专利名称：流体环境中机械跳闸功能验证装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽轮机转子机械跳间功能的验证装置，特别是一种流体环境中机械跳闸功能验证装置。
背景技术：
飞锤跳闸结构在汽轮机上应用的非常广泛，以往飞锤跳闸结构的工况环境通常在 气体中，设计人员设计出飞锤跳间结构后，可通过在气体环境下的机械跳间装置验证装置 检测该装置的性能，常用的机械跳间装置有销子式、飞环式两种，通过模拟工作时的气体工 况，可有效获得飞锤跳闸结构的各方面性能，效果良好。随着科学的发展，飞锤跳闸产品逐渐向核电领域延伸，核电装置汽轮机的飞锤跳 闸机构的工况是在有一定压力的流体环境中，为了适应新的工况，人们设计出一种新型的， 在流体环境内机械跳闸装置，包括飞锤，其中，所述的飞锤包括母飞锤和子飞锤，其中，母飞 锤为密闭壳体；子飞锤位于母飞锤腔内，其运动轨迹与母飞锤轴向平行，子飞锤的质心偏离 跳闸装置中心、靠近飞出端。因为当整个装置处于流体环境中时，由于流体对其的影响，包 括压力，温度因素的不确定性，飞锤跳闸结构各方面特性与在气体环境中大不相同，原先的 在气体环境下的机械跳间装置(如销子式、飞环式)不能满足流体环境下的工况，给飞锤跳 闸结构各方面特性的验证带来了困难。目前，尚未有能够在流体环境下使用的机械跳闸装 置的相关报道，技术人员设计出该飞锤跳闸机构后，急需一套专用验证装置，用于检测飞锤 跳闸机构的使用特性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供的一种可模拟飞锤跳闸产品流 体工况的流体环境中机械跳间功能验证装置。为了达到上述目的，本发明所设计的流体环境中机械跳闸功能验证装置，它主要 包括机座、两个支承架、主轴、驱动装置、飞锤跳间装置、测速单元、跳间监测单元，支承架设 置在机座上，其上支承有主轴，主轴与驱动装置传动连接，飞锤跳间装置设置在主轴上，所 述的机座上还设有一水室，所述主轴穿过该水室，在水室上进轴口和出轴口处分别设有背 压腔，所述飞锤跳间装置设置在水室内。水室可模拟飞锤跳间装置所处的流体工况相同，背 压腔可模拟流体环境中轴端部的工况。优选的方案是所述水室左右(靠近驱动装置一侧为“左”，另一侧为“右”)侧壁上 分别设有贯穿侧壁的水轴承，从而形成一个进轴口和一个出轴口，所述主轴配合设置在水 轴承内并穿过水室，所述的水室侧壁上、进轴口和出轴口的相对应位置处分别连接有法兰， 在水室侧壁与两法兰之间形成两个背压腔，为了进一步达到机械密封效果，防止水室中的 水通过主轴向支承架渗漏，所述的两侧法兰上都连接有挡水盘，所述挡水盘与主轴相配合， 使主轴穿过两侧挡水盘并机械密封。作为优选，所述的流体环境中机械跳闸功能验证装置还包括供水循环系统，所述的两个背压腔及水室上都设有进水管和回水管，进水管和回水管与供水循环系统相连。为了达到进一步的机械密封效果，所述的挡水盘分内外两层，内层挡水盘连接在法兰上，外层挡水盘连接在内层挡水盘上，挡水盘上设有漏水口，漏水口通过漏水管与供水 循环系统连通。作为优选，所述的供水循环系统主要由水箱、压力泵和减压阀组成，所述的进水 管、回水管和漏水管都与水箱连通，在进水管上设有压力泵和减压阀。能过对减压阀的操 作，可在背压腔、水室中得到不同的压力。作为优选，所述支承架上设有轴承座，轴承座内设有两个支撑轴承，两个支撑轴承 背对背并紧安装，从而可获得良好的支撑效果。作为优选，位于水室右侧的支承架上设有预加载荷弹簧，且该预加载荷弹簧位于 轴承座左侧。作为优选，所述的水室顶部设有水箱盖，水箱盖上设有与水室相连的排气管，排气 管上设有排气阀。作为优选，所述的背压腔上设有压力检测单元。本发明所得到的流体环境中机械跳闸功能验证装置，当水室和背压腔为气体工况 时，可模拟飞锤跳闸结构的气体工况，同时又可模拟流体工况，适用于空气及流体压力下， 对各类飞锤设计进行验证和提供参数校正。
图1是本发明实施例1的结构示意图；图2是本发明实施例2的结构示意图；图3是本发明实施例3的结构示意图；图4是图3中A处的放大图。图中机座1、支承架2、主轴3、驱动装置4、飞锤跳闸装置5、测速单元6、跳闸监测 单元7、水室8、法兰9、水轴承10、背压腔11、进水管12、回水管13、挡水盘14、轴承座15、支 撑轴承16、预加载荷弹簧17、水箱18、压力泵19、减压阀20、压力表21、水箱盖22、排气管 23、排气阀24。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。实施例1如图1所示，本实施例描述的流体环境中机械跳闸功能验证装置，它主要包括机 座1、支承架2、主轴3、驱动装置4、飞锤跳间装置5、测速单元6、跳间监测单元7，支承架2 设置在机座1上，其上支承有主轴3，主轴3与驱动装置4传动连接，飞锤跳间装置5设置在 主轴3上，所述的机座1上还设有一水室8，所述主轴3穿过该水室8，在水室8上进轴口和 出轴口处分别设有背压腔11，所述飞锤跳闸装置5设置在水室8内。当水室8和背压腔11充满水后，可模拟飞锤跳闸结构的流体工况，而根据飞锤跳 闸结构的实际流体工况的不同，可人工改变水室8和背压腔11的水压(如采用压缩空气增 加水压)、密度等。
实施例2如图2所示，本实施例描述的流体环境中机械跳闸功能验证装置，它主要包括机 座1、两个支承架2、主轴3、驱动装置4、飞锤跳间装置5、测速单元6、跳间监测单元7，支承 架2设置在机座1上，其上支承有主轴3，主轴3与驱动装置4传动连接，飞锤跳间装置5设 置在主轴3上，所述的机座1上还设有一水室8，两个支承架2分别设置在水室8两侧，水 室8左右侧壁上分别设有贯穿侧壁的水轴承10，从而形成一个进轴口和一个出轴口，所述 主轴3配合设置在水轴承10内并穿过水室8，所述飞锤跳闸装置5设置在水室8内；所述 的水室8侧壁上、进轴口和出轴口的相对应位置处分别连接有法兰9，在水室8侧壁与两法 兰9之间形成两个背压腔11，所述的两个背压腔11及水室8上都设有进水管12和回水管 13，进水管12和回水管13与供水循环系统相连；所述的两侧法兰9上都连接有挡水盘14， 所述挡水盘14与主轴3相配合，使主轴3穿过两侧挡水盘14并机械密封。
所述的供水循环系统主要由水箱18、压力泵19和减压阀20组成，所述的进水管 12和回水管13都与水箱18连通，在进水管12上设有压力泵19和减压阀20。通过分别设 置减压阀20，保持水室8处的压力为5公斤，模拟飞锤跳闸装置5所处的工况，保持背压腔 11的压力为2公斤，用于模拟流体环境中轴端部的工况。实施例3如图3、4所示，本实施例描述的流体环境中机械跳闸功能验证装置，它主要包括 机座1、两个支承架2、主轴3、驱动装置4、飞锤跳间装置5、测速单元6、跳间监测单元7，支 承架2设置在机座1上，其上支承有主轴3，其中每个支承架2上都设有轴承座15，轴承座 15内都设有两个支撑轴承16，两个支撑轴承16背对背并紧安装，主轴3配合设置在支撑轴 承16内，在位于水室8右侧的支承架2上设有预加载荷弹簧17，该预加载荷弹簧17位于轴 承座15左侧。采用弹簧预加载荷方式，避免由于流体高速摩擦使轴热伸长及轴承温升导致 轴弯曲产生新的不平衡而引起振动。当轴热伸长时，弹簧在预加载荷的作用下将轴承外圈 轴向推动，保证轴的旋转精度。主轴3与驱动装置4传动连接，所述的驱动装置4采用主轴电机直接驱动主轴3， 主轴3电机应能够承受较大的轴向载荷和径向载荷，具有较高的机械精度，伸出轴的径向 跳动及轴向窜动均要小，可避免了传统的升速机构带来的噪音。当然也可采用传统的电机 及升速机构的组合驱动主轴3，为了更好地控制转速，驱动装置4还可包括变频器，用于控 制电机转速。飞锤跳闸装置5设置在主轴3上，所述的机座1上还设有一水室8，两个支承架2 分别设置在水室8两侧，水室8左右侧壁上分别设有贯穿侧壁的水轴承10，从而形成一个进 轴口和一个出轴口，所述主轴3配合设置在水轴承10内并穿过水室8，所述飞锤跳闸装置 5设置在水室8内；所述的水室8侧壁上、进轴口和出轴口的相对应位置处分别连接有法兰 9，在水室8侧壁与两法兰9之间形成两个背压腔11，背压腔11上设有压力表21，当然压力 表21也可以设置在与背压腔11相连接的水管上，压力表也可以用压力传感器代替。所述 的两个背压腔11及水室8上都设有进水管12和回水管13，进水管12和回水管13与供水 循环系统相连；所述的两侧法兰9上都连接有挡水盘14，所述挡水盘14与主轴3相配合， 使主轴3穿过两侧挡水盘14并机械密封。 所述的水室顶部设有水箱盖22，水箱盖22上设有与水室相连的排气管23，排气管23上设有排气阀24。为了进一步达到机械密封效果，防止水室8中的水通过主轴3向支承架2渗漏，所述的挡水盘14分内外两层，内层挡水盘14连接在法兰9上，外层挡水盘14连接在内层挡 水盘14上，挡水盘14上设有漏水口，漏水口与供水循环系统连通。在验证时，当汽轮机机械飞锤达到设计转速，飞锤弹出，触发跳闸杠杆反馈电信号，跳闸监测单元7可检测这一过程，并可通过测速单元6和记录仪记录跳闸转速，并以记 录转速数据为依据，进行子飞锤质心偏移量修磨。
权利要求
一种流体环境中机械跳闸功能验证装置，它主要包括机座、两个支承架、主轴、驱动装置、飞锤跳闸装置、测速单元、跳闸监测单元，支承架设置在机座上，其上支承有主轴，主轴与驱动装置传动连接，飞锤跳闸装置设置在主轴上，其特征是所述的机座上还设有一水室，所述主轴穿过该水室，在水室上进轴口和出轴口处分别设有背压腔，所述飞锤跳闸装置设置在水室内。
2.根据权利要求1所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是所述水室左右 侧壁上分别设有贯穿侧壁的水轴承，从而形成一个进轴口和一个出轴口，所述主轴配合设 置在水轴承内并穿过水室，所述的水室侧壁上、进轴口和出轴口的相对应位置处分别连接 有法兰，在水室侧壁与两法兰之间形成两个背压腔，所述的两侧法兰上都连接有挡水盘，所 述挡水盘与主轴相配合，使主轴穿过两侧挡水盘并机械密封。
3.根据权利要求2所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是还包括供水循 环系统，所述的两个背压腔及水室上都设有进水管和回水管，进水管和回水管与供水循环 系统相连。
4.根据权利要求3所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是所述的挡水盘 分内外两层，内层挡水盘连接在法兰上，外层挡水盘连接在内层挡水盘上，挡水盘上设有漏 水口，漏水口通过漏水管与供水循环系统连通。
5.根据权利要求4所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是所述的供水循 环系统主要由水箱、压力泵和减压阀组成，所述的进水管、回水管和漏水管都与水箱连通， 在进水管上设有压力泵和减压阀。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的流体环境中机械跳闸功能验证装置，其特 征是所述支承架上设有轴承座，轴承座内设有两个支撑轴承，两个支撑轴承背对背并紧安 装。
7.根据权利要求6所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是位于水室右侧 的支承架上设有预加载荷弹簧，且该预加载荷弹簧位于轴承座左侧。
8.根据权利要求7所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是所述的水室顶 部设有水箱盖，水箱盖上设有与水室相连的排气管，排气管上设有排气阀。
9.根据权利要求8所述的流体环境中机械跳间功能验证装置，其特征是所述的背压腔 上设有压力检测单元。
全文摘要
本发明所公开的流体环境中机械跳闸功能验证装置，它主要包括机座、两个支承架、主轴、驱动装置、飞锤跳闸装置、测速单元、跳闸监测单元，支承架设置在机座上，其上支承有主轴，主轴与驱动装置传动连接，飞锤跳闸装置设置在主轴上，所述的机座上还设有一水室，所述主轴穿过该水室，在水室上进轴口和出轴口处分别设有背压腔，所述飞锤跳闸装置设置在水室内。本发明所得到的流体环境中机械跳闸功能验证装置，当水室和背压腔为气体工况时，可模拟飞锤跳闸结构的气体工况，同时又可模拟流体工况，适用于空气及流体压力下，对各类飞锤设计进行验证和提供参数校正。
文档编号G01M99/00GK101813574SQ20101015415
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者卜大伟, 商元凯, 徐东海, 曹叶林, 朱晓峰, 杨永明, 章今湛, 葛建国, 蒋鼎耀, 郭凯凯, 陆小秉, 陆春荣, 陈高栋 申请人:杭州汽轮机股份有限公司