汽轮机基础不均匀沉降的监测装置以及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种汽轮机基础不均匀沉降的监测装置，包括控制单元以及安装底板、筒体、设置在筒体内的支撑板、倾斜板、配重块、应变传感器，所述倾斜板的顶部与支撑板连接，所述倾斜板的底部与配重块连接，所述应变传感器设置在所述倾斜板靠近支撑板的一端，所述应变传感器用于采集倾斜板的弯曲应变数据，所述控制单元用于收集数据并进行计算。本发明专利技术的汽轮机基础不均匀沉降的监测装置，基于应变测量技术，其精度可达1*10

【技术实现步骤摘要】
汽轮机基础不均匀沉降的监测装置以及监测方法


[0001]本专利技术属于汽轮机基础沉降监测领域，具体涉及一种汽轮机基础不均匀沉降的监测装置以及基于该监测装置的监测方法，用于监测汽轮机平台长期运行条件下各支撑点的不均匀沉降，避免汽轮机基础出现整体形变。

技术介绍

[0002]汽轮机基础采用整体框架混凝土结构，承担汽轮机、发电机以及凝汽器的重量，导致其总重量很大。自基础浇筑完成后，汽轮机基础存在沉降现象。受设备重量分布不均匀的影响，汽轮机框架基础沿纵向在结构上存在不对中的特点，发电机侧自重大，汽轮机侧自重小；从沉降差异性方面观察，发电机侧基础沉降最大，如考虑凝汽器注水试验等工况载荷，基础沉降将更为明显，整个平台存在微观倾斜。另外受汽轮机平台周边设备及建筑物不均的影响，各支撑点的沉降量将存在明显的差异，导致轴承标高及轴颈扬度变化、设备平面度变化、轴系不对中、管道应力增加等，影响汽轮机的正常运行，甚至导致相连接的管线出现塑形变形等。为此，需开展汽轮机平台沉降量的监测。
[0003]目前在汽轮机不均匀沉降监测领域，基本采用以下三种形式：
[0004]1)采用激光跟踪装置，测量汽轮机平台各观测点的空间位置信息。
[0005]如申请号为202011227622.X、名称为“汽轮机平台沉降监测方法、装置和计算机设备”专利申请，其通过激光跟踪装置分别在目标空间的不同观测位置下测得的各个待测对象的关键点空间位置和基准靶球座空间位置；所述基准靶球座空间位置为基准靶球座在所述目标空间中的空间位置；基于在各个所述观测位置分别测得的所述关键点空间位置和所述基准靶球座空间位置，将各个所述待测对象的关键点拟合至预建立的同一空间坐标系中；基于各个所述关键点在所述空间坐标系中的垂直空间坐标值，确定各个所述待测对象对应的标高信息；所述标高信息用于对汽轮发电机基础平台进行沉降监测。此方法需要建立汽轮机的空间位置信息，且对设备性能要求高，成本较高。
[0006]2)基于水准仪、水准尺的人工观测方法。
[0007]选取一个沉降点作为水准工作几点，采用闭合路线进行II等水准测量，通过多次往返测量即可获取到基础沉降量。此方法对于设备精度及人员操作技能要求高，且外界环境及温度影响较大，无法在风力较大、气温突变、强烈光照条件下开展。
[0008]3)基于改进型水准仪的的监测方法。
[0009]此方法选用抗干扰静力水准仪，布置多个观测点，通过RS485数据串口将沉降数据传递至采集设备，完成汽轮机基础的监测。所采用的水准仪用通液管进行串联，通过液位变化引起的压力波动来检查相对沉降量。但是此方法不适用于寒冷地区的使用。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种汽轮机基础不均匀沉降的监测装置以及基于该监测装置的监测方法，监测装置稳定性高、测量简单。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0012]一种汽轮机基础不均匀沉降的监测装置，包括控制单元以及安装底板、筒体、设置在筒体内的支撑板、倾斜板、配重块、应变传感器，所述倾斜板的顶部与支撑板连接，所述倾斜板的底部与配重块连接，所述应变传感器设置在所述倾斜板靠近支撑板的一端，所述应变传感器用于采集倾斜板的弯曲应变数据，所述控制单元用于收集数据并进行计算。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述倾斜板包括第一倾斜板和第二倾斜板，所述第一倾斜板和第二倾斜板未发生倾斜时所在的竖直平面相互垂直。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述配重块包括分别设置在第一倾斜板和第二倾斜板下端的第一配重块和第二配重块；所述应变传感器包括分别设置在第一倾斜板和第二倾斜板上端的第一应变传感器和第二应变传感器。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述应变传感器包括单轴应变计，所述单轴应变计沿所述倾斜板的长度延伸方向设置。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述监测装置安装于高压缸或中压缸的上游、低压缸的两侧、发电机或励磁机的两侧中的一个或多个位置。
[0017]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述筒体包括上筒部和下筒部，所述上筒部与下筒部之间设置有垫片；所述下筒部的底部固定在所述安装底板上；所述支撑板、倾斜板、配重块、应变传感器设置在所述下筒部内。
[0018]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述筒体上开设有贯穿壁厚的孔，用于对所述筒体内进行抽真空。
[0019]本专利技术的一种基于上述监测装置进行汽轮机基础不均匀沉降的监测方法，包括如下步骤：
[0020]1)将采集的倾斜板弯曲应变数据进行预处理，剔除由于外部误碰引起的异常数据。
[0021]采用应变计作为采集传感器，其对于外界的干扰十分敏感；而汽轮机平台的沉降及倾斜属于长期渐变过程，单位时间内的变化量很小，故采用低频滤波方法对数据进行预处理，滤波频率设置为0.001Hz，以剔除外部干扰引起的异常信号；
[0022]2)根据虎克定律，计算出倾斜板所受的弯曲应力。
[0023]公式如下：
[0024]σ＝E*ε
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公式(1)
[0025]式(1)中，σ为弯曲应力，E为弹性模量，ε为弯曲应变，由步骤1)得到。
[0026]3)根据欧拉梁公式，通过倾斜板抗弯截面矩及悬臂梁根部弯曲应力公式，反向计算产生弯曲应力所对应的倾斜板的倾斜角度，进而可以获得汽轮机平台的倾斜量。反向计算公式如下。
[0027]M
弯曲
＝σ*W
Z
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公式(2)
[0028]式(2)中，M
弯曲
为应变计中心线位置的倾斜板弯矩，σ为弯曲应力，W
z
为倾斜板抗弯截面模量；
[0029]同时，M
弯曲
又满足如下公式：
[0030]M
弯曲
＝FL＝m*g*cosθ*L
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公式(3)
[0031]式(3)中，L为配重块重心至应变计中心线的长度，θ为倾斜板的倾斜角度，m为配重
块质量，g为重力加速度，取值9.8N/Kg。
[0032]根据公式(2)和公式(3)得到公式(4)，
[0033][0034]进而根据公式(4)得到公式(5)：
[0035][0036]通过公式(5)得到倾斜板的倾斜角度。
[0037]通过上述公式计算得到两个倾斜板的倾斜角度，进而得到汽轮机平台的倾斜量，即为两个倾斜板的倾斜角度。
[0038]由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的汽轮机基础不均匀沉降的监测装置，基于应变测量技术，其精度可达1*10
‑6米，远高于基于光学方法的监测技术，装置稳定性高，可用于汽轮机平台长寿期倾斜量监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机基础不均匀沉降的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括控制单元以及安装底板、筒体、设置在筒体内的支撑板、倾斜板、配重块、应变传感器，所述倾斜板的顶部与支撑板连接，所述倾斜板的底部与配重块连接，所述应变传感器设置在所述倾斜板靠近支撑板的一端，所述应变传感器用于采集倾斜板的弯曲应变数据，所述应变传感器与控制单元电性连接，所述控制单元用于收集数据并进行计算。2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述倾斜板包括第一倾斜板和第二倾斜板，所述第一倾斜板和第二倾斜板初始状态下所在的竖直平面相互垂直。3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述配重块包括分别设置在第一倾斜板和第二倾斜板下端的第一配重块和第二配重块；所述应变传感器包括分别设置在第一倾斜板和第二倾斜板上端的第一应变传感器和第二应变传感器。4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述应变传感器包括单轴应变计，所述单轴应变计沿所述倾斜板的长度方向设置。5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置安装于高压缸或中压缸的上游、低压缸的两侧、发电机或励磁机的两侧中的一个或多个位置。6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述筒体包括上筒部和下筒部，所述上筒部与下筒部之间设置有垫片；所述下筒部的底部固定在所述安装底板上；所述支撑板、倾斜板、配重块、应变传感器设置在所述下筒部内。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德城，林磊，陈文浩，唐敏锦，关矞心，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：