汽轮机试验装置的制作方法

本发明涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料领域，特别涉及一种汽轮机试验装置。

背景技术：

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。

汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸汽的热能转化为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机，汽轮机工作时的内部状态直接影响其功率、效率和使用寿命，寻求汽轮机工作的最佳方式具有显著的进步意义。

汽轮发电机组的异常振动和振动原因的测定试验需要在运行之前进行检测，检测的数据需要是转子的振动，转子是由合金钢锻件整体加工出来的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接。蒸汽在驱动转子转动的时候，对转子的稳定性的要求很高，转子所能够承受的载荷也需要通过检测得到，因为转子转动中带来的振动会影响汽轮机的汽封主体，从而影响汽封机的稳定性。目前，现有技术中并没有专门用于检测该数据的设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种汽轮机试验装置，其具有检测汽封机工作时转子所能承受的载荷的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种汽轮机试验装置，包括主轴、驱动主轴旋转的驱动装置、与主轴转动连接的汽封机主体；汽封机主体包括相互扣合形成密封腔室的上盖板、下盖板，所述上盖板和下盖板体上设有若干进气孔；还包括机架、与主轴转动连接且将主轴悬挂至机架上的汽封机主体悬挂装置；还包括与进气孔相连且给汽封机主体内部提供蒸汽驱动主轴旋转的汽缸；还包括设于上盖板、下盖板上用于在汽缸输入动力时检测汽封机主体振频的检测装置。

通过采用上述技术方案，汽轮机试验装置启动时，驱动装置驱动主轴转动，主轴的转速可以提升至与汽轮机实际工作时的转速一致，再由汽缸将蒸汽输送至汽封机主体内，模拟汽轮机实际工作情况，汽缸输入的蒸汽与旋转中的主轴相互冲击产生阻挡主轴输出旋转的阻力，主轴在阻力的作用下产生振动，检测装置可以实时该振动的数据；汽封机主体悬挂装置可将汽封机主体悬浮，测试更为灵敏。

进一步设置：所述上盖板和下盖板的边沿设有相互贴合的上支耳和下支耳，所述汽封机主体设有连接部扣合至上支耳和下支耳上，所述汽封机主体悬挂装置与连接部连接。

通过采用上述技术方案，汽封机主体分为上盖板、下盖板，方便主轴套设至两者之间进行工作测试，汽封机主体的上盖板、下盖板贴合处延伸出一个可供受力的连接部，方便汽封机主体悬挂装置安装。

进一步设置：所述汽封机主体悬挂装置包括连接至连接部上的第一纵向弹性装置、第二纵向弹性装置和横向弹性装置，所述第一纵向弹性装置与机架上侧相连，所述第二弹性装置与机架下侧相连，所述横向弹性装置与机架侧壁相连。

通过采用上述技术方案，汽封机主体通过连接部与各个弹性装置的配合固定至机架上，利用各个弹性装置的弹性性能，使汽封机主体处于悬挂状态，提高测试的灵敏度。

进一步设置：所述第一纵向弹性装置与第二纵向弹性装置在连接部上下两侧对称设置，所述第一纵向弹性装置包括套筒和与套筒螺纹连接的第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆上均设有自锁螺母，所述套筒侧壁上开设有通槽。

通过采用上述技术方案，通过调节螺杆来调节弹性装置与连接部的连接状态，从而达到调整汽封机主体高度的目的，通过设置通槽可以观察螺杆旋入套筒的深度，方便调试弹性强度。

进一步设置：所述机架的竖向侧壁上设有勾部，所述第一纵向弹性装置包括与连接部连接的第一弹性件，所述第一螺杆上设有与第一弹性件连接的第二卡环，所述第二螺杆上设有勾部套接的第三卡环。

通过采用上述技术方案，第一螺杆和第二螺杆可以于套筒内转动调整长度，从而使弹性件预先被拉伸，形成一定的弹性张力。

进一步设置：所述横向弹性装置包括与连接部连接的第二弹性件、位于机架上与第二弹性件连接的第一卡环。

通过采用上述技术方案，第二弹性件在水平方向上对连接部进行连接固定，与第一弹性件共同协作形成多方向的张力控制，保证具有弹性对其缓冲。

进一步设置：所述主轴转动连接处设有密闭腔室，所述密闭腔室连接有润滑冷却系统，所述润滑冷却系统包括循环油液的油站，所述油站包括向密闭腔室供油的进油管、运输密闭腔室流出的油液的出油管。

通过采用上述技术方案，汽轮机试验装置启动时，主轴转动连接处高度旋转产生高温，油站通过进油管向密闭腔室供油，油液润的循环使转动处生产的热量进行热交换，密闭腔室内循环的油液起到冷却和润滑的作用。

进一步设置：所述汽封机主体包括汽封、转子轴承，所述转子轴承连接在主轴上，所述汽封位于汽封机主体与转子轴承之间，所述汽封与转子轴承间隙设置。

通过采用上述技术方案，汽封机试验装置启动时，蒸汽进入到汽封机主体，流经汽封与转子轴承的间隙带动转子轴承转动，转子轴承相对主轴转动，汽封机主体振动。

进一步设置：所述汽封机主体悬挂装置两端对称设置有稳定主轴的第一平衡盘和第二平衡盘、连接主轴的第一主轴托架装置和第二主轴托架装置，所述第一平衡盘和第二平衡盘位于靠近汽封机主体悬挂装置的一侧。

通过采用上述技术方案，托架装置承托主轴，使主轴稳定工作，平衡盘抵消部分主轴转动时产生的轴向推力，进一步提升主轴转动的稳定性。

进一步设置：所述检测装置包括压力传感器、轴振探头、转速探头，所述检测装置处于汽封机主体上同一圆周面，所述压力传感器位于汽封机主体板体的顶部中心，所述轴振探头位于板体的中间部分并对称设置在压力传感器的两侧。

通过采用上述技术方案，检测装置规律分布于汽封机主体上，检测汽封机主体工作时，内部的主轴的振动对汽封机主体的影响情况。

综上所述，本发明具有以下有益效果：汽轮机试验装置在汽轮机的基础上增加驱动装置和检测装置，通过对汽轮机和电机相对运动的实时检测，收集汽轮机工作时进气位置与进气量的改变对汽封机主体的影响，通过调整方案获得不同试验数据，找到汽轮机工作的最佳方式。

附图说明

图1是实施例1用于体现汽轮机试验装置的结构示意图；

图2是实施例1用于体现悬挂装置的侧面结构示意图；

图3是实施例1中图2的a部放大结构示意图；

图4是实施例1中用于体现汽封机主体的剖面示意图；

图5是实施例1中图1的局部结构示意图；

图6是实施例1中用于体现悬挂装置的正面结构示意图。

图中，1、主轴；2、驱动装置；3、电机装置；31、电机；32、电机垫板；33、电机座架；34、联轴器；4、增速装置；41、增速器；42、增速器垫板；43、增速器座驾；5、转子联轴器；6、第一主轴托架装置；61、测量支架；62、主轴座架；63、主轴托架；64、调整垫板；7、第一平衡盘；8、汽封机主体悬挂装置；9、检测装置；91、压力传感器；92、转速探头；93、轴振探头；10、汽封机主体；101、上盖板；102、下盖板；103、上支耳；104、下支耳；11、转子轴承；12、弹性轴套；13、排气管；14、进气孔；15、汽封；16、连接部；17、螺钉；18、第一纵向弹性装置；181、第一弹性件；19、第二纵向弹性装置；20、横向弹性装置；201、第二弹性件；21、杆件；211、套筒；212、第一螺杆；213、第二螺杆；214、自锁螺母；215、第三卡环；216、第二卡环；217、第一卡环；221、汽缸；222、输气管；23、机架；24、勾部；25、第二平衡盘；26、第二主轴托架装置；27、润滑冷却系统；271、油站；272、进油管；273、出油管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种汽封机主体试验装置，如图1所示，包括主轴1、机架23、驱动主轴1转动的驱动装置2、与主轴1转动连接且将主轴1悬挂至机架23上的汽封机主体悬挂装置8。

如图1所示，驱动装置2包括与主轴1联动的电机31和固定电机31的安装座，安装座包括电机垫板32、电机座架33，电机31与主轴1之间设有联动两者的联轴器5，联轴器5连接电机31的输出轴和主轴1，电机31提供动力驱动主轴1转动，电机垫板32起到减振的作用，改善工作环境。

如图2所示，汽封机主体悬挂装置8包括汽封机主体10，汽封机主体10包括弧形设置的上盖板101和下盖板102，上盖板101和下盖板102的边沿还设有相互贴合的上支耳103和下支耳104，上盖板101和下盖板102的边沿还设有连接部16，连接部16呈“u”型设置，连接部16扣合至上支耳103和下支耳104上，上支耳103和下支耳104的上下两侧具有螺纹孔，通过螺栓将连接部16固定至上支耳103和下支耳104上。

如图2所示，汽封机主体悬挂装置8包括连接至汽封机主体10的侧边的第一纵向弹性装置18、第二纵向弹性装置19和横向弹性装置20，第一纵向弹性装置18连接至机架23的上侧,与第二纵向弹性装置19连接至机架23的下侧，横向弹性装置20连接至机架的侧壁上。

如图2、图3所示，机架23的竖向侧壁上设有勾部24，第一纵向弹性装置18包括杆件21、与连接部16连接的第一弹性件181,杆件21包括套筒211和与套筒211螺纹连接的第一螺杆212和第二螺杆213，第一螺杆212和第二螺杆213可以于套筒211内调节长度，为确保调节后为位置相对固定，第一螺杆212和第二螺杆213上均设有自锁螺母214。第一螺杆212上设有与第一弹性件181连接的第二卡环216，拉伸弹簧的端部勾住第二卡环216内实现限位，第二螺杆213上设有勾部24套接的第三卡环215，第三卡环215与机架23在竖向方向上连接固定，套筒211的侧壁上开设有通槽,第一螺杆212和第二螺杆213可以观察内部情况，方便调整第一螺杆212和第二螺杆213的相对位置，第二纵向弹性装置19与第一弹性装置18在连接部16上下两侧对称设置。

横向弹性装置20包括与连接部16连接的第二弹性件201、位于机架23上与第二弹性件201连接的第一卡环217。第二弹性件201也为拉伸弹簧，连接部16与机架23侧边连接有第二弹性件201，在水平方向上具有弹性回复量，带有的弹性使其具有一定的张力，配合第一纵向弹性装置18和第二纵向弹性装置19实现汽封机主体10在各个方向上均受张力控制。

如图1和4所示，主轴1穿过汽封机主体10，汽封机主体10包括通过弹性轴套12固定在主轴1上的转子轴承11，弹性轴套12通过螺钉17固定在转子轴承11上，转动过程中起减少主轴1和转子轴承11磨损的作用，上盖板101和下盖板102板体设有间隔排布的进气孔14，板体内侧嵌设有汽封15，汽封15设置为多段结构的高低齿汽封15，每段由4到8个汽封环组成，相邻两段之间设置汽室，汽封15与转子轴承11间隔设置，上盖板101、下盖板102两端对称设置有排气管13。

汽封机主体悬挂装置8两端对称设置有第一平衡盘7、第一主轴托架装置6和第二平衡盘25、第二主轴托架装置26，第一平衡盘7、第一主轴托架装置6位于汽封机主体悬挂装置8和电机装置3之间，第一平衡盘7靠近汽封机主体悬挂装置8，第一平衡盘7、第二平衡盘25用来抵消一部分主轴1转动时产生的轴向推力，第一主轴托架装置6、第二主轴托架装置26均设有测量支架61、主轴托架63、调整垫板64、主轴座架62，测量支架61用于测量主轴1的水平状态，配合机架23和连接部16调整主轴1的位置状态，主轴座架62与调整垫板64提供测量支架61与主轴托架63的工作平台。

如图5所示，主轴1转动连接处设有密闭腔室，密闭腔室与主轴1通过合金轴承连接，密闭腔室连接有润滑冷却系统27，润滑冷却系统27外设有油站271，油站271设有进油管272、出油管273，油站271泵出的油液通过进油管272流入密闭腔室顶部，使合金轴承相对主轴1的转动部位得到润滑，并降低合金轴承高速转动时产生的温度，油液通过位于密闭腔室底部的出油管273流出，带走合金轴承转动时磨损的金属微粒。

如图4和6所示，汽封机主体10下方设有汽缸221，汽缸221通过输气管222连接到进气孔14，汽缸221启动时缸内水沸腾产生蒸汽，蒸汽通过输气管222输入到汽封机主体10内，通过汽封15与转子轴承11的间隙流经上盖版101、下盖板102与转子轴承11之间，带动转子轴承11转动，使转子轴承11相对电机31转动，达到模拟汽轮机试验装置工作状态下汽封机主体10内部工作状态的效果，蒸汽推动转子轴承11转动后通过排气管13排出。输气管222连接的进气孔14不同，蒸汽进入汽封机主体10的位置不同，转子轴承11相对主轴1产生的振动效果具备差异。

汽封机主体10的上盖板101和下盖板102的板体上对称设有检测装置9，检测装置9处于同一圆周面，包括压力传感器91、转速探头92、轴振探头93，压力传感器91位于弧形板体的顶部中心，用来检测汽封机主体10内部通入蒸汽时的压力状态，轴振探头93位于弧形板体的中间部分并对称设置在压力传感器91的两侧，用来检测转子轴承11相对主轴1转动时汽封机主体10的振动状态，靠近上盖板101与下盖板102贴合面的板体两侧对称设有转速探头92，转速探头92同样设置在弧形板体的中间部位，检测装置规律分布于汽封机主体上，检测汽封机主体工作时，内部的主轴的振动对汽封机主体的影响情况。

汽封机主体试验装置工作原理如下：

根据要求选择不同型号的电机31，调节电机垫板32高度，通过第一主轴托架装置6和第二主轴托架装置26的测量支架61校准，使电机31与主轴1同心连接，根据要求将汽缸221输气管222连接到不同位置或不同排列组合的进气孔14上，暂不使用的进气孔14用带盖帽的螺母旋紧。

启动电机31，电机31驱动主轴1转动，经过联轴器5、增速器41、转子联轴器5的加固连接和加速之后，主轴1位于汽封机主体10内的部分开始转动，启动汽封机主体悬挂装置8下方的汽缸221，汽缸221产生气体输送到汽封机主体10内，气体通过汽封15与转子轴承11的间隙流向排气管13，同时带动转子轴承11转动，设置在主轴1上靠近汽封机主体10两端的平衡盘抵消一部分主轴1的轴向推力，汽缸221输入的蒸汽与旋转中的主轴1相互冲击产生阻挡主轴1输出旋转的阻力，主轴1在阻力的作用下产生振动，检测装置9可以实时该振动的数据。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。