专利名称：水轮发电机组轴线摆度监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水轮发电机组状态监测系统，尤其涉及一种水轮发电机组轴线摆度监测系统。
背景技术：
对于立式水轮发电机组，其轴线由发电机轴、水轮机轴的几何中心连线组成，在此未考虑励磁机轴，旋转中心线为垂直于镜板摩擦面且过其中心的直线，由于发电机轴与水轮机轴分别承载质量巨大的转子与转轮，对轴线质量要求很高，当发电机轴与水轮轴的几何中心线连成一条直线且与旋转中心线重合，称该直线为理想轴线，而轴线的实际情况是 镜板摩擦面不与发电机轴绝对垂直，水轮机轴与发电机轴也略有曲折。如果轴线质量不好， 机组转动部件在运转中就会产生较大摆动，其所受的外不平衡力也会增大，从而使机组的振动加剧，轴承工作条件变坏，严重威胁机组的安全稳定运行，因此，轴线摆度是水轮发电机组状态监测系统的重要监测对象。目前，相关监测系统对轴线摆度的监测分析及故障诊断是比较粗糙简单的，对监测到的轴线摆度仅做简单处理如计算净摆度、或原封不动的直接输出，根据相关标准判断其是否超标，不能反映出发电机轴与水轮机轴的曲折度，发电机轴相对于镜板摩擦面的倾斜度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种水轮发电机组轴线摆度监测系统，可输出准确反映发电机轴相对于镜板摩擦面倾斜状况及发电机轴与水轮机轴曲折状况的参数。不妨假设机组推力轴承支撑为弹性油箱支撑，在机组转动过程中，镜板会产生一定轴向位移，机组转动方向为俯视逆时针方向，以下称用于测量位移并将其转换为数字信号送至处理器的一套测量装置为一个测点，该测点被压缩时读数增大，反之减小。为解决上述技术问题，在贴近镜板摩擦面且不在同一直线上的三个位置各设置一个测点，用于测量镜板摩擦面在机组运行过程中的轴向位移，在贴近水轮机轴及发电机轴表面的某条铅垂线上设置三个测点测量其径向位移，规定这三个测点所在方向为0方向，各测点设置在固定部件上，以轴上某点为基准，并设置一个用于确定在机组运行过程中该基准点自0方向按逆时针方向所转过角度的测量装置，以下称该角度为基准点的方向角，亦称基准点在该角度的方向上，以发电机轴中心线将每个发电机轴切面分为两个半轴切面，某个半轴切面沿逆时针方向与过基准点的半轴切面所成角度称为该半轴切面中各点的方位角，也可利用监测其它参数如转速的现成设备及其信号来设置基准点并确定其方向角。在机组启动时投入该系统，在机组启动瞬间各测点的初始值可以是随机的，在机组转过一圈的过程中，记录基准点至少在三个方向时各测点的读数，这些数据经处理器处理，计算出发电机轴中心线分别与旋转中心线、水轮机轴中心线所成锐角的正切值，旋转中心线在镜板摩擦面中心以下部分、水轮机轴几何中心线上各点的方位角，通过输出设备输出相关结果。
作为对本发明的一种优选方案，用于测量镜板摩擦面轴向位移的测点设置在以镜板摩擦面中心为圆心的圆周上。在机组转过一圈的过程中，记录基准点在偶数个间隔均勻的方向时各测点的读数。这样可使计算公式简单，在机组达到额定转速后可间隔均勻的时间读取测点读数，容易控制。镜板摩擦面与发电机轴不垂直及发电机轴与水轮机轴的曲折是造成摆度的主要原因，本监测系统所求出的结果是机组轴线的本质参数，真正反映了轴线质量的好坏，是检修时处理轴线及分配各部轴承间隙的依据。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的说明图1为第一种实施方式数据采集设备的设置示意图。图2为轴线参数计算图。
具体实施例方式如图1，示出了第一种实施方式数据采集设备的设置方式。测点A、B、C位于同一条铅垂线上，其中测点A、B用于测量发电机轴1的径向位移，测点C用于测量水轮机轴2的径向位移，测点E、F、G设置在以镜板摩擦面3中心为圆心、半径为R的圆周上，用于测量镜板摩擦面3的轴向位移，在水轮机轴2表面设置一个基准点4，在固定部件上设置一个与基准点4相匹配的感应器5，当机组转速达到额定转速后且基准点4对正感应器5时，感应器 5给处理器发一个开始计时信号，由于机组转速基本恒定，基准点4的方向角可用发出开始计时信号后所经历的时间线性表示，又因机组转速会有较小波动，机组长时间运行之后，以时间线性表示基准点4的方向角会有一定误差，为消除该误差，当机组每运行一段时间如 10分钟之后，且感应器5正好对正基准点4时，发出重新计时的信号，当然，每转一圈都发出重新计时信号也可以。在图中未示出处理器、输出设备、传输线及用于设置所有测点和感应器5的固定部件。第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于取消测点A，另加测点D用于测量水轮机轴的径向位移，测点B、C、D位于同一方向，其余部分相同。如图2，示出了两种实施方式的轴线参数计算图，第一种实施方式无测点D及相关读数，第二种实施方式无测点A及相关读数。以理想轴线的水轮机轴与发电机轴法兰结合面中心为原点，理想轴线朝上方向为ζ轴正方向，在图中未示出的径向测点A、B、C、D的铅垂投影在+χ半轴上，建立右手三维直角坐标系。机组启动时各测点的读数为0，当基准点4 转至= 1、2、…、k)方向时记录此时各测点的读数，其中k彡3，记测点A、B、C、D的读数分别为^cAiJBi、XaJDi，测点E、F、G的读数分别为hidmhJ为此时水轮机法兰与发电机法兰结合面中心点的实际位置，P为镜板摩擦面中心，Ap Bp Cp Di分别为过测点A、B、 C、D的水平面与轴线的交点，丽为PM延长线，PQ为旋转中心线即镜板摩擦面的法线。α、 β分别为Q、Ci的方位角。记tan ZMPQ = λ , tan Z NMCi = ξ，由于λ、ξ都很小，在以下运算过程中因省略某些微小量而产生的相对误差很小，可忽略不计。各测点的坐标分别为
权利要求
1.一种水轮发电机组轴线摆度监测系统，其特征在于在贴近镜板摩擦面且不共线的三个位置及在同一方向上分别贴近水轮机轴及发电机轴表面的三个位置各设置一个测点， 各测点设置在固定部件上，以轴上某点为基准，并设置一个用于确定机组运行过程中该基准点所在方向的角度测量装置，在机组转过一圈的过程中，记录基准点至少在三个方向时各测点的读数，由处理器对测点读数进行处理，计算出发电机轴中心线分别与旋转中心线、 水轮机轴中心线所成锐角的正切值，旋转中心线在镜板摩擦面中心以下部分、水轮机轴几何中心线上各点的方位角，通过输出设备输出相关结果。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机组轴线摆度监测系统，其特征在于在贴近镜板摩擦面且以镜板摩擦面中心为圆心半径为R的圆周上设置三个测点，在发电机轴上设置两个测点，在水轮机轴上设置一个测点，在机组每转过一圈的过程中，计算并输出参数λ、α、 ξ、β
3.根据权利要求1所述的水轮发电机组轴线摆度监测系统，其特征在于在贴近镜板摩擦面且以镜板摩擦面中心为圆心半径为R的圆周上设置三个测点，在发电机轴上设置一个测点，在水轮机轴上设置两个测点，在机组每转过一圈的过程中，计算并输出参数λ、α、 ξ、β
4.根据权利要求2或3所述的水轮发电机组轴线摆度监测系统，其特征在于将机组转过一圈的时间等分为偶数份，在机组达到额定转速后，每间隔一份时间读取各测点读数。
全文摘要
本发明涉及一种水轮发电机组轴线摆度监测系统。设置三个测点测量镜板摩擦面上不共线的三个位置的轴向位移，在同一方向上设置三个测点测量水轮机轴及发电机轴表面的径向位移，各测点设置在固定部件上，以轴上某点为基准，并设置一个用于确定机组运行过程中该基准点所在方向的角度测量装置，在机组转过一圈的过程中，记录基准点至少在三个方向时各测点的读数，由处理器利用最小二乘法对测点读数进行处理，计算出发电机轴与镜板摩擦面的不垂直度及其倾斜方位、水轮机轴与发电机轴的曲折度及其方位，通过输出设备输出相关结果。输出结果是机组轴线的本质参数，真正反映了轴线质量的好坏，是检修时处理轴线及分配各部轴承间隙的依据。
文档编号G01B21/22GK102168966SQ20101055230
公开日2011年8月31日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者李正才 申请人:李正才