[其他]渦輪機(jī)葉片振動(dòng)探測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85107694
• 申請日: 1985-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN85107694A
• 公開（公告）日: 1986-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·克里桑格奧·魯昂格
• 申請（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 主分類號(hào): G01H1/12
• 分類號(hào): G01H1/12;G01H1/14
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 趙蓉民

本發(fā)明涉及到一個(gè)葉片振動(dòng)探測裝置，該裝置用于探測轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)葉柵中葉片的振動(dòng)，特別是用于渦輪機(jī)一個(gè)或幾個(gè)葉柵中選定葉片的尖端位移的測量。

輪機(jī)或相似的機(jī)器，有一個(gè)或多個(gè)葉柵，每個(gè)葉柵具有許多與轉(zhuǎn)軸構(gòu)件相連的沿徑向配置的葉片。一個(gè)典型的葉片具有復(fù)雜的形狀，這將導(dǎo)致多重的振動(dòng)模式。如果在其中的一個(gè)或幾個(gè)模式中，葉片本身自然諧振與機(jī)器額定轉(zhuǎn)速相符，從而發(fā)生共振，那么這個(gè)葉片的振動(dòng)范圍就有可能使葉片尖端振動(dòng)超出其正常位置。當(dāng)這種振動(dòng)超過一定程度時(shí)，葉片中將產(chǎn)生有害的應(yīng)力。如果這種情況沒有被探測出和糾正，這個(gè)葉片最終可能發(fā)生斷裂，導(dǎo)致代價(jià)極高的機(jī)器被迫停止運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，這個(gè)問題應(yīng)當(dāng)解決。

為此，葉片在投入現(xiàn)場運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行超振動(dòng)測試，這樣，可以在機(jī)器投入在線運(yùn)行前作出必要的設(shè)計(jì)上的改動(dòng)。

對于那些已運(yùn)行的機(jī)器來說，葉片振動(dòng)的監(jiān)測極為重要，因?yàn)椴煌瑝毫蜏囟葪l件能改變?nèi)~片的共振。此外，還存在非共振性振動(dòng)的可能，已知的如顫振，如果過度的顫振，也可能產(chǎn)生應(yīng)力斷裂。

一個(gè)廣泛用來測試葉片超振動(dòng)的方法是使用各種探測器，象固定在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片上的應(yīng)變片。探測器的信號(hào)通過固定在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同部位的微型變送器傳送到機(jī)器外部的分析儀。

雖然這種配置提供了高度精確的結(jié)果，但由于機(jī)器內(nèi)部可容納的變送器數(shù)目有限，所以這種方法局限于在任何時(shí)候，只有葉片的一個(gè)特定部分能被測試。因此要測試所有的葉片時(shí)，每測試一個(gè)新的葉片組，就要求停止機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，把探測器固定在相應(yīng)的位置。變送器甚致就是電池的價(jià)錢也異常昂貴，因?yàn)樗鼈儽仨毺貏e地設(shè)計(jì)，以承受汽輪機(jī)內(nèi)部極為不利的環(huán)境。昂貴的設(shè)備加上人工費(fèi)用，使許多電廠經(jīng)營者不愿使用這種測試方法。

為了避免這樣高的費(fèi)用，另一種測試方法使用永久安裝的，非接觸的貼近（葉柵）的探測器，以測定葉片尖端的運(yùn)動(dòng)。其中許多系統(tǒng)用于確定被測葉片的位置，它們通過一個(gè)參考點(diǎn)來觀測葉片是否偏離了原定的已知安裝位置。另一些系統(tǒng)則在葉片轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，測定兩葉片間的距離是否在一些部位有改變。

本發(fā)明的裝置是一種使用多元非接觸式探測器的裝置，并且在探測器失調(diào)的情況下，可以加以校準(zhǔn)。這種校準(zhǔn)連同一個(gè)新穎的探測裝置使我們獲得一個(gè)高度可靠的極為精密的系統(tǒng)，并可得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明，在一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器中，測定轉(zhuǎn)動(dòng)葉柵中一個(gè)葉片振動(dòng)的探測裝置，包括：安置在上述葉柵周圍的多元探測器，每一個(gè)探測器提供有關(guān)葉片間距的輸出信號(hào);信號(hào)處理線路，它響應(yīng)所述探測器的輸出信號(hào)，并提供對應(yīng)的探測器脈沖信號(hào);選擇要監(jiān)測的特定葉片的設(shè)備;依次對所有上述選定葉片在通過相應(yīng)探測器時(shí)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行組合的線路，它能導(dǎo)出一個(gè)被調(diào)制為上述選定葉片的振動(dòng)函數(shù)的脈沖序列信號(hào);還有包括調(diào)頻（FM）檢測器的檢測線路，用以使上述脈沖序列信號(hào)解調(diào)，從而得到一個(gè)葉片振動(dòng)的指示信號(hào)。

為方便起見，汽輪機(jī)葉柵中單個(gè)葉片的監(jiān)測，包括等距分布在葉柵外圍的多元探測器。每個(gè)探測器在一個(gè)葉片經(jīng)過時(shí)，將提供一個(gè)輸出信號(hào)。信號(hào)處理線路將每個(gè)探測器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的窄脈沖信號(hào)。操作員將要進(jìn)行監(jiān)測的葉片送入一個(gè)葉片選擇電路，同時(shí)提供一個(gè)裝置，它可以在葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，將選定的葉片經(jīng)過每個(gè)探測器時(shí)產(chǎn)生的所有探測脈沖信號(hào)進(jìn)行組合。組合輸出是被調(diào)制為葉片振動(dòng)函數(shù)的脈沖序列信號(hào)，在無任何葉片振動(dòng)時(shí)，脈沖是均勻分布的，脈沖序列信號(hào)被頻率解調(diào)，這種解調(diào)的結(jié)果，可用來確定葉片的振動(dòng)。

現(xiàn)就以實(shí)例參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述：

圖1是一個(gè)渦輪機(jī)葉柵的簡化軸向視圖，標(biāo)明了各種探測器所在的位置;

圖2是圖1中一部分的側(cè)視圖，它標(biāo)明了各個(gè)探測器的部位;

圖3是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的方框圖;

圖4是更詳細(xì)地說明圖3各部分的方框圖;

圖5A至5D，可以幫助理解圖4電路的工作情況;

圖6A說明在沒有任何葉片振動(dòng)條件下，葉柵旋轉(zhuǎn)一圈，探測器的輸出信號(hào)。圖6b指示有兩個(gè)探測器失調(diào)條件下，探測器的各個(gè)輸出;

圖7是指示探測器輸出信號(hào)處理電路的方框圖;

圖8A至8B是圖7中一部分工作時(shí)的波形圖;

圖9是進(jìn)一步說明圖3中探測電路的方框圖;

圖10A和10B顯示出可以在圖9電路中見到的可能波形;

圖11是圖3應(yīng)用設(shè)備的一種圖形;

圖12是本發(fā)明的另一種實(shí)例;

圖13是如圖1樣的軸向視圖，說明一種減少所用的探測器數(shù)目的一種布局。

其他各部分的特點(diǎn)參照一些各種的類似部分。