Устройство для контроля состояния ротора турбины во время эксплуатации

Устройство для контроля состояния ротора турбины во время эксплуатации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gg4 F01 D21 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889281/24-06 (22) 02.01.85 (46) 23.06.86. Бюл. № 23 (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В. А. Сычик, В. П. Кащеев, В. А. Левадный и А. П. Мычик (53) 621.165-783.5 (088.8) (56) Патент Японии № 46 — 28049, кл. 50 В 55, опублик. 1971. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СОСТОЯНИЯ РОТОРА ТУРБИНЫ ВО

ВРЕМЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ, содержащее измерительный преобразователь, установленный на корпусе турбины вблизи ротора и подключенный через промежуточный блок к индикатору состояния, отличающееся тем, что, „„SU„„1239373 A1 с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного контроля биений, прогиба, эрозии и загрязнения лопаток ротора, измерительный преобразователь выполнен в виде полупроводникового преобразователя электрических зарядов с п †р †иструктурой, размещенного на изолированном вкладыше, и установлен вблизи наиболее длинных лопаток ротора, а промежуточный блок — в виде входного усилителя, генератора калиброванных сигналов и компаратора, причем входы усилителя подключены к выходу преобразователя, выходы усилителяк входам генератора и компаратора, соединенного входом с выходом генератора, а выходом — с входом индикатора состояния.

1239373

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при эксплуатационном контроле работоспособности турбин.

Цель изобретения — расширение функцио н альных возможностей путем одновременного контроля биения, прогиба, эрозии и загрязнения лопаток ротора.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит полупроводниковый преобразователь электрических зарядов, изолированный металлический вкладыш 2, установленный на обойме 3 корпуса турбины вблизи наиболее длинных, лопаток 4 ротора турбины. Полупроводниковый преобразователь 1 и изолированный вкладыш 2 образуют измерительный преобразователь, выход которого подключен к промежуточному блоку выполненному в виде входного усилителя 5, компаратора 6 напряжения и генератора 7 калиброванных сигналов. Выход компаратора подсоединен к индикатору 8 состояния.

Полупроводниковый преобразователь 1 электрических зарядов выполнен с трехслойной п — р — п-структурой заданной конфигурации (обычно цилиндрической формы), причем для получения оптимальной чувствительности толщина контактирующего с изолированным металлическим вкладышем п слоя составляет (0,7 — 0,8) диффузионной длины основных носителей тока в слое (электронов).

Полупроводниковый преобразователь 1 электрических зарядов установлен на изолированном металлическом вкладыше 2 цилиндрической формы и отделен от него тонким диэлектрическим слоем. В свою очередь, изолированный металлический вкладыш 2 закреплен на обойме 3 корпуса турбины, отделен от нее изоляционным слоем и установлен в плоскости вращения наиболее длинных лопаток 4 ротор- турбины. Такое размешение преобразователя 1 на обойме 3 корпуса турбины обусловлено тем, что лопатки 4 турбины с наибольшими размерами (максимальные лопатки) обладают наибольшей линейной периферийной скоростью и максимальными вибрациями (если они возникают), а поляризованный электрический заряд на этих лопатках (их торцах) вследствие конденсации на их поверхности из пара влаги в виде капель пропорционален линейной скорости лопаток 4, т.е. в данном случае максимален.

Полупроводниковый преобразователь 1 электрических зарядов подключен внешними выводами к усилителю 5 электрических сигналов, в качестве которого может использоваться операционный усилитель. Усилитель

5 соединен с одним из входов сравнения компаратора 6 напряжения, второй вход которого соединен с генератором 7 калиброванных сигналов. Выход компаратора 6 напряжения соединен с индикатором 8 состояния, в качестве которого может использо25 зю

55 ваться электрический осциллограф, цифровое, индикаторное или печатающее устройство с аналого-цифровым преобразователем на входе.

Устройство для контроля состояния ротора турбины работает следуюшим образом.

При подаче пара на лопатки турбины ротор с лопатками турбины приходит во вращение. На лопатках 4 ротора турбины накапливается электрический заряд Q неравномерной плотности с максимумом на выступаюгцих частях поверхности лопаток, т. е. на торцовых краях лопаток и эрозионных ее участках. Накопленный электрический заряд Я создает электрическое поле Е, которым в соответствии с законом электрической индукции воздействует на преобразователь 1 электрических зарядов. Поскольку сформированный»а лопатках 4 электрический заряд Q и создаваемая им напряженнось электрического поля, действующая на преобразователь 1, связаны соотношением

E= Q/4ëâoÿã, где ео — диэлектрическая постоянная вакуума; в — — относительная диэлектрическая постоянная среды; г — расстояние от края лопатки до преобразователя 1, (то преобразователь 1 электрических зарядов формирует на выходе пульсируюшее напряжение и ток (при подключении нагрузки), частота которого пропорциональна числу однотипных лопаток и скорости врашения ротора, а амплитуда — величине электрических зарядов и зависит от зазора между лопатками 4 и преобразователем 1 электрических зарядов.

Генерированное в преобразователе 1 электрических зарядов напряжение, несущее информацию о состоянии ротора турбины, усиливается усилителем 5. Сигнал с усилителя 5 поступает на один из входов сравнения компаратора напряжения, на второй вход сравнения которого поступает напряжение от генератора 7 калиброванных сигналов. Последний формирует напряжение, частота, амплитуда и форма импульсов которого соответствуют напряжению на выходе усилителя 5 в случае эталонного состояния ротора турбины, причем частота формируемого генератором 7 напряжения соответствует частоте выходного сигнала усилителя 5.

На выходе компаратора 6 напряжения появляется результирующее напряжение, которое поступает на индикатор 8 состояния.

Индикатор 8 принимает, преобразует напряжение сигнала и регистрирует на табло исправное либо неисправное состояние ротора турбины, в частности появление биений вала ротора турбины, прогиб лопаток, появление на лопатках турбины эрозионных ямок, слоев загрязнений.

1239373

Составитель А. Калашников

Редактор А. Шишкина Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 3372/32 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В случае, если в качестве индикатора 8 используется осциллограф, поступающее с выхода компаратора 6 результирующее напряжение формирует на экране осциллографа импульсы, амплитуда которых в соответствии с указанным выше соотношением возрастает с уменьшением зазора между лопатками 4 и обоймой 3, частота их следования пропорциональна числу однотипных лопаток 4, а длительность — ширине торцов лопаток 4.

Если амплитуда импульсов результирующего напряжения неравномерна — это в соответствии с указанным соотношением свидетельствует о наличии биений вала ротора, модуляция импульсов результирующего напряжения типа сигнал — шум свидетельствует о наличии эрозии лопаток. При этом появление отложений на лопатках в виде слоев загрязнений приводит к снижению частоты и амплитуды модулирующего

5 напряжения типа сигнал — шум. Если амплитуда импульсов превышает допустимые значения — это характеризует снижение зазора между лопатками ротора турбины и обоймой сверх допустимого.

10 Таким образом, формируемое в преобразователе электрических зарядов напряжение сигнала несет информацию о состоянии ротора турбины и обеспечивает предотвращение поломок турбины, находящейся в эксплуатации, при своевременном учете выявленных дефектов ее ротора.