[發明專利]汽輪發電機組軸承座相對標高測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202010363605.2
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111442750B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王文飆;薛建明;譚銳;何新榮;董月紅
• 申請（專利權）人: 國電科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G01C5/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 姜曉鈺

本發明提供一種汽輪發電機組軸承座相對標高測量裝置和方法，所述裝置包括：安裝叉臂，安裝叉臂固定安裝于汽輪發電機組的第一軸承座上；支撐件，支撐件固定安裝于汽輪發電機組的第二軸承座上；測量臂，測量臂的一端可旋轉地連接于安裝叉臂上，測量臂的另一端由支撐件的頂部自由支撐，其中，測量臂旋轉至任意角度時均與汽輪發電機組的轉子轉軸處于同一豎直平面內；傾角傳感器，傾角傳感器安裝于測量臂上，傾角傳感器用于檢測測量臂的傾角。本發明測量簡單方便，靈敏度、準確度和安全性均較高，并適用于長期連續監測軸承座相對標高的變化情況。

技術領域

本發明涉及工程測量技術領域，具體涉及一種汽輪發電機組軸承座相對標高測量裝置和一種汽輪發電機組軸承座相對標高測量方法。

背景技術

大型汽輪發電機組是火力發電廠的核心設備，是汽輪機和發電機兩大設備的統稱。其中汽輪機為原動機，主要由汽缸及轉子構成，鍋爐產生的高溫高壓蒸汽在汽缸中流動，經過安裝于汽缸上的靜葉流道，將蒸汽的熱能及壓力能轉變為動能，高速沖擊其后安裝于轉子上的動葉片，帶動轉子高速旋轉。發電機轉子與汽輪機轉子通過聯軸器軸向連接，同步轉動，在發電機中通過電磁感應，將轉子的旋轉動能轉化為電能。

隨著機組功率的增大，蒸汽的壓力、溫度及隨之升高，流量隨之增大，現代汽輪發電機組均根據蒸汽的壓力及溫度分為多個汽缸。一般可分為高壓缸、中壓缸及低壓缸，低壓缸出口則連接凝汽器，安裝于廠房臺板及基礎。相應的轉子也稱為高壓轉子、中壓轉子及低壓轉子，與發電機轉子共同組成軸系，各轉子的徑向載荷由相應的支撐軸承承擔。支撐軸承座中分面與其水平安裝基準面的垂直高度在工程中稱之為軸承座的絕對標高，而各軸承座之間絕對標高的差值則稱為相對標高，直接決定了汽輪發電機組軸系與汽缸的同心度及各支撐軸承的載荷分布，需根據轉子的撓曲線及各軸承的承載量進行調整，保證汽輪發電機組的軸系與汽缸同心狀態及各軸承在設計的載荷范圍內工作，否則可能會導致轉子與汽缸碰摩或軸承工作條件破壞，出現潤滑油溫過高、振動增大等故障，影響機組安全穩定運行。

由于軸承座相對標高的調整需要對軸承座進行解體，所需工時較長，因此該工作都在停機檢修時進行，此時機組處于冷態，各汽缸都在相同的大氣壓下。在機組啟動時和運行后的熱態，各汽缸工作壓力相差巨大，如進入高壓缸的新蒸汽壓力為24Mpa，經過逐級做功，壓力和溫度逐步下降，低壓缸內處于真空狀態，最低絕對壓力一般約為5kPa，遠低于大氣壓。由于壓力降低，蒸汽比容增大，在相同的蒸汽流量下，低壓缸體積龐大，因此，在外界大氣壓作用下，相對于高中壓缸及發電機，低壓缸會下沉，處于低壓缸兩側的軸承座也會隨之下沉，軸承座的相對標高與冷態相比會發生較大變化。為保證軸承座的相對標高處于合理的范圍，需考慮冷熱態條件下軸承座相對標高的變化量，從而在冷態下進行補償。但軸承座相對標高的變化量受軸承座結構，低壓缸的形狀、機組廠房結構等條件的影響，難以進行理論計算，根據經驗預估則數值較為粗糙，需要較長周期的積累，為機組安全穩定運行帶來隱患，較為準確的方法一般采用現場測試進行確定。

以常見的高中壓合缸、一個低壓缸，一個發電機組成的汽輪發電機組進行分析，如圖1所示，1為汽輪機廠房框架結構、2為高中壓轉子、3為#1軸承、4為高中壓汽缸、5為高低壓至低壓導汽管、6為#2軸承、7為中低聯軸器、8為#3軸承、9為凝汽器、10為低壓轉子、11為低壓汽缸、12為#4軸承、13為低壓發電機聯軸器、14為#5軸承、15為發電機轉子、16為發電機靜子、17為#6軸承。其中，高中壓轉子2的徑向載荷由#1軸承3、#2號軸承6承擔，低壓轉子10的徑向載荷由#3軸承8、#4軸承12承擔，發電機轉子15的徑向載荷由#5軸承14、#6軸承17承擔。當低壓汽缸11下沉后，會連帶#3軸承8及4#軸承12下沉，因此相對于#2軸承6，#3軸承8的相對標高下降，相對于#5軸承14，#4軸承12相對標高下降。

目前汽輪發電機組軸承相對標高測量技術主要為基于連通管原理的方法，其工作原理及過程為：將兩個測量杯分別安裝于待測的兩個軸承座中分面上，測量杯底部通過連通管相連。測量前充入一定量的測量液體，考慮到現場的電氣絕緣，一般采用變壓器油，使測量液體充滿連通管，而兩個測量杯中液位處于中間位置附近，測量杯上部有開孔的上蓋，可保證測量杯與外界大氣保持連通。