylatora, wzrost ciężaru łopatek 3, powoduje ich wydłużenie i występuje zmiana odległości pomiędzy punktem pomiarowym elementu pomiarowego 4 a czujnikiem pomiaru odległości 5. Zmiany te są rejestrowane w układzie pomiarowym 6 i następnie porównywane są z wartościami dopuszczalnymi, przyjętymi dla określonej prędkości obrotowej dla danego typu wentylatora odciągowego. Przekroczenie wartości dopuszczalnych powoduje uruchomienie sygnału alarmującego. W celu osiągnięcia bardzo dokładnych pomiarów określających ilość powstałego na łopatkach 3 narostu 8 na obudowie 1 umieszcza się przynajmniej dwa czujniki odległości 5, które znajdują się w bliskiej odległości od siebie, a oddzielnie zmierzone przez te czujniki odpowiednie wyniki pomiarów uśrednia się i poddaje dalszej analizie.

Claims (1)

1. Sposób monitorowania obecności narostu na łopatkach maszyny wirnikowej, w którym wykorzystuje się, co najmniej jeden czujnik przemieszczeń, umieszczony w pewnej odległości od końca łopatek maszyny wirnikowej, który połączony jest ze znanym układem pomiarowym, znamienny tym, że co najmniej jeden czujnik pomiarowy odległości umieszcza się na obudowie wentylatora, a na wybranych łopatkach, w pobliżu ich końca, umieszcza się element pomiarowy z punktem pomiarowym i mierzy się odległość pomiędzy czujnikiem pomiarowym odległości a punktem pomiarowym elementu pomiarowego, a następnie w układzie pomiarowym porównuje się wielkości zmierzone z wyznaczonymi eksperymentalnie lub za pomocą symulacji komputerowej wielkościami dopuszczalnymi dla danej prędkości obrotowej wirnika i sygnalizuje się stan, dla którego wystąpiło przekroczenie tych wartości.