用于监测带有旋转轴的机器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于监测带有旋转轴的机器的方法。更具体而言，本发明专利技术涉及一种用于检测带有旋转部件的机器上的摩擦和/或接触点的方法。旋转部件相对于这种机器的静止部件形成电气同轴系统，在该系统中，由于在旋转部件和静止部件之间的短距离，电压脉冲以特征速度传播。短的电压脉冲和/或连续的交流电压信号被施加在旋转部件和静止部件之间，在摩擦和/或接触点处在旋转部件和静止部件之间出现电连接。为了定位作为电不连续点的这种摩擦和/或接触点，沿着电压脉冲和/或连续的交流电压信号的传播路径进行在反射的脉冲到达之前的时段的测量。

【技术实现步骤摘要】
用于监测带有旋转轴的机器的方法
本专利技术涉及用于监测带有在操作时旋转的轴的机器的方法。本专利技术还涉及用于监测带有在操作时旋转的轴的机器的装置。这种监测特别地涉及操作中的发生器、涡轮和马达并且主要包括定位当在轴之间存在摩擦时出现的转子或轴与外壳的摩擦点。主要应用是为此目的而监测大型电站涡轮发生器组中的燃气涡轮或蒸汽涡轮。
技术介绍
从现有技术已知测量在转子或轴与机器外壳之间的电绝缘。当出现摩擦点时，这种绝缘通常丧失，因为在摩擦点处出现金属间接触。使用测试电压可容易地监测绝缘。这种类型的监测装置是市售的和广泛使用的。EP1643259公开了用于检测带有旋转轴的机器上的摩擦点或接触点的方法和装置。该方法和该装置包括通过测量经由所提供的轴的端部连接接地的所有电流而在操作中确定轴的摩擦点或接触点。机器轴通常出于安全原因而以具体方式接地，从而测量经由这种接地装置流走的电流。该方法的缺点在于定位摩擦点的能力较差。定位受限于确定摩擦点是否位于沿发生器的驱动侧上的转子处或沿非驱动侧上的转子处。另一种方法是从出版物“SmithsAerospace,GE(1)”已知的EDMS法，该方法允许检测涡轮中的摩擦点。当涡轮叶片摩擦外壳时，出现能检测到的带静电的粒子云。因此，当由叶片数清楚地区分叶片排时，并且当摩擦机制允许确定摩擦脉冲频率时，可在一定程度上定位摩擦点。因此可大体确定的是，从现有技术已知的方法具有两个重要的缺陷：a)此处的缺陷在于，就摩擦点的位置而言，只可能确定它是否位于驱动侧上或非驱动侧上。b)缺陷还在于，不可能区分具有相同叶片数的各排叶片之间的摩擦点。此外，这样的系统仅允许监测涡轮，且相比之下，不能监测轴承。
技术实现思路
本专利技术将弥补这些缺陷。如权利要求所表征的本专利技术的目的是在操作期间检测在转子和外壳之间的这些接触点，以便定位摩擦点并测量摩擦的时间。这使得可识别相关的部件并根据风险采取适当的措施。这些措施为例如调整机器的操作模式、在最坏情况下中断操作或为下一次停机维护提前制定计划。这基于以下认识：许多部件设计成使得一定量的磨损是有意的(密封件的研磨)，并且其它部件尺寸设计成使得在一定的短时期内摩擦点是可容许的。然而，存在不容许摩擦点的部件。根据本专利技术，该方法的特征在于，执行电反射计测量以便确定摩擦点的位置。本专利技术基于轴、涡轮和发生器为电气同轴系统的认识：导电的转子被在相对短的距离处的导电外壳包围。在这样的系统中，电压脉冲在内导体(即转子)和外导体(即外壳)之间沿着相应的表面以特征传播速度传播，并且在电气不连续点处出现反射的脉冲。还应当指出，在转子和外壳之间的导电连接出现在摩擦点处，并且充当电气不连续点，或者剩余的介电间隙如此窄，使得它也充当不连续点。本专利技术的技术实现的特征在于，在转子和外壳之间的合适点处施加短的电压脉冲，并且借助于经过(passage)时间测量来测量任何反射脉冲到达之前的时段。可从该时段和根据已知的反射测量定律的已知传播速度得出摩擦点的位置。脉冲的上升和下降时间为大约100ps，脉冲的幅度为例如5V，脉冲持续时间为10ns，并且脉冲恢复时段为10μs(脉冲速率100,000/s)。反射测量因此也可作为频率的函数而不是作为时间的函数进行。为此，代替短脉冲，可将诸如正弦信号的连续的交流电压信号例如馈送到同轴系统中。电压和电流测量值可用来确定在输入端口处例如呈S参数形式的传输特性，例如在例如在从1MHz至5GHz的范围内的不同频率下的阻抗。根据摩擦点的位置，摩擦点造成传输特性的变化并且因此可被定位。概括地说，本专利技术的特征是检测带有旋转部件的机器上的摩擦和/或接触点，其中旋转部件相对于这种机器的静止部件形成电气同轴系统，在该系统中，由于在旋转部件和静止部件之间的短距离，电压脉冲以特征速度传播。短的电压脉冲和/或连续的交流电压信号优选地施加在旋转部件和静止部件之间的合适点处。在摩擦和/或接触点处，在旋转部件和静止部件之间出现电连接。为了定位作为电不连续点的该摩擦和/或接触点，沿着电压脉冲和/或连续的交流电压信号的传播路径进行经过时间测量，以便测量在反射的脉冲到达之前的时段。机器的所有旋转部件，例如燃气涡轮组的叶片，在这里优选地由单个连续的转子承载，静止部件由定子形成。因此防止了在通过转子中的任何中断，这对于测量的精度具有积极作用。因此可优选地使用反射测量方法定位需要识别且能容易地造成损坏的摩擦和/或接触点，该方法导致在不进行任何机械改动的情况下在现有系统中容易实现的连续监测。反射测量使用短的电磁脉冲进行，该脉冲馈送到机器内，具体而言馈送到在转子和定子之间的腔体内，即，当相关的机器为燃气涡轮组时，还优选地馈送到在定子叶片和转子叶片之间的腔体内。根据一个优选实施例，缓慢变化的电压相对于定子被施加到转子，以便产生电压脉冲，所述电压的幅值被选择成具有这样的量值，即，使得在转子和定子之间的电击穿发生在摩擦点处，并且发生在摩擦点处的电击穿通过经过时间测量和/或在由机器几何形状决定的脉冲图形的基础上来定位。电压脉冲和/或连续的交流电压信号可经由转子的接地触点馈入，这导致简单的安装。这里还适合的是测量经由在属于机器的发生器的驱动侧或非驱动侧上的轴承馈入的电压脉冲和/或连续的交流电压信号，借助于这种测量还实现了不需要进行任何显著的改变。如果需要在不连续点方面以特定方式关注属于机器的涡轮，这可以通过在涡轮的两端处馈入的电压脉冲和/或连续的交流电压信号来实现。当涡轮中的热负荷较高并且因此也存在摩擦和/或接触点可能在与操作叶片相关的操作期间出现的较大风险时，这才有意义。因此，通过经由EDMS传感器和/或属于涡轮的叶尖距离传感器，馈入电压脉冲和/或连续的交流电压信号和/或测量反射的脉冲和/或定位摩擦和/或接触点，可容易地增加用于检测正在形成的摩擦和/或接触点的方法的系统的固有能力。根据补充实施例，所施加的缓慢变化的电压附加地用快速的电压脉冲叠加，从而使来自这样的测量的结果更有意义。由于相关的机器的操作安全性在这里很重要，有利的是同时处理来自不具有不连续点的机器的参考数据以用于为摩擦和/或接触点的测量所计算，和/或同时使用来自具有已定位的不连续点的机器的参考数据。就这一点而言，也可将基于旋转相位的静态方法用来计算不连续点，在获得对实际存在的摩擦和/或接触点的可靠确定方面，这增加了利用该方法获得的结果的有用性。如果使用脉冲编码来最大化对于在发射脉冲时可有效用于测量目的的脉冲回波的识别，则合适的是规定之后为具有已知的相同或不同的短脉冲间隔的脉冲的序列和/或脉冲幅度适当地逐渐变化，也可以使用雷达定位方法来检测脉冲回波，这些方法可在本专利技术的意义内有利地应用。为了实现根据本专利技术的方法，机器被设计成基本上由至少一个压缩机、至少一个燃烧室、至少一个涡轮、至少一个发生器和至少一个转子组成的燃气涡轮组，并且转子可操作地连接到定子。这样的燃气涡轮组也能有利地利用顺序燃烧操作，其中当摩擦和/或接触点的问题为至少两倍大时，根据本专利技术的检测带来特别大的优势，别忘记高压涡轮和低压涡轮是操作上是起作用的(active)。作为备选，用于实现根据本专利技术的方法的机器也可设计成包括至少一个蒸汽涡轮和至少一个发生器的蒸汽涡轮组。附图说明下面在附图的帮助下解释本专利技术的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测在带有旋转部件的机器上的摩擦和/或接触点的方法，其中，所述旋转部件与所述机器的静止部件一起形成电气同轴系统，在所述系统中，电压信号以经过时间在所述旋转部件和所述静止部件之间传播，短的电压脉冲和/或连续的交流电压信号在合适的点处被施加在所述旋转部件和所述静止部件之间的所述机器的至少一个位置处，在传播路径中的电气不连续的点在摩擦和/或接触点处在所述旋转部件和所述静止部件之间起作用，并且进行经过时间测量以便定位该摩擦和/或接触点。

【技术特征摘要】
2012.07.25 EP 12177906.01.一种用于检测在带有旋转部件的机器上的摩擦和/或接触点的方法，其中，所述旋转部件与所述机器的静止部件一起形成电气同轴系统，在所述系统中，电压信号以经过时间在所述旋转部件和所述静止部件之间传播，短的电压脉冲和/或连续的交流电压信号在合适的点处被施加在所述旋转部件和所述静止部件之间的所述机器的至少一个位置处，在传播路径中的电气不连续点在摩擦和/或接触点处在所述旋转部件和所述静止部件之间出现，并且进行经过时间测量以便定位该摩擦和/或接触点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器的所有旋转部件均由单个连续转子承载，并且其中，所述静止部件由定子形成。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述机器中的摩擦和/或接触点使用反射测量方法来定位。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，短的电磁脉冲被注入所述机器中，以用于所述反射测量。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，缓慢变化的电压相对于所述定子被施加到所述转子，以便产生所述电压脉冲，所述电压的幅值被选择成具有这样的量值，即，使得在所述转子和所述定子之间的电击穿发生在所述摩擦点处，并且使得发生在所述摩擦点处的电击穿通过经过时间测量和/或在由所述机器几何形状决定的脉冲图形的基础上来定位。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲和/或所述连续的交流电压信号经由所述转子的接地触点馈入。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲和/或所述连续的交流电压信号经由在属于所述机器的发生器的驱动侧或非驱动侧上的轴承馈入。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲和/或所述连续的交流电压信号在所述机...

【专利技术属性】
技术研发人员：M霍贝斯伯格，KY哈夫纳，EL拉濑斯，P布罗奇，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：