[發(fā)明專利]一種用于葉輪機(jī)械故障模擬及監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911132969.3
• 申請(qǐng)日: 2019-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110700901A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張繼旺;丁克勤;陳光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院
• 主分類號(hào): F01D21/00
• 分類號(hào): F01D21/00;F04D27/00
• 代理公司: 11457 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 李硯明

本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械故障模擬領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種用于葉輪機(jī)械故障模擬及監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、氣流激振裝置、葉輪、齒輪箱、第一電機(jī)以及實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座，所述壓縮機(jī)通過(guò)管道與儲(chǔ)氣罐連接，所述第一電機(jī)與齒輪箱的一端連接，所述齒輪箱的另一端與葉輪連接，所述葉輪正對(duì)于紊流模擬裝置，所述紊流模擬裝置為葉輪提供不同的紊流環(huán)境。本發(fā)明通過(guò)紊流模擬裝置對(duì)葉輪機(jī)械紊流的工況進(jìn)行模擬，并通過(guò)齒輪箱、軸承、葉輪等對(duì)葉輪機(jī)械不同的故障進(jìn)行模擬，另外針對(duì)葉輪機(jī)械主要部件傳子系統(tǒng)和葉片系統(tǒng)典型故障設(shè)置了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪機(jī)械故障模擬和典型故障監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械故障模擬領(lǐng)域，具體涉及一種用于葉輪機(jī)械故障模擬及監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置。

技術(shù)背景

大型葉輪機(jī)(煙氣輪機(jī)、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)組等)是石油、化工、冶金、能源等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。其轉(zhuǎn)子-葉片系統(tǒng)作為透平系統(tǒng)的核心部件，多承載易燃易爆、有毒有害、易腐蝕等介質(zhì)，工作在大功率、高轉(zhuǎn)速、高溫、高壓等復(fù)雜惡劣環(huán)境下，一旦發(fā)生故障，輕則造成設(shè)備損壞停機(jī)，重則導(dǎo)致整套裝置甚至整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成災(zāi)難性的環(huán)境污染和惡劣的社會(huì)影響。因此研究葉輪機(jī)轉(zhuǎn)子-葉片系統(tǒng)故障機(jī)理和故障特征，以及有效的監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)預(yù)防葉輪機(jī)系統(tǒng)發(fā)生重特大事故有重要的作用。

目前國(guó)內(nèi)有科研機(jī)構(gòu)和高校設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了葉輪機(jī)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這些實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠模擬葉輪機(jī)械的部分故障，主要是傳動(dòng)系統(tǒng)故障，但依然存在許多不足。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡(jiǎn)化為不同形式的盤(pán)軸結(jié)構(gòu)，與葉輪機(jī)實(shí)際相差較大；實(shí)驗(yàn)臺(tái)僅能模擬葉輪系統(tǒng)部分故障，主要集中在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)葉片進(jìn)行主動(dòng)紊流干擾模擬及其振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)；同時(shí)由于葉輪機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行工況多變(變轉(zhuǎn)速、變負(fù)載)，導(dǎo)致對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的有效信息監(jiān)測(cè)難。

因此，亟須一種能夠準(zhǔn)確模擬葉輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)故障、紊流干擾、變轉(zhuǎn)速條件下的葉片故障等以及適用于變工況下的葉輪機(jī)械的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在內(nèi)的試驗(yàn)臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于葉輪機(jī)械故障模擬及監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置，其具體技術(shù)方案如下：

一種用于葉輪機(jī)械故障模擬及監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、氣流激振裝置、葉輪、齒輪箱、第一電機(jī)以及實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座，所述壓縮機(jī)通過(guò)管道與儲(chǔ)氣罐連接，所述氣流激振裝置包括紊流模擬裝置、第二電機(jī)、傳動(dòng)連接件、旋轉(zhuǎn)接頭和氣體輸送管，所述氣體輸送管通過(guò)支撐軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座上，所述氣體輸送管的一端與紊流模擬裝置固定連接，另一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭與儲(chǔ)氣罐連接，所述儲(chǔ)氣罐與旋轉(zhuǎn)接頭之間還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，所述傳動(dòng)連接件固定安裝于氣體輸送管上，所述第二電機(jī)固定安裝于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座上且第二電機(jī)與傳動(dòng)連接件傳動(dòng)連接；所述第一電機(jī)與齒輪箱的一端連接，所述齒輪箱的另一端與葉輪連接，所述葉輪正對(duì)于紊流模擬裝置，所述紊流模擬裝置為葉輪提供不同的紊流環(huán)境。

進(jìn)一步的，所述紊流模擬裝置包括第一殼體和第二殼體，所述第一殼體的一端向外部凸起形成外部氣腔，另一端正對(duì)于葉輪形成出風(fēng)口；所述第二殼體包圍第一殼體的凸起部形成內(nèi)部氣腔，所述第二殼體的一端與第一殼體固定連接，另一端形成入風(fēng)口且與氣體輸送管固定連接；所述內(nèi)部氣腔與外部氣腔之間安裝有用于連通入風(fēng)口和外部氣腔的第一格柵，所述第一殼體凸起部的外側(cè)開(kāi)設(shè)有角度可調(diào)的縱向氣孔，所述第一殼體相對(duì)于出風(fēng)口的一側(cè)開(kāi)設(shè)有角度可調(diào)的橫向氣孔，所述橫向氣孔位于第二殼體與第一殼體的連接部至第一殼體的凸起部之間。

進(jìn)一步的，所述葉輪的外部安裝有葉輪護(hù)罩，所述葉輪護(hù)罩與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座固定連接且葉輪護(hù)罩與紊流模擬裝置可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，所述葉輪護(hù)罩的外側(cè)沿周向開(kāi)設(shè)有若干個(gè)均勻分布的傳感器安裝孔，所述傳感器安裝孔內(nèi)安裝有用于監(jiān)測(cè)葉片振動(dòng)光纖傳感器。

進(jìn)一步的，所述葉輪護(hù)罩上開(kāi)設(shè)有觀察孔，所述觀察孔內(nèi)安裝有透明玻璃。