【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽轮机安全试验，特别是一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置及其试验方法。
技术介绍
1、汽轮机是发电机组的核心设备，作为大型动力设备，其运行安全极为重要。tsi系统作为汽轮机的安全监测及保护系统，具备对汽轮机运行过程中各项运行参数的采集、记录以及示警等功能，能够有效维持机组安全稳定的运行。然而，当触发报警时往往是故障已经发生，所需停机维修的时间和精力耗费更多，且由于汽轮机体积庞大结构复杂，对于零件损坏而诱发的故障，零件的更换极为不便。故而，对设备的故障进行预期并合理的计划定期检修和维护是极为重要且有效的。
2、tsi系统主要通过多点位布设传感器，从而对机组的运行状态进行监视。例如对于机组主轴的偏心及轴振的监测，反应的是主轴在运行状态下，由于承受一定的外部或内部的预加负荷导致的暂时性弯曲变形，一般通过调节荷载便能够有所缓解；但长时间的负载运行可能导致主轴发生永久性的弯曲变形或轴承的磨损，从而造成主轴的永久性偏心，进而不得不停机维修；且由于机组主轴直径过大，难以在静止状态下对主轴的永久性偏心进行测量，故而在实际机组上主轴的永久性偏心发生时间是难以预期的，从而难以合理的计划定期检修和维护。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置及其试验方法，通过模拟汽轮机运行，并在停机状态下对主轴的实际变化进行测量，从而为实际机组制定合理的定期检修和维护计划提供数据参考。
2、技术方案：为
3、进一步地，所述偏心测量模块包括两个测量单元，两个所述测量单元对称设置于对应轴承的两侧，两个所述测量单元分别测量所在位置的轴偏心值，用于计算获得轴承套设位置的轴偏心值。
4、进一步地，所述测量单元包括驱动环，用于驱动其上若干测量端相对转动中心旋转一定角度，所述驱动环的圆心与所述转动中心重合；多个所述测量端均匀环绕布设于所述驱动环的内侧环面上，且两两关于所述转动中心对称设置；多个所述测量端到所述转动中心的距离相等；相邻两个所述测量端的夹角为a，则所述驱动环绕所述转动中心旋转的角度为a；两个所述测量单元的驱动环同步转动，且二者上的多个所述测量端沿中心轴向对齐设置。
5、进一步地，所述驱动环由两个半环拼接构成，两个所述半环由两个滑移驱动机构分别带动相对滑移，使得二者同步靠近或远离机组主轴；同一偏心测量模块中，位于同侧的两个半环由同一滑移驱动机构驱动。
6、进一步地，通过试验装置模拟汽轮机工作状态，经多次维护周期演变，选定最佳的维护周期方案，具体包括以下步骤：
7、a1、启动机组模型，通入蒸气使机组运行，通过主轴动态监测系统的轴动态信息反馈，调节机组参数使主轴运行稳定，记录并维持当前参数持续运行，直至轴动态信息反馈超出允许范围，触发异常停机，记录触发停机前的总转数n0作为空白对照组；
8、a2、更换损坏零件，再次启动机组模型，调节机组参数至与空白对照组一致，经预设转数n转运行后停运机组模型，通过主轴静态偏心测量系统对主轴进行偏心检测，获取并计算出各轴承位置处的轴偏心值；
9、a3、预设一个主轴偏心维护阈值d0，判断计算所得的多个轴偏心值是否达到阈值d0，若未达到则再经预设转数n转运行后，重新测量各轴承套设处的轴偏心值，直至所得是多个轴偏心值中存在达到阈值d0的值，记录试验次数k并计算获得周期转数t＝kn；
10、a4、根据达到阈值d0的轴偏心值判断损耗类型并采取对应的维护方案，经维护修复后，以周期转数t为一个周期进行运行，并在每次停机后进行一次维护，经多个周期的运行直至轴动态信息反馈超出允许范围，触发异常停机，记录触发停机前的总转数n作为试验对照组；
11、a5、重复上述步骤a2～a4，通过预设不同的轴偏心维护阈值d0，获得多个试验对照组，包括对应的多个周期转数t以及多个总转数n，比较多个总转数n，选定n最大值对应的周期转数t作为最佳的维护周期方案。
12、进一步地，假定触发异常停机前的维护次数为r，最后一次维护后至停机前的转数为b，则n＝rkn+b，n>n0。
13、进一步地，将驱动环上对称的两个测量端为一组，以其中一个测量端在竖向平面内的角度位置为横向坐标，所测的间距值d为纵坐标建立平面直角坐标系，将该测量端的数据绘制为正值图像，另一个测量端的数据则对应绘制为负值图像。
14、进一步地，在同一偏心测量模块中，依据同侧半环上测量单元数据绘制的图像正负相同；根据任意轴承位置的前侧测量单元绘制图像，以其正值图像的极点坐标(β，d1)为参考，获取负值图像的对应点坐标为(β，d2)，则计算当前轴承位置前侧的轴偏心值：d前＝(d1+d2)/2；以横坐标β在该轴承位置的后侧测量单元绘制的图像中，分别获取(β，d3)和(β，d4)，则计算当前轴承位置后侧的轴偏心值：d后＝(d3+d4)/2，则当前轴承套设位置的轴偏心值dx＝(d前+d后)/2，x为轴承位置编号。
15、进一步地，当d前≠d后时，则机组主轴发生弯曲；当d前与d后正负相同时，则存在磨损。
16、有益效果：本专利技术的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置及其试验方法，通过模拟汽轮机的实际运行，综合分析机组参数对轴运行寿命的影响，着重监测机组主轴在运行中的偏心状态以及测量撤去工作负荷后造成的实际偏心损耗，通过试验的方式模拟对机组进行有规划的定期维护，研究在不同维护周期下轴寿命的沿长程度，最终归纳总结出最为合理的维护周期，为汽轮机的运行安全提供了保证，合理规划利用人力资源，延长机组停机维修的间隔以及缩短停机维修的时间，并减少了因更换大型损坏零件而产生的成本。
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1.一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：包括机组模型(1)、主轴动态监测系统以及主轴静态偏心测量系统；所述主轴动态监测系统包括偏心监测端(2)、转数监测端(3)和若干轴振监测端(4)，所述偏心监测端(2)和所述转速监测端(3)位于所述机组模型(1)的端部轴承处，多个所述轴振监测端(4)对应于所述机组模型(1)的多处轴承位置进行设置；所述主轴静态偏心测量系统包括若干偏心测量模块(5)，多个所述偏心测量模块(5)对应于多处所述轴承位置进行设置；所述主轴动态监测系统通过主控系统控制所述机组模型(1)的停机动作；所述机组模型(1)的停机动作通过主控系统联动控制所述主轴静态偏心测量系统的测量动作。
2.根据权利要求1所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：所述偏心测量模块(5)包括两个测量单元(51)，两个所述测量单元(51)对称设置于对应轴承的两侧，两个所述测量单元(51)分别测量所在位置的轴偏心值，用于计算获得轴承套设位置的轴偏心值。
3.根据权利要求2所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：所述测量单元(51
4.根据权利要求3所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：所述驱动环(511)由两个半环拼接构成，两个所述半环由两个滑移驱动机构分别带动相对滑移，使得二者同步靠近或远离机组主轴；同一偏心测量模块(5)中，位于同侧的两个半环由同一滑移驱动机构驱动。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置的试验方法，其特征在于：通过试验装置模拟汽轮机工作状态，经多次维护周期演变，选定最佳的维护周期方案，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置的试验方法，其特征在于：假定触发异常停机前的维护次数为r，最后一次维护后至停机前的转数为b，则N＝rkn+b，N>N0。
7.根据权利要求6所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置的试验方法，其特征在于：将驱动环上对称的两个测量端作为一组，以其中一个测量端在竖向平面内的角度位置为横向坐标，所测的间距值d为纵坐标建立平面直角坐标系，将该测量端的数据绘制为正值图像，另一个测量端的数据则对应绘制为负值图像。
8.根据权利要求7所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置的试验方法，其特征在于：在同一偏心测量模块(5)中，依据同侧半环上测量单元数据绘制的图像正负相同；根据任意轴承位置的前侧测量单元绘制图像，以其正值图像的极点坐标(β，d1)为参考，获取负值图像的对应点坐标为(β，d2)，则计算当前轴承位置前侧的轴偏心值：D前＝(d1+d2)/2；以横坐标β在该轴承位置的后侧测量单元绘制的图像中，分别获取(β，d3)和(β，d4)，则计算当前轴承位置后侧的轴偏心值：D后＝(d3+d4)/2，则当前轴承套设位置的轴偏心值Dx＝(D前+D后)/2，x为轴承位置编号。
9.根据权利要求8所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置的试验方法，其特征在于：当D前≠D后时，则机组主轴发生弯曲；当D前与D后正负相同时，则存在磨损。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：包括机组模型(1)、主轴动态监测系统以及主轴静态偏心测量系统；所述主轴动态监测系统包括偏心监测端(2)、转数监测端(3)和若干轴振监测端(4)，所述偏心监测端(2)和所述转速监测端(3)位于所述机组模型(1)的端部轴承处，多个所述轴振监测端(4)对应于所述机组模型(1)的多处轴承位置进行设置；所述主轴静态偏心测量系统包括若干偏心测量模块(5)，多个所述偏心测量模块(5)对应于多处所述轴承位置进行设置；所述主轴动态监测系统通过主控系统控制所述机组模型(1)的停机动作；所述机组模型(1)的停机动作通过主控系统联动控制所述主轴静态偏心测量系统的测量动作。
2.根据权利要求1所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：所述偏心测量模块(5)包括两个测量单元(51)，两个所述测量单元(51)对称设置于对应轴承的两侧，两个所述测量单元(51)分别测量所在位置的轴偏心值，用于计算获得轴承套设位置的轴偏心值。
3.根据权利要求2所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：所述测量单元(51)包括驱动环(511)，用于驱动其上若干测量端(512)相对转动中心(10)旋转一定角度，所述驱动环(511)的圆心与所述转动中心(10)重合；多个所述测量端(512)均匀环绕布设于所述驱动环(511)的内侧环面上，且两两关于所述转动中心(10)对称设置；多个所述测量端(512)到所述转动中心(10)的距离相等；相邻两个所述测量端(512)的夹角为a，则所述驱动环(511)绕所述转动中心(10)旋转的角度为a；两个所述测量单元(51)的驱动环(511)同步转动，且二者上的多个所述测量端(512)沿中心轴向对齐设置。
4.根据权利要求3所述的一种模拟汽轮机运行诱发轴偏心的试验装置，其特征在于：所述驱动环(511)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，张树良，李臻晔，杨鹏，金贺，李鹏飞，史艨，孙伟轩，孙晓彤，
申请(专利权)人：辽宁东方发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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