SE510060C2 - Metod och anordning för detektering av glapp i lagringar och manövermekanismer hos ett löphjul eller rotor med vridbara skovlar - Google Patents

Description

510 060 10 15 20 25 30 rotation, åtminstone en givare anordnad att detektera skovelspetsamas vinkelposition för uppåt- och nedåtriktad last på skovlama, och organ i stånd att registrera skillnadema i vinkelposition mellan rotom och respektive skovelspets.

Detta uppnås genom en annan aspekt av uppfinningen genom att tiden mellan signal från givaren for löphjulets position till signal från givaren för löpskovelspetsens position lagras i en processenhet tillsammans med signalen från givaren for skovel- bladens vinkel vid turbindrift med nedåtriktad last på skovlama, att lastens riktning vändes och att tiden mellan signal fiån givaren för löphjulets position till signal från givaren för löpskovelspetsens position mätes samt jämförs med tiden erhällen for nedåtriktad last, varvid den erhållna tidsskillnaden utgör den vinkel rotom vridit sig för de två lastfallen vid specifika vinkelhastigheter hos rotom och att glappet i löpskoveln kan räknas ut i processenheten.

Med en metod och anordning enligt uppfinningen kan en kontinuerlig övervakning av turbinens tillstånd erhållas. Företrädesvis utföres en referensmätning vid nyinstallation samt efier renovering av turbinen. Denna mätning järntöres sedan med mätningar under drift efter viss drifislängd för att erhålla uppgifter på ökat glapp i lagringar och manövermekanismer.

Dessa och andra aspekter av samt fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den detaljerade beskrivningen av en utforingsform samt av de efterföljande patentkraven.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande beskrivning av en utföringsforrn kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar en sidovy delvis snittad av ett löphjul av i och for sig känd konstruktion till en kaplanturbin, vid vilken uppfinningen utnyttjas, Fig. 2 visar en schematisk vy från sidan av de mätställen som utnyttjas vid uppfinningen, Fig. 3 visar en vy tagen uppifrån enligt Fig. 2. 10 15 20 25 30 35 51021060 BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORM I Fig. 1 har ett löphjul eller rotor ingående i en kaplanturbin allmänt betecknats med hänvisningssiffran 10. Löphjulet innefattar en navkropp 12 fastad vid en turbinaxel- fläns 14. En axel 16 är anbringad till turbinaxelflänsen 14. Löphjulet 10 innefattar vidare ett antal löpskovlar 18, var och en med en löpskovelfläns 20, som är integrerad med en löpskoveltapp 22 eller via skruvförband fästad vid löpskoveltappen.

Löpskoveltappen är lagrad i navkroppen 12 genom inre och yttre glidlager 24 respektive 26. Löpskoveltappama 22 och därmed löpskovlama 18 är vridbara i lagren 24 och 26 på i och för sig känt sätt medelst rörelseorgan som innefattar en servo- motorkolv 28, en kolvstång 30, som är vertikalt rörlig i navkroppen, ett navok 32 och en länkmekanism allmänt betecknad 34. De hittills beskrivna delama tillhör känd teknik.

För att kunna mäta tillståndet hos löphjulet med avseende på glapp i löpskovlarnas lager samt manövennekanismer är ett synkroniseringsorgan 40 anordnat vid turbinaxeln 16 eller en med denna roterande anordning. Synkroniseringsorganet 40 innefattar en givare 42 samt en eller flera detekteringspunkter 44 anordnade på axeln.

Givaren är ansluten till lämplig processenhet (ej visad) för behandling av inkommande signaler.

I löphjulskamrnarväggen 50 är en givare 52 anbringad, härefier benämnd löpskovel- givare. Givaren 52 är anordnad på en nivå så att löpskovelbladets sidokant passerar givaren för alla vinklar som löpskoveln kan ställas in för. Givaren 52 är ansluten till processenheten. En anordning för mätning av löpskovelns vinkel är anordnad vid turbinen. Den kan exempelvis vara i form av en vinkelgivare anordnad till löpskovel- tappen. Man kan även använda sig av den styr- och reglerutrustning som finns till turbinen för inställning och detektering av löpskovlamas vinkel. Dessutom ñnnes ett organ för mätning av rotoms vinkelhastighet. Man kan därvid använda sig av hastighetsmätningen utförd av turbinens styr- och reglenitrustning eller integrera hastighetsmätningar i synkroniseringsorganet 40.

Mätsystemet är tänkt att fimgera enligt följande. När kaplanturbinen är i drifi verkar det förbiströmmande vattnet på löpskovlama varvid turbinen roterar. I de fiesta drifis- fall, och i synnerhet när turbinen är ansluten till nätet, roterar denna med konstant, specifik, hastighet. Skovlamas vinkel inställes beroende på drifisförhållanden. Vattnet 510 060 4 10 15 20 25 30 ger upphov till en nedåtriktad kraft I på skovelbladen, vilket i sin tur ger upphov till en nedböjning av dessa.

Synkroniseringsgivaren 42 känner av axelns, och därmed löpskovelns vinkelposition i och med att detekteringspunkten passerar förbi givaren. Detekteringspunkten är anordnad så på axeln i förhållande till dess givare, att sidokanten på den löpskovel som skall mätas är i position framför löpskovelgivaren 52. När processenheten erhåller en signal från löpskovelgivaren startar en tidsräkning tills en signal erhålles från synkroniseringsgivaren. Denna tid anger en viss vinkelposition hos löpskoveln genom att varvtalet är känt.

Sedan vändes lasten på löpskovlarna. Detta kan exempelvis göras genom att stänga av vattentillförseln, varvid lasten kommer att ändra riktning. Laständringen medför att Iöpskovelspetsen kommer att böjas uppåt II, dels på grund av flexibiliteten i systemet, dels på grund av glappen i lagringama. Utböjningen uppåt medför att en annan position av löpskovelns sidokant kommer att passera löpskovelgivaren samt vid en annan tidslängd gentemot den första mätningen, på grund av att löpskoveln har en viss periferivinkel ot i förhållande till horisontalplanet. Skillnaden i tidslängd mellan de båda mätningarna ger en vinkel d), härefier benämnd rotorvinkel, genom att turbinen roterar med ett känt varvtal. Med hjälp av rotorvinkeln cb och löpskovelns periferi- vinkel ot kan löpskovelspetsens nedböjning, d v s måttet mellan spetsens läge vid uppåtböjning respektive nedåtböjning, räknas ut enligt Al=r0d> och y=Al0sinoL där r är radien för löphjulskammaren och y är utböjningen av skovelbladet.

Löpskovelns periferivinkel kan erhållas med lämpliga givare i stånd att erhålla denna information. Genom att bestämma nedböjningen för ett antal laster kan ett diagram ritas upp enligt Figur 4 med krañen på x-axeln och utböjningen på y-axeln, och därmed glappet yo bestämmas. 10 5105060 Företrädesvis mätes alla löpskovlama på turbinen, vilket enkelt låter sig göras genom att ha detekteringspunkten som utgångspunkt och genom att rotom roterar med konstant varvtal.

Företrädesvis utföres en referensmätning vid nyinstallation samt efter renovering av turbinen. Denna mätning järnföres sedan med mätningar under drifi efier viss drifts- längd för att erhålla uppgifter på ökat glapp i lagringar och manöverrnekanismer.

Det skall förstås att uppfinningen inte är begränsad till den ovan beskrivna och på ritningsfigurema visade utföringsformen utan kan modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (8)

510 060 6 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Metod för detektering av glapp i lagringar och manövermekanismer hos ett löphjul eller rotor med vridbara skovlar, k ä n n e t e c k n a d av att en specifik vinkelposition under rotation av rotorn detekteras, och att skovelspetsamas vinkelposition under rotation av rotom detekteras dels for uppåtriktad, och dels nedåtriktad last på i skovelspetsama, utgående från rotoms specifika vinkelposition, varvid skillnaden i vinkelposition for respektive skovel for uppåtriktad och nedåtriktad last beräknas och används som underlag for bestämning av glappet i lagringar och manövennekanismer hos respektive skovel.

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att även skovelns vinkel i förhållande till horisontalplanet mätes, varvid dess mätvärde också används som underlag for bestämningen.

3. Metod enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att tiden mellan den detekterade signalen hos rotom och den detekterade signalen hos vinkelspetsama mätes, varvid den mätta tiden ger vinkelpositionen for respektive lastfall vid konstant rotation hos rotom.

4. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att tiden mellan signal for löphjulets position till signal for löpskovelspetsens position lagras i en processenhet tillsammans med skovelbladens vinkel (ot) vid turbindrifi med nedåtriktad last på skovlama, att lastens riktning vändes och att tiden mellan signal från givaren for löphjulets position till signal från givaren for löpskovelspetsens position mätes samt järnfors med tiden erhållen for nedåtriktad last, varvid den erhållna tidsskillnaden utgör den vinkel (o) rotom vridit sig for de två lastfallen vid specifika vinkelhastigheter hos rotom och att glappet (y) i löpskoveln räknas ut i processenheten genom Al = r 0 cb och y = Al 0 sinot där r är radien for löphjulskammaren.

5. Metod enligt något av de tidigare kraven, k ä n n e t e c k n a d av att rotoms vinkelhastighet övervakas. 10 15 7 510 060

6. Anordning for detektering av glapp i lagringar och manöverrnekanismer hos ett löphjul eller rotor (10), innefattande en navkropp (12) samt skovlar eller blad (20) vridbart monterade till navkroppen, k ä n n e t e c k n a d av åtminstone en givare (42) anordnad att detektera löphjulets vinkelposition under rotation, åtminstone en givare (52) anordnad att detektera skovelspetsamas vinkelposition för uppåt- och nedåt- riktad last på skovlama, och organ i stånd att registrera skillnadema i vinkelposition mellan rotorn och respektive skovelspets, varvid nämnda organ är i stånd att bestämma avvikelsen mellan skillnaden i vinkelposition for de motsatta lastrikt- ningarna på skovelbladen.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av organ i stånd att detektera skovelbladens vinkel i förhållande till horisontalplanet.

8. Anordning enligt något av de tidigare kraven 5-7 k ä n n e t e c k n a d av organ i stånd att detektera rotoms vinkelhastighet.