專利名稱：基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于轉(zhuǎn)軸的具有多跨多支撐模式的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，尤其涉及一種基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的具有多跨多支撐模式的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置。
背景技術(shù)：
軸承是汽輪發(fā)電機(jī)組等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要部件，起著支撐轉(zhuǎn)軸的重要作用，對(duì)于機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要。大量的理論研究和工程實(shí)踐表明，軸承所承受的載荷直接影響軸承工作狀況軸承載荷過重，軸承容易出現(xiàn)瓦溫高、烏金碎裂、碾瓦等故障；軸承載荷過輕，容易出現(xiàn)油膜渦動(dòng)和油膜振蕩等故障。這兩種情況下，軸系都會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，從而影響機(jī)組安全運(yùn)行。隨著機(jī)組向大型化方向發(fā)展以及現(xiàn)代電力工業(yè)對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的要求越來越高，識(shí)別軸承載荷、分析軸承工作狀況，并在此基礎(chǔ)上在機(jī)組安裝和檢修時(shí)對(duì)軸承載荷分配進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整就顯得越來越重要。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系通常是由多根轉(zhuǎn)子(2個(gè)或2個(gè)以上)所組成的軸系，其上含有 3個(gè)和3個(gè)以上的軸承，這是一個(gè)靜不定系統(tǒng)，各軸承所承受的載荷無法直接求出。軸承所承受的載荷與各軸承之間的安裝標(biāo)高等因素直接相關(guān)，影響因素眾多，很難準(zhǔn)確計(jì)算出來。目前所采用的測試方法主要有三種(1)在軸承底部打孔，安裝油壓傳感器，由實(shí)測軸承油膜壓力反推，這種方法的準(zhǔn)確度取決于軸承計(jì)算分析模型的準(zhǔn)確性以及油膜壓力測量位置、測試方法等，影響因素和不確定因素很多，工程實(shí)踐表明，這種方法的識(shí)別誤差較大； (2)在軸承座底部安裝力傳感器測試軸承載荷，由于軸承座底部面積較大，測量時(shí)需要在軸承座底部4個(gè)角上都安裝力傳感器，將軸承座“托”起來，這種方法改變了軸承座底部接觸狀態(tài)和軸系校中狀態(tài)，與實(shí)際工作狀況不符；(3)頂舉法在軸承附近轉(zhuǎn)軸正下方安裝千斤頂，轉(zhuǎn)軸正上方安裝百分表，測試千斤頂不同頂舉力下百分表讀數(shù)，由此求出軸承載荷。為了能準(zhǔn)確求出軸承載荷，這種方法要求千斤頂必須將軸頂起一段距離，即將軸承“托”空。但是，由于軸承間隙通常很小，大多在0. 2mnT0. 5mm之間，頂舉時(shí)很容易碰到上部軸瓦，從而產(chǎn)生一個(gè)來自于上瓦的、額外的反作用力，導(dǎo)致結(jié)果誤差較大。而且，這種方法一次只能對(duì)一個(gè)軸承進(jìn)行試驗(yàn)，無法同時(shí)求出各軸承載荷。此外，上述三種方法都無法求出軸承水平方向上所承受的載荷。因此，研究一種新的軸承載荷測試識(shí)別裝置就顯得很重要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，測試結(jié)果可以較為真實(shí)地反映軸系載荷分布情況。本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，包括應(yīng)變測量裝置、應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置和中央處理單元，所述應(yīng)變測量裝置和應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置分別用于設(shè)置在轉(zhuǎn)軸表面的每兩個(gè)軸承之間，應(yīng)變測量裝置的信號(hào)輸出端通過應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接。[0006]所述的應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置包括無線發(fā)射裝置和無線接收裝置，應(yīng)變測量裝置的信號(hào)輸出端與無線發(fā)射裝置的信號(hào)輸入端連接，無線發(fā)射裝置與無線接收裝置無線通信，無線接收裝置的信號(hào)輸出端與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接。所述的應(yīng)變測量裝置為應(yīng)變片，在每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的任一直徑兩端均設(shè)置有應(yīng)變片。在每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的任一直徑兩端各設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)變片，每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成全橋測式模式。由于在不同的軸承載荷狀態(tài)下，汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)軸彈性變形不同，各點(diǎn)應(yīng)變和應(yīng)力分布情況不同，所以本實(shí)用新型通過測試轉(zhuǎn)軸不同截面處的應(yīng)變信號(hào)，了解轉(zhuǎn)軸應(yīng)力分布情況，識(shí)別出軸承載荷，幫助分析危險(xiǎn)截面，由所識(shí)別出的軸承載荷可以分析汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各軸承工作狀態(tài)，進(jìn)而幫助判斷軸承瓦溫高、碾瓦、碎瓦、失穩(wěn)、振動(dòng)大等故障原因，并可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析軸系校中情況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)能夠同時(shí)識(shí)別出軸系各軸承載荷，無須針對(duì)每一個(gè)軸承進(jìn)行；(2)不僅可以求出軸承垂直方向上的載荷，也可以求出水平方向上的載荷，兩個(gè)方向上的載荷可以同時(shí)求出；(3)測試時(shí)軸系所處狀態(tài)即為軸系實(shí)際工作狀態(tài)，無須在軸承座底部布置測力計(jì)和在軸瓦內(nèi)表面打孔布置油壓傳感器等，測試結(jié)果可以較為真實(shí)地反映軸系載荷分布情況。(4) 一次測試大約只需10分鐘即可完成，具有快速、方便特點(diǎn)，有效地幫助技術(shù)人員開展汽輪發(fā)電機(jī)組等旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作。

圖1為本實(shí)用新型的測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為軸系應(yīng)變片所處角度定義和全橋應(yīng)變片布置方式圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是以某600MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系為例，進(jìn)行基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的軸承載荷識(shí)別分析，如圖1所示，軸系上設(shè)置有高壓缸1、第一低壓缸3、第二低壓缸5、軸承9、聯(lián)軸器6、發(fā)電機(jī)7和勵(lì)磁機(jī)8。本實(shí)用新型的軸承載荷識(shí)別裝置包括應(yīng)變片2、應(yīng)變信號(hào)無線發(fā)射裝置4、應(yīng)變信號(hào)無線接收裝置和中央處理單元，在每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的任一直徑兩端各設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)變片2，截面上的4四個(gè)應(yīng)變片采用應(yīng)變測量理論中的全橋測試模式，是應(yīng)變的一種標(biāo)準(zhǔn)測量電路。四個(gè)應(yīng)變片2的信號(hào)輸出端與各應(yīng)變信號(hào)無線發(fā)射裝置4的信號(hào)輸入端連接，各應(yīng)變信號(hào)無線發(fā)射裝置4的信號(hào)輸出端均與應(yīng)變信號(hào)無線接收裝置的信號(hào)輸入端無線連接，應(yīng)變信號(hào)無線接收裝置的信號(hào)輸出端與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接。所述的中央處理單元采用計(jì)算機(jī)。使用本實(shí)用新型時(shí)，首先在轉(zhuǎn)軸上劃分刻度以每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的頂點(diǎn)為0°，底點(diǎn)為180°，順轉(zhuǎn)動(dòng)方向兩側(cè)水平位置分別為90°和270°，軸系各應(yīng)變測量所處角度必須采用如上述所示同一個(gè)角度定義，如圖2所示；然后在汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)軸每兩個(gè)軸承之間黏貼應(yīng)變片，即從最左端開始，每跨過1個(gè)軸承，在轉(zhuǎn)軸表面黏貼應(yīng)變片，
4如圖1所示。每一應(yīng)變測量截面處的應(yīng)變片采用應(yīng)變測量理論中的全橋測試模式測試截面應(yīng)變，即圓周表面0°和180°處各布置兩片應(yīng)變片，橫截面上的4個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成應(yīng)變的一種標(biāo)準(zhǔn)測量電路，如圖2所示。將每個(gè)應(yīng)變信號(hào)無線發(fā)射裝置固定到每個(gè)應(yīng)變測量截面附近，將該截面處4個(gè)應(yīng)變片的輸出信號(hào)端接至應(yīng)變信號(hào)無線發(fā)射裝置的信號(hào)輸入端，將無線信號(hào)接收裝置的信號(hào)輸出端與測量用計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行測量各測量點(diǎn)的應(yīng)變信號(hào)。盤動(dòng)轉(zhuǎn)軸，測量轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周過程中0°標(biāo)記旋轉(zhuǎn)到0°、90°、180°和270°時(shí)各應(yīng)變片輸出信號(hào)；為消除誤差，測試前可先將轉(zhuǎn)軸連續(xù)盤動(dòng)若干周，測試開始后，以若干周內(nèi)的平均值作為相應(yīng)角度處應(yīng)變輸出信號(hào)值。計(jì)算機(jī)接收到應(yīng)變輸出信號(hào)值后進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，并且建立計(jì)算分析模型，最后求出軸承的水平載荷和垂直載荷，能夠有效地幫助技術(shù)人員開展汽輪發(fā)電機(jī)組等旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作。
權(quán)利要求1.一種基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，其特征在于包括應(yīng)變測量裝置、應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置和中央處理單元，所述應(yīng)變測量裝置和應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置分別用于設(shè)置在轉(zhuǎn)軸表面的每兩個(gè)軸承之間，應(yīng)變測量裝置的信號(hào)輸出端通過應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，其特征在于所述的應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置包括無線發(fā)射裝置和無線接收裝置，應(yīng)變測量裝置的信號(hào)輸出端與無線發(fā)射裝置的信號(hào)輸入端連接，無線發(fā)射裝置與無線接收裝置無線通信， 無線接收裝置的信號(hào)輸出端與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，其特征在于所述的應(yīng)變測量裝置為應(yīng)變片，在每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的任一直徑兩端均設(shè)置有應(yīng)變片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，其特征在于在每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的任一直徑兩端各設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)變片，每兩個(gè)軸承之間的應(yīng)變測量截面的四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成全橋測式模式。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于轉(zhuǎn)軸應(yīng)變信號(hào)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承載荷識(shí)別裝置，包括應(yīng)變測量裝置、應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置和中央處理單元，所述應(yīng)變測量裝置和應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置分別用于設(shè)置在轉(zhuǎn)軸表面的每兩個(gè)軸承之間，應(yīng)變測量裝置的信號(hào)輸出端通過應(yīng)變信號(hào)傳輸裝置與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型通過測試轉(zhuǎn)軸不同截面處的應(yīng)變信號(hào)，了解轉(zhuǎn)軸應(yīng)力分布情況，識(shí)別出軸承載荷，幫助分析危險(xiǎn)截面，由所識(shí)別出的軸承載荷可以分析汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各軸承工作狀態(tài)，進(jìn)而幫助判斷軸承瓦溫高、碾瓦、碎瓦、失穩(wěn)、振動(dòng)大等故障原因，并可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析軸系校中情況。
文檔編號(hào)G01M13/04GK202101851SQ20112020845
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者劉靜宇, 張文濤, 郭玉杰 申請(qǐng)人:河南電力試驗(yàn)研究院