本發(fā)明涉及汽輪發(fā)電機(jī)組，特別是汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度的在線測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)是熱力發(fā)電廠中的主要設(shè)備，承擔(dān)著將熱能轉(zhuǎn)化為電能的作用，其安全運(yùn)行對(duì)電廠有重要意義。對(duì)于設(shè)有頂軸油系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組，根據(jù)廠家要求，視機(jī)型不同，汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度一般在0.02mm～0.08mm之間，在汽輪發(fā)電機(jī)組頂軸油系統(tǒng)調(diào)整過程中測(cè)量轉(zhuǎn)子頂起高度是一個(gè)必不可少的過程，其測(cè)量數(shù)值的精度和大小關(guān)系到汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子、軸瓦及整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行，是汽輪發(fā)電機(jī)組頂軸油系統(tǒng)調(diào)整正常的依據(jù)。

目前頂軸油系統(tǒng)調(diào)整過程中，都采用在各軸承處架設(shè)百分表的方式來測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度，這種方式主要有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

A，百分表架設(shè)難度大。大多數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組廠家出于對(duì)安全等因素的考慮，轉(zhuǎn)子露出部分都很短，靠軸承處地方都比較窄，工作人員貼近軸承轉(zhuǎn)子處才能架設(shè)百分表；

B,安裝誤差較大。由于架設(shè)位置的地方有限，工作人員在架設(shè)百分表時(shí)不方便調(diào)整，在調(diào)整百分表過程中視線容易受阻，很難準(zhǔn)確判斷調(diào)整的力度和方向，導(dǎo)致安裝誤差大；

C,易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。由于是指針式表盤讀數(shù)，視角不同，讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生一定的偏差；

D,百分表在測(cè)量過程中的機(jī)械位移可能導(dǎo)致讀數(shù)失真。在測(cè)量過程中，由于百分表連接部件較多，各部件間易產(chǎn)生位移，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)失真。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度在線測(cè)量裝置及方法，解決目前汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度測(cè)量中表計(jì)安裝難度大、測(cè)量精度較低、讀數(shù)失真的難題，為頂軸油系統(tǒng)調(diào)整提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為汽輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行提供有利條件。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度在線測(cè)量裝置，包括振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器位于垂直于轉(zhuǎn)子軸線的平面內(nèi)，且分布在與轉(zhuǎn)子截面相割直線上，振動(dòng)傳感器與TSI卡件相連，TSI卡件與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連。

進(jìn)一步，振動(dòng)傳感器所在直線通過轉(zhuǎn)子軸心，或者振動(dòng)傳感器所在直線垂直于轉(zhuǎn)子表面。

一種汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度在線測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1)啟動(dòng)頂軸油泵前，記錄下軸承轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)原始電壓值：U_i0；

步驟2)啟動(dòng)頂軸油泵，調(diào)整頂軸油壓，當(dāng)油壓有變化時(shí)，記錄下此時(shí)的振動(dòng)信號(hào)電壓值U_i1，計(jì)算ΔU_i，

ΔU_i＝U_i1-U_i0；

步驟3)計(jì)算各軸承處轉(zhuǎn)子頂起高度h_i,

h_i＝kcΔU_i

式中，k是傳感器系數(shù)，c為角度系數(shù)。

角度系數(shù)c的定義為：振動(dòng)傳感器所在直線與平面內(nèi)(與轉(zhuǎn)子軸線垂直的那個(gè)平面)垂直方向的夾角θ的正割值，即c＝secθ。

一般情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)傳感器有兩個(gè)，假定振動(dòng)傳感器位于垂直于轉(zhuǎn)子軸線的笛卡爾平面坐標(biāo)系內(nèi)，且分別布置在x軸和y軸上，即x向振動(dòng)傳感器和y向振動(dòng)傳感器，同時(shí)笛卡爾平面坐標(biāo)系原點(diǎn)位于轉(zhuǎn)子截面內(nèi)。x向振動(dòng)傳感器及y向振動(dòng)傳感器與TSI(監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng))卡件相連，TSI(監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng))卡件與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連。

在上述假定情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度在線測(cè)量方法包括以下步驟：

步驟1)啟動(dòng)頂軸油泵前，記錄下軸承轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)原始電壓值：i表示軸承編號(hào)，每個(gè)軸承處有兩個(gè)傳感器，x表示x向振動(dòng)傳感器，y表示y向振動(dòng)傳感器；

步驟2)啟動(dòng)頂軸油泵，調(diào)整頂軸油壓，當(dāng)油壓有變化時(shí)，記錄下此時(shí)的振動(dòng)信號(hào)電壓值如式(1)中所示，分別計(jì)算

${\mathrm{\ΔU}}_i^x=U_{i1}^x-U_{i0}^x$

步驟3)計(jì)算各軸承處轉(zhuǎn)子頂起高度如式(2)中所示，

$h_i^x={\mathrm{kc}}_x{\mathrm{\ΔU}}_i^x$

式中，k是傳感器系數(shù)，c_x、c_y為角度系數(shù)，角度系數(shù)c_x、c_y計(jì)算公式見式(3)。

c_x＝secθ_x

c_y＝secθ_y 式(3)；

式中，θ_x、θ_y為振動(dòng)傳感器與轉(zhuǎn)子垂直方向的夾角，這里的轉(zhuǎn)子垂直方向是指位于上述笛卡爾坐標(biāo)平面內(nèi)，過原點(diǎn)的一條豎直方向的直線。

x向振動(dòng)傳感器測(cè)量x向振動(dòng)傳感器與轉(zhuǎn)子之間的間距，y向振動(dòng)傳感器測(cè)量y向振動(dòng)傳感器與轉(zhuǎn)子之間的間距。其中，為根據(jù)x向振動(dòng)傳感器測(cè)得的傳感器與轉(zhuǎn)子之間的間距變化推導(dǎo)出的轉(zhuǎn)子在垂直方向的位移變化量；為根據(jù)y向振動(dòng)傳感器測(cè)得的傳感器與轉(zhuǎn)子之間的間距變化推導(dǎo)出的轉(zhuǎn)子在垂直方向的位移變化量。需要說明的是，上述推導(dǎo)出的位移變化量是一個(gè)接近軸承實(shí)際頂起高度的近似值，但由于二者的差異小到可以忽略，因此認(rèn)為相等。實(shí)際測(cè)量時(shí)根據(jù)機(jī)組振動(dòng)傳感器安裝情況，自行確定最接近實(shí)際頂起高度的數(shù)值。

本發(fā)明可以取代傳統(tǒng)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度的裝置及方式，更方便的獲取更精確的數(shù)據(jù)。和傳統(tǒng)方式相比，有以下幾點(diǎn)有益效果：

A，安裝方便。本發(fā)明不需要到各軸承處架設(shè)百分表，而是使用汽輪發(fā)電機(jī)組本身的振動(dòng)探頭，只需將振動(dòng)信號(hào)接入采集設(shè)備即可，即裝即用；

B,測(cè)量精度高。本發(fā)明利用振動(dòng)傳感器，測(cè)量精度可以達(dá)到1μm，而傳統(tǒng)百分表測(cè)量精度為10μm；

C,不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械位移，數(shù)據(jù)可行度高。汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)探頭在安裝過程中進(jìn)行了嚴(yán)格的校驗(yàn)，采用螺絲固定，部件較少，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械部件之間的滑動(dòng)，測(cè)得的數(shù)據(jù)有較高的可行度；

D，節(jié)省人力。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)人對(duì)全部軸承處轉(zhuǎn)子頂起高度的監(jiān)測(cè)，而傳統(tǒng)測(cè)量方式要實(shí)現(xiàn)全部軸承頂起高度同時(shí)監(jiān)測(cè)通常需要六人以上，與傳統(tǒng)方式相比節(jié)省了人力，同時(shí)避免了人為讀數(shù)誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在線測(cè)量裝置連接示意圖；

圖2為振動(dòng)傳感器與垂直方向的夾角為45°時(shí)的示意圖；

圖3為為振動(dòng)傳感器與垂直方向的夾角θ_x、θ_y示意圖。

具體實(shí)施方式

1)一種汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子頂起高度在線測(cè)量裝置，振動(dòng)傳感器共兩個(gè)，分別位于兩條穿過轉(zhuǎn)子軸心的直線上，且兩個(gè)振動(dòng)傳感器分布在過轉(zhuǎn)子軸心的垂直線的兩側(cè)。假定振動(dòng)傳感器位于垂直于轉(zhuǎn)子軸線的笛卡爾平面坐標(biāo)系內(nèi)，且分別布置在x軸和y軸上，即x向振動(dòng)傳感器和y向振動(dòng)傳感器，同時(shí)笛卡爾平面坐標(biāo)系原點(diǎn)與轉(zhuǎn)子軸心重合。x向振動(dòng)傳感器及y向振動(dòng)傳感器與TSI(監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng))卡件相連，TSI(監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng))卡件與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連。如附圖2所示，振動(dòng)傳感器所在直線通過轉(zhuǎn)子軸心，以轉(zhuǎn)子截面軸心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系。如圖1所示，將汽輪發(fā)電機(jī)組需要測(cè)量的軸承轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集設(shè)備，該信號(hào)不僅指TSI卡件上的緩沖輸出接口，也包括所有以汽輪發(fā)電機(jī)組自身監(jiān)測(cè)探頭為信號(hào)源的接口；

2)數(shù)據(jù)采集設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連，將軸承轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)；

3)啟動(dòng)頂軸油泵前，記錄下軸承轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)原始電壓值：i表示軸承編號(hào)，每個(gè)軸承處有向兩個(gè)傳感器，x表示x向振動(dòng)傳感器，y表示y向傳感器；

4)啟動(dòng)頂軸油泵，調(diào)整頂軸油壓，當(dāng)油壓有變化時(shí)，記錄下此時(shí)的振動(dòng)信號(hào)電壓值如式(1)中所示，分別計(jì)算

${\mathrm{\ΔU}}_i^x=U_{i1}^x-U_{i0}^x$

5)計(jì)算各軸承處轉(zhuǎn)子頂起高度見式(2)；

$h_i^x={\mathrm{kc}}_x{\mathrm{\ΔU}}_i^x$

式中，k是傳感器系數(shù)，c_x、c_y為角度系數(shù)，如圖2中所示，如傳感器與垂直方向的夾角為45°，則角度系數(shù)c為角度系數(shù)c_x、c_y計(jì)算公式見式(3)。

c_x＝secθ_x

c_y＝secθ_y 式(3)

式中，如圖3中所示，θ_x、θ_y為振動(dòng)傳感器與轉(zhuǎn)子垂直方向的夾角。