Устройство для определения минимальной величины зазора между элементами ротора и корпуса проточной части турбомашины

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для диагностирования задеваний элементов ротора в проточной части турбомашины между ее подшипниковыми опорами, например, применительно к турбоагрегатам тепловой электростанции. Устройство согласно полезной модели выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков 6, 7 перемещений вала относительно опор 3, 4, причем пары датчиков 6, 7 установлены соответственно в четырех сечениях А, Б, В, Г по границам шеек вала 1 на торцах опор 3, 4 со взаимно перпендикулярным расположением датчиков 6, 7 каждой указанной пары, и все указанные датчики подключены к общему измерительному прибору или компьютеру для фиксации указанных перемещений вала 1 с последующей графической аппроксимацией мгновенной пространственной линии прогиба валопровода между опорами 3, 4 и вычислением по этой линии текущего значения минимального зазора между дисками 2 ротора и уплотнительными элементами 5 в проточной части корпуса турбоагрегата. Достигаемым техническим результатом заявляемой полезной модели является определение возможных задеваний элементов ротора в проточной части корпуса турбомашины между ее подшипниковыми опорами с использованием простых измерений практически в режиме «онлайн» и без необходимости установки каких-либо датчиков непосредственно на контролируемых элементах. 1 п. формулы, 3 ил.

Область использования

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для диагностирования задеваний элементов ротора в проточной части турбомашины между ее подшипниковыми опорами, например, применительно к турбоагрегатам тепловой электростанции (ТЭС).

Уровень техники

Известно устройство для измерения механического напряжения при контроле состояния деталей машин (RU 2305261, G01L 1/14, 2006 - аналог [1]). Данный аналог по назначению является довольно далеким, так как не учитывает специфики контроля состояния элементов ротора между подшипниковыми опорами и не сообщает о способах защиты от нежелательных задеваний элементов ротора о корпус, кроме того, аналог [1] основан на использовании тензометрических контактных датчиков, что связано с рядом практических эксплуатационных неудобств и может быть использовано только применительно к элементам, оборудованным такими датчиками.

Достигаемым техническим результатом заявляемой полезной модели является определение возможных задеваний элементов ротора в проточной части корпуса турбомашины между ее подшипниковыми опорами с использованием простых измерений практически в режиме «онлайн» и без необходимости установки каких-либо датчиков непосредственно на контролируемых элементах.

Как было показано выше, исследование существующего уровня техники не выявило прототипа, достаточно близкого к заявляемой полезной модели по назначению, общим признакам и достигаемому техническому результату, в связи с чем в дальнейшем изложении заявляемая полезная модель рассматривается как не имеющая прототипа.

Раскрытие полезной модели

Указанный выше технический результат обеспечивается тем, что устройство для определения величины минимального зазора между элементами ротора и корпуса в проточной части турбомашины между ее подшипниковыми опорами согласно полезной модели выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков перемещений вала относительно указанных опор, причем пары указанных датчиков установлены соответственно в четырех сечениях по границам шеек вала на торцах указанных подшипниковых опор со взаимно перпендикулярным расположением датчиков каждой указанной пары, и все указанные датчики подключены к общему измерительному прибору или компьютеру для фиксации указанных перемещений вала с последующей графической аппроксимацией мгновенной пространственной линии прогиба валопровода между указанными подшипниковыми опорами и вычислением по ней минимальной величины контролируемого зазора.

Краткое описание фигур чертежа

На фиг.1 схематически изображен в виде сбоку участок ротора в проточной части (в данном примере - турбоагрегата ТЭС) между двумя подшипниковыми опорами корпуса (статора), на которых установлены бесконтактные датчики перемещения вала согласно полезной модели; на фиг.2 - то же в виде сверху; на фиг.3 - поперечный вид с торца на одну из подшипниковых опор с установленной на ее торце парой бесконтактных датчиков.

Подробное описание полезной модели

Вал 1 ротора с дисками 2 турбоагрегата расположен между двумя смежными подшипниковыми опорами 3 и 4 не показанного на чертеже корпуса (статора), снабженного в зонах расположения облопаченных дисков 2 уплотнительными элементами 5. Для уменьшения паразитных протечек рабочей среды через уплотнения проточной части турбоагрегата кольцевой зазор 5 (фиг.1) между ободом каждого диска 2 и соответствующим уплотнительным элементом 5 должен быть минимальным, но достаточным по условию недопустимости задевания диска при его вращении за уплотнительный элемент 5. Устройство для определения величины указанного минимального зазора _мин выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков 6, 7 перемещений вала 1 относительно опор 3, 4. При этом пары указанных датчиков 6,7 установлены соответственно в четырех сечениях А, Б, В, Г по границам шеек вала 1 на торцах подшипниковых опор 3, 4 со взаимно перпендикулярным расположением датчиков каждой указанной пары (фиг.3). Все датчики 6, 7 подключены к общему измерительному прибору или компьютеру (не показаны). Бесконтактные датчики 6, 7 могут быть выбраны любого известного типа, например, вихретоковые.

Работа устройства

Устройство согласно полезной модели работает следующим образом. При включенном приборе, например, подключенном к парам бесконтактных датчиков 6, 7 компьютере, на его дисплее отображается графическая аппроксимация мгновенной пространственной линии прогиба вала 1 (фиг.1, 2) между подшипниковыми опорами 3, 4, сразу дающая наглядное представление о характере прогиба вала 1 относительно указанных опор 3,4 и ожидаемых зазорах между контролируемыми элементами 2, 5. На фиг.1 видны вертикальные сдвиги S_1В , S_2B и вертикальные углы _1В, _2В отклонения осей X₁ и Х₂ вала 1 от первоначальных направлений, а на фиг.2 - соответствующие величины S_1Г, S_2г и _1Г, _2Г в горизонтальной плоскости. С помощью вычислительной программы на основе известных зависимостей теоретической механики и теории сопротивления материалов процессор измерительного прибора или компьютера по заданным геометрическим параметрам ротора и статора в проточной части турбоагрегата и показаниям датчиков 6, 7 практически мгновенно выдаст требуемые результаты о текущем значении _мин в удобной для использования форме.

Устройство для определения величины минимального зазора между элементами ротора и корпуса в проточной части турбомашины между ее подшипниковыми опорами, характеризующееся тем, что оно выполнено в виде четырех пар бесконтактных датчиков перемещений вала относительно указанных опор, причем пары указанных датчиков установлены соответственно в четырех сечениях по границам шеек вала на торцах указанных подшипниковых опор со взаимно перпендикулярным расположением датчиков каждой указанной пары, и все указанные датчики подключены к общему измерительному прибору или компьютеру для фиксации указанных перемещений вала с последующей графической аппроксимацией мгновенной пространственной линии прогиба валопровода между указанными подшипниковыми опорами и вычислением по ней минимальной величины контролируемого зазора.