高速汽轮机制造阶段振动检测系统的研制与检验研究

发布时间：2020-06-18 03:21

【摘要】：随着经济的发展和能源行业逐渐严峻的形势,小型高速高效汽轮机在能源动力行业的应用越来越广泛。为了保证机组在使用现场安全稳定地运行,主轴作为汽轮机设备的关键部件,在制造厂出厂前对其进行振动状态检测成为设备出厂的前提条件。本论文根据制造厂振动检测的要求和特点,针对被检测主轴运行的高速特性,研究基于电涡流传感器的非接触式、适用于制造厂内部的振动检测技术,研究可以保证后期主轴振动检测的准则,并基于LabVIEW软件开发设计一套数字化高速汽轮机主轴振动检测测试系统,实现对小型高速汽轮机主轴轴颈跳动的出厂前高精度测量。本文通过对引起主轴振动因素的分析,以及研究制造厂内主轴振动幅度对汽轮机现场运行振动的影响,提出制造厂内主轴跳动检测对后期主轴平稳运行以及振动检测真实性的保证准则。通过研究电涡流传感器的工作方式和原理,建立等效电磁场数学模型,推导检测物理参数项与电涡流传感器输出特性的关系,选择采用电涡流传感器解决被测主轴高速运转带来的非接触测量问题。基于LabVIEW程序软件对整个测试系统进行设计,建立原理结构图和数据处理流程图,建立功能程序框图,并根据系统各模块的功能设计检测主函数,选配了相关检测系统硬件设施。通过制造厂内部检测试验验证,对试验过程和试验结果进行分析,验证了所研制的检测系统所具有的各项相应功能。通过整机试车时跟踪测量,验证该检测系统对后期振动检测的必要性和有效性。根据推广使用过程中积攒的检测数据,更进一步的证实了所设计系统的真实性和准确性,对检测系统运行中出现的主轴轴颈振动超出出厂要求的问题采用具体剖析的方法予以分析并制定出解决方法,对后期可能出现的相关类似问题编制出解决方案。本文的创新点:1、研究了采用电涡流传感器时高速主轴轴颈振动非接触式检测的等效数学模型,获得了距离变化与电涡流传感器内部功能参数变化之间的关系,为实施非接触式主轴振动检测奠定了基础。2、采用增加圆周采样点数、双监测点互补和真空试验仓的测试方案,降低了高速运转时主轴转速不稳定性、气流扰动对检测数据精度的影响,满足高速检测要求。3、采用LabVIEW软件,设计了数字化检测测试系统,通过采集汽轮机转子振动数据并将振动数据予以计算分析,从运算过程中减少了数据采集误差并通过三坐标检测仪对校验主轴数据进行对比,保证了检测精度,验证了检测系统的正确性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK266
【图文】：

磁电式,位移传感器,接触点,转轴

传统的接触式探针测量，用夹具支撑使被测工件绕基准轴线旋转一周，读出逡逑指示器最大偏差值即可。操作简单，使用经济，但是精度较差，易造成探针和工逡逑件表面的磨损。如（图３－１）所示，这种测量能够客观地反映主轴外表面机械加逡逑工轮廓的位移变化，但鉴于测量精度受多种因素影响，通常用于对于检测数值要逡逑求精度不高的测量。逡逑图３－１接触式探针检测图逡逑磁电式位移传感器也是采用直接接触工件的检测方法，如（图３－２）所示，逡逑传感器探头将被测转轴径向跳动位移量通过接触点传递到固定支架上的磁电式逡逑位移传感器，而磁电式位移传感器利用电磁感应原理，将探头传递过来的位移变逡逑化输入变换成电磁感应电压输出。代表产品是美国本特利公司的早期转轴绝对振逡逑动检测装置。这种测量作为直接接触式，同样存在着接触点的磨损问题，虽然可逡逑以通过对接触点进行润滑来改善，但是相应的润滑程度就直接影响着测量值。逡逑１２逡逑

磁电式,位移传感器

以上两种测量方式都属于直接接触式测量，都存在着接触点的磨损问题，而逡逑非接触式测量系统则可避免该问题。涡流传感器作为一种线性化的非接触测量工逡逑具，如（图３－３）所示，利用探头头部的交变磁场在被测转轴表面产生感应电流，逡逑而这个电涡流场也相应的产生一个与探头头部线圈方向相反的交变磁场。其利用逡逑的是电磁感应原理，避免了探测仪器与被测工件的直接接触，就避免了接触式测逡逑量工具的接触磨损弊端。代表产品是德国飞利浦公司ＲＭＳ７００系列检测装置。处逡逑于高速运转的主轴，更趋向于选择非接触式的监测方式，在出厂前应选用类似检逡逑测方式予以确认。逡逑￣，逡逑１邋１邋＾逡逑＾邋＠邋＠逦＾＾＾逡逑１逦转轴逦１逡逑图３－３电涡流传感器检测图逡逑电涡流传感器由前置器、延伸电缆、探头线圈以及被测物体构成［３４］，如（图逡逑３－４）所示。前置器中由电阻、电感、电容等元件组成的振荡电路能够产生高频逡逑率振荡电流，而通过延伸电缆流入探头头部的线圈，在探头线圈中产生交变的逡逑磁场Ｈｌ［３５］。如果被测物体未在探头线圈产生的交变磁场有效范围内，则磁场能逡逑１３逡逑

【参考文献】