专利名称：旋转机械动态标高测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转机械动态标高的测量装置。
背景技术：
大型旋转机械(如汽轮发电机组、燃气轮发电机组)是一种较为精密的重型机械，在高温、高压、高转速的条件下工作。其结构通常是一个由多根转子通过联轴器连接起来的轴系，属于静不定结构。大型旋转机械转子长而重，轴系支撑状况复杂，其中一部分轴承为落地式轴承，一部分轴承座落在静子(如气缸、发电机端盖)上。运行过程中，无论是转子和静子沿轴向方向都是有温度梯度的，并且这种温度梯度随机组工况变化而变化。这样一来，在冷态下调整好的轴系中心的机组，在热态下其中心线会发生变化，从而使各轴承的载荷分布和动静间隙发生变化。由于大型旋转机械的轴系为具有多支点的静不定结构，轴承载荷的变化会改变轴承的动力特性，直接影响机组的安全稳定运行，严重时可能导致机组轴系失稳。此外，轴承标高变化超过某一值时，可引起机组异常振动、轴瓦磨损、动静部分碰摩等故障，影响整个机组的运行安全和经济性。通过从冷态开机到带满负荷整个过程中，连续测量各个轴承座中分面垂直高度的变化量，弄清楚轴瓦高度的实际位置，从而掌握轴承座负载的变化情况，分析它们与机组异常振动、轴瓦磨损、动静部分碰磨等故障之间的关系，并在冷态下进行调整补偿，给出各个轴瓦垫片实际的合理的调整量，可以使运行中各转子轴中心线的连接线成为一条平滑曲线，以保证机组的安全运行。同时，通过长时间在线连续测量轴系各轴承动态标高的变化，可为准确识别故障和故障定位提供可靠的依据。因此，测量大型旋转机械运行过程中轴承动态标高变化规律，是非常必要的。
目前，国内外用于大型旋转机械轴系标高测量的方法归纳起来主要有三种机械法、连通管法和激光测量法。机械测量法的主要测量设备是涡流传感器，可以测量相邻两轴承的相对标高变化情况。机械法的优点是测量系统简单，设备费用低廉。缺点是用于固定涡流传感器的测量架自身重量引起的垂弧和环境温度变化导致测量架的变形对测量结果影响很大，不能对标高进行正确的测量，现场很少应用。连通管法即液位平衡法，是在相邻两个轴承中分面上分别固定大小相同的两个容器，两容器之间使用硬管连接，并用液体介质充满硬管和容器的一部分。运行中当轴承垂直高度发生变化时，两个容器中的液位发生相对变化，从而反映两轴承相对标高的变化情况。这种测量方法要求液体介质各处的温度必须相同，但现场环境不能满足上述条件，从而出现较大的测量误差，很难准确测量轴承标高变化，另外机组振动也影响到测量系统，使读数不稳定。激光测量法是激光与传感器相结合的方法，其主要特点是实时、自动化、非接触、调整方便。但是由于利用的主要测量仪器都是光学仪器，对环境要求高，需要较好的隔振设备，成本高。另外仪器的抗外界干扰因素的能力较差，为了减少这一负面作用，需附加一些补偿设备，使成本进一步增加。
各种现有轴承动态标高测量系统在现场使用中都存在着这样或那样的不足，难以对轴系标高进行准确的测量。其主要原因就是测量装置本身受温度、振动等现场环境的影响大，测量精度远达不到要求，且不便于现场安装。因此，要解决轴系标高的测量问题，必须解决好这几个问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种旋转机械动态标高测量装置，该测量装置为机械法测量装置，它采用膨胀系数小的材料做支架用以克服传统机械法中传感器支架易受温度变化影响导致的变形，且便于现场拆卸、安装，工作时牢固稳定而不出现晃动，测量精度高、灵敏度高、测量范围大、并使测量过程有利于实现自动化。
本发明的技术解决方案是，所述旋转机械动态标高测量装置包括底座和下端安装在该底座上的套管，其结构特点是，置于所述套管中的石英玻璃竖杆的下端装在所述底座的竖杆孔中且该竖杆孔和所述石英玻璃竖杆下端有自动对心结构，位于所述套管上端口上方的石英玻璃竖杆顶端经连接件连接有石英玻璃横杆，该石英玻璃横杆两端分别装有用于固定电涡流传感器的侧杆，所述套管上设有用以调节所述石英玻璃竖杆对中位置的调节机构。
以下做出进一步说明。
参见图1，本发明的旋转机械动态标高测量装置包括底座1和下端安装在该底座1上的套管4，其结构特点是，置于所述套管4中的石英玻璃竖杆3的下端装在所述底座1的竖杆孔中且该竖杆孔和所述石英玻璃竖杆孔3的下端有自动对心结构2，位于所述套管4上端口上方的石英玻璃竖杆3顶端经连接件7连接有石英玻璃横杆6，该石英玻璃横杆6两端分别装有用于固定电涡流传感器8的侧杆10，所述套管4上设有用以调节所述石英玻璃竖杆对中位置的调节机构5。
本发明中，所述自动对心结构2可以是图1所示的由石英玻璃竖杆3下端的倒锥台体和所述底座1与之对应的锥台形竖杆孔组成，也可以是已有技术其它各种适宜结构。所述传感器侧杆10可以是图1和图3所示的其上有固定孔11的直尺形结构，也可以是其它适宜结构；图2给出了所述调节机构5的一种实施例结构，它由三个均匀分布在套管4圆周上的弹性调节器组成，每个调节器有安装在套管4上的管形外壳12，装在该管形外壳12中的弹簧14的一端是前端装有滚珠16的滑动顶头15而另一端是设有旋转手柄的调节螺杆13。
所述连接件7可做成一个“三通”结构件，也可以做成其它适宜的结构形式。
本发明用机械法测量轴承旋转机械标高的原理是使安装支架上的传感器探头的地面高度保持不变，探头与轴承之间有一个间隙电压信号，转换成数值信号后，经过处理，输出轴承标高的动态变化值。图4为对相邻两轴承进行标高测量的测量系统示意图。保持传感器探头的地面高度不变，是本发明的关键所在，它直接影响了测量结果的准确度。因此，选取线性膨胀系数小的材料做支架材料，及发明出一套合理的支架方案，是本发明的着重点。
本发明保持了机械法简单易用，成本低廉的优势，进而改进测量架的温度特性。测量架在选材方面，在满足工程要求的前提下，选用热膨胀系数远小于轴承材料热膨胀系数的石英玻璃，以此作为标高测量一次元件的支架。作为感应标高变化的涡流传感器，直接固定在用石英玻璃制成的支架上。由于石英玻璃的线膨胀系数很小，在相同温度变化范围内只有钢的1/25、铝的1/42，这样，由于现场测试温度变化范围不大，因此石英玻璃支架本身的膨胀或收缩量可以忽略不计(或稍加补偿)。从而减少温度变化所引起的热变形的影响，在经济性允许的条件下，还可考虑加装环境参数补偿系统，从而在理论上解决了轴承动态标高的在线测量问题。但是，大长度尺寸的石英玻璃管抗弯、抗振动性能差，且易碎，不适合于大型旋转机械的测量环境。为此，设计出了石英玻璃管的固定、保护装置。该装置起到固定、保护石英玻璃管的作用，并且不妨碍石英玻璃管在长度方向和横向的热膨胀。这就从技术上解决了轴承动态标高的测量问题。
由以上可知，本发明为一种旋转机械动态标高测量装置，其传感器支架几乎没有受温度影响所产生的形变，测量精度高、灵敏度高、测量范围大，装置便于现场拆卸和安装，且结构简单、造价低廉。
图1是本发明的一种实施例整体结构；图2是图1中C-C剖视结构；图3是图1中D向局部结构；图4是本发明一种实施例应用系统结构示意图；图5是本发明一种实施例的实际应用测量结果。
在图中1-底座， 2-对心结构，3-石英玻璃竖杆， 4-套管，5-调节机构， 6-石英玻璃横杆，7-连接件， 8-电涡流传感器，9-导线， 10-侧杆，11-传感器固定孔，12-管形外壳，13-调节螺杆，14-弹簧，15-滑动顶头，16-滚珠。
具体实施例方式
按照图1至图4和上述结构的本发明装置，石英玻璃竖杆3直径40mm、长800mm，其余构件参照图1所示比例确定。
利用本发明所述动态标高测量装置对国产某300MW汽轮机组的4号(A)和5号(B)轴承动态绝对标高进行在线测量，测点的布置方法如图4所示。涡流传感器的量程为-1000um-1000um，所有测量结果以测量起始点数据为参考点，计算出变化值，再绘制曲线。试验过程为机组冷态启动至并网带负荷全过程，由于机组启动过程中出现一些技术故障而重新开机，整个测试过程分几个阶段完成。
图5为现场测得的4号(A)、5号(B)轴承标高变化曲线。试验当天，16:49冲转，18:42机组并网，此时凝汽器真空值为91kPa。20:10机组负荷为250MW，随后负荷略有降低；至20:25机组负荷为223MW，真空为97kPa。从图中可以看出，4号轴承标高在冲转后略有上升，变化量约在0.05mm左右；并网带负荷后，标高出现上下波动，但总的呈上升趋势，上升量约0.10mm；稳态运行时，与冷态相比标高约降低0.10mm。5号轴承在冲转、并网及带负荷后，标高变化均很小，变化量不超过0.05mm。
权利要求
1.一种旋转机械动态标高测量装置，包括底座1和下端安装在该底座1上的套管4，其特征是，置于所述套管4中的石英玻璃竖杆3的下端装在所述底座1的竖杆孔中且该竖杆孔和所述石英玻璃竖杆3的下端有自动对心结构2，位于所述套管4上端口上方的石英玻璃竖杆3顶端经连接件7连接有石英玻璃横杆6，该石英玻璃横杆6两端分别装有用于固定电涡流传感器8的侧杆10，所述套管4上设有用以调节所述石英玻璃竖杆对中位置的调节机构5。
2.根据权利要求1所述的旋转机械动态标高测量装置，其特征是，所述自动对心机构2由石英玻璃竖杆3下端的倒锥台体和所述底座1与之对应的锥台形竖杆孔组成。
3.根据权利要求1所述的旋转机械动态标高测量装置，其特征是，所述调节机构5由三个均匀分布在套管4圆周上的弹性调节器组成，每个调节器有安装在套管4上的管形外壳12，装在该管形外壳12中的弹簧14的一端是前端装有滚珠16的滑动顶头15而另一端是设有旋转手柄的调节螺杆13。
全文摘要
本发明公开了一种旋转机械动态标高测量装置，它包括底座1和下端安装在该底座1上的套管4，其结构特点是，置于所述套管4中的石英玻璃竖杆3的下端装在所述底座1的竖杆孔中且该竖杆孔和所述石英玻璃竖杆孔3的下端有自动对心结构2，位于所述套管4上端口上方的石英玻璃竖杆3顶端经连接件7连接有石英玻璃横杆6，该石英玻璃横杆6两端分别装有用于固定电涡流传感器8的侧杆10，所述套管4上设有用以调节所述石英玻璃竖杆对中位置的调节机构5。本发明的传感器支架几乎没有受温度影响所产生的形变，测量精度高、灵敏度高、测量范围大，装置便于现场拆卸和安装，且结构简单、造价低廉。
文档编号G01M13/04GK1560586SQ200410022949
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者李录平, 黄志杰, 晋风华, 唐月清, 卢绪祥, 周可 申请人:长沙理工大学