CH624211A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE in den Verbindungsrohrleitungen, der durch das Differenzma-

1. Einrichtung zum kontinuierlichen Messen von Spielen, nometer gemessen wird, wird wieder die Spieländerung zwi-Spaltbreiten und Verschiebungen zwischen Maschinenteilen, sehen den Durchflussteilen der Turbine ausgewertet. Für die insbesondere bei Rotationsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, eigentliche Auswertung des Spiels bei Parameteränderungen dass ein erster Druckraum (1) zwischen zwei relativ zueinander 5 des Durchflussmediums muss hier ebenfalls eine komplizierte bewegbaren und voneinander distanzierten Maschinenelemen- Umrechnung erfolgen.

ten, von denen das eine beweglich und das andere unbeweglich Zur vereinfachung der Auswertung der Spieländerungen ist, mit einem zweiten Druckraum (2) über drei parallele Strö- bei Parameteränderungen des Durchflussmediums werden auch mungskreise mit einer ersten (13), einer zweiten (14) und einer Anordnungen mit einem Rechner benützt, die eine komplizierte dritten Verbindungsrohrleitung (15) mit je einer zwischenge- 10 Umrechnung durchführen. Gemäss der DE-PS 1 160 652 ist zur schalteten Messblende (6,8,10) in Strömungsverbindung steht ; vorbeschriebenen Anordnung ein zweites Differenzmanometer wobei die erste Verbindungsrohrleitung (13) mit ihrem einen zugeordnet, das zwischen dem Raum, in dem die Abtastdüsen Ende an einer Messdüse (5) angeschlossen ist, die sich am angeordnet sind und zwischen dem Raum hinter den Blenden unbeweglichen Maschinenelement befindet und mit ihrer Mün- angeschlossen ist, das also das gesamte Druckgefälle des Durchdung distanziert gegen die Oberfläche des beweglichen Maschi- i5 flussmediums in jedem Messkreis misst.

nenelementes gerichtet ist ; und die zweite und dritte Verbin- Die analogen Signale des ersten Differenzmanometers, das dungsrohrleitung (14,15) je mit ihrem einen Ende an einer den Druckunterschied in den Verbindungsrohrleitungen misst, ersten bzw. zweiten Vergleichsdüse (7,9) angeschlossen ist, gemeinsam mit den analogen Signalen des zweiten Differenzweiche Vergleichsdüsen mit ihren Mündungen distanziert und manometers, das das gesamte Druckgefälle misst, werden an verstellbar gegen eine Fläche des unbeweglichen Maschinenele- 20 den Rechnereingang geführt, der das Spiel auswertet. Die Aus-mentes gerichtet sind ; und wobei ferner zwischen erster und wertung ist jedoch in beträchtlichem Ausmass ungenau, da in zweiter bzw. zweiter und dritter Verbindungsrohrleitung ein der Auswertung nicht der Temperatureinfluss des Durchfluss-Differenz-Manometer (11,12) jeweils zwischen Messblende médiums einbezogen ist und Mess- bzw. Vergleichsdüse angeschlossen ist. Es ist auch schon eine Kompensationsschaltungsanordnung

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 25 zum Messen von Spielen und Verschiebungen vorgeschlagen dass am Wandler des ersten Differenzmanometers (11) und am worden, die wieder aus zwei Kreisen besteht. Der Abtastkreis Wandler des zweiten Differenzmanometers (12) über An- besteht hier aus einer Abtastdüse, die in der Messstelle ange-schlussleitungen (18,19) eine Auswertungsanlage (20) ange- bracht ist, und die durch eine Verbindungsrohrleitung an eine schlössen ist. erste Blende angeschlossen ist. Der Kompensationskreis besteht

30 aus einer Kompensationsdüse, die in einer Stellvorrichtung an-gebracht ist, die durch eine Verbindungsrohrleitung an eine

„ .. , , ^ . , zweite Blende angeschlossen ist. Zwischen den Verbindungs-

Die vorhegende Erfindung be nfft eine Einnchtung zum rohrieitungen beider Kreise ist ein Differenzmanometer einge-

kontmuierhchen Messen von Spielen, Spaltbreiten und Ver- schaltet un(J das Messen des s iek wird beim A Ieich der tionsmaXnST 'msbesondere bei Rota' 35 Druckdifferenz auf den Nullwert mit Hilfe entsprechender Ein-

^ Stellungen des Kompensationsspiels in der Kompensationsdüse

Bei einer bekannten Anordnung zum Messen von Warme- , , t ~ o • i ^ x , r/-

,c • _ ,. /T„ ™ - rr, i_- durchgeführt. Das gemessene Spiel stimmt dann mit dem Kom-

deformationen an Turbinen (DE-PS 821 634) ist im Turbinen- f. . , ..u . , , , . , , , ,

,T - r • ai. .j» t . pensationsspiel uberein, welches direkt abgelesen werden kann,

korper gegenüber dem Laufer eine Abtastduse angeordnet, die Der dieserAnordn ist aber die Notwendigkeit einer

über eine Verbindungsleitung, an welche ein Manometer ange- 40 kontinuieriichen Ausgleichung der Druckdifferenz auf den schlössen ist, an emer Blende angeschlossen ist Beim Messen Nullwert_ In FäUe wo die gemessenen Spiele kontinuierlich des Spieles zwischen der Abtastduse und dem Laufer wird der verfolgt werden müsseilj ist es notwendig, an dieser Anordnung

Blende ein Druckmedium, hier Dampf zugefuta, der durch die ^ ent hende; in der Regel sehr komplizierte Apparatur

Blende, die Verbindungsrohrleitung und die Abtastduse in die anzuschliessen

Turbine strömt. Bei einer Änderung des Spieles zwischen der 45

Abtastdüse und dem Läufer ändert sich der Druck in der Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anord-

Verbindungsrohrleitung. Die der Änderung des S^els entspre- nung zu schaffen, die ein direktes verlässliches und dabei einfachende Druckänderung wird am Manometer sichtbar. Diese ches Messen von Spielen, Spaltbreiten und Verschiebungen Anordnung ist im Betrieb nur bei einer bekannten Durchfluss- zwischen Maschinenelementen, insbesondere im Bereich hoher Charakteristik, bei konstantem Druck und konstanter Tempera- so Temperaturen gestattet.

tur des zugeführten Dampfes verwendbar. Bei Parameterände- Dies wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein rungen des zugeführten Dampfes kann das Spiel nicht direkt erster Druckraum zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren abgelesen werden. Die Auswertung der Spielgrösse und ihren und voneinander distanzierten Maschinenelementen, von denen Änderungen muss bei festgestellten Drücken und anderen Para- das eine beweglich und das andere unbeweglich ist, mit einem metern hier in einer komplizierten Weise berechnet werden. 35 zweiten Druckraum über drei parallele Strömungskreise mit

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform, die zum einer ersten, einer zweiten und einer dritten Verbindungsrohr-Messen von Axialverschiebungen der Läufer in Turbinenstato- leitung mit je einer zwischengeschalteten Messblende in Strö-ren bestimmt ist, wird zum Messen ein doppeltes System ver- mungsverbindung steht; wobei die erste Verbindungsrohrlei-wendet, das aus zwei Messkreisen besteht, von denen jeder tung mit ihrem einen Ende an einer Messdüse angeschlossen ist,

Kreis eine Abtastdüse und eine Verbindungsrohrleitung um- 60 die sich am unbeweglichen Maschinenelement befindet und mit fasst. Beide Kreise führen über ein Differenzmanometer. In der ihrer Mündung distanziert gegen die Oberfläche des bewegli-Messstelle der Verschiebung sind gegenüber dem Rotor befe- chen Maschinenelementes gerichtet ist ; und die zweite und stigten Ring an beiden Seiten Abtastdüsen angeordnet, die dritte Verbindungsrohrleitung je mit ihrem einen Ende an einer wieder im Stator der Maschine angebracht sind. Bei der Axial- ersten bzw. zweiten Vergleichsdüse angeschlossen ist, welche Verschiebung des Läufers wird das Spiel zwischen den Abtastdü- 65 Vergleichsdüsen mit ihren Mündungen distanziert und verstell-sen und dem Ring so geändert, dass bei einer Abtastdüse das bar gegen eine Fläche des unbeweglichen Maschinenelementes Spiel vermindert wird und bei der anderen Abtastdüse das Spiel gerichtet sind ; und wobei ferner zwischen erster und zweiter in gleichem Masse vergrössert wird. Aus dem Druckunterschied bzw. zweiter und dritter Verbindungsrohrleitung ein Differenz-

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Manometer jeweils zwischen Messblende und Mess- bzw. Vergleichsdüse angeschlossen ist.

Durch diese Massnahme ist es nunmehr möglich, ein Komparationsmessen und eine kontinuierliche Registrierung eines Komparationsspiels zwischen Maschinenteilen, etwa dem Stator 5 und dem Rotor einer Maschine, insbesondere einer Turbomaschine durchzuführen, und zwar mit einfachen und an sich bekannten Elementen, wobei der Anschluss von verschiedenen Ablese-, Mess-, Registrier-, oder Auswertungsapparaten möglich ist. 10

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung, welche in schematischer Darstellung die Einrichtung zum kontinuierlichen Messen von Spielen, Spaltweiten und Verschiebungen zwischen Maschinenelementen zeigt, näher erläutert. 15

Innerhalb eines unbeweglichen Teiles einer Maschine, hier im Stator 3 ist gegenüber einem beweglichen Teil, hier der Rotor 4, eine Messdüse 5 angebracht, die mit dem Stator 3 fest verbunden ist und deren Mündung von der Rotationsoberfläche des Rotors 4 im Abstand des gemessenen Spiels z distanziert ist. 20

Die Messdüse 5 wird durch eine erste Verbindungsrohrleitung 13, in der eine Messblende 6 eingeschaltet ist, mit einem zweiten Druckraum 2 verbunden. In einem ersten Druckraum 1, der den Hohlraum des Stators 3 und eine damit durch eine vierte Verbindungsrohrleitung 16 verbundene Druckkammer 25 17 umfasst, sind eine erste Vergleichsdüse 7 und eine zweite Vergleichsdüse 9 angeordnet, die sich zwecks einer leichten Einstellung in der separaten Druckkammer 17 befinden und mit ihren Mündungen gegenüber einer Wand verstellbar angeordnet sind. Die Mündungen der Vergleichsdüsen 7 und 9 befinden 30 sich von dieser Wand im Abstand der Vergleichsspiele x und y. Durch eine zweite Verbindungsrohrleitung 14, in der noch eine Messblende 8 eingeschaltet ist, ist die erste Vergleichsdüse 7 mit dem zweiten Druckraum 2 verbunden.

In analoger Weise ist durch eine dritte Verbindungsrohrlei- 35 tung 15, in der noch eine Messblende 10 eingeschaltet ist, die zweite Vergleichsdüse 9 mit dem zweiten Druckraum 2 verbunden. An der ersten Verbindungsrohrleitung 13 des ersten Kreises zwischen Messdüse 5 und Messblende 6 ist ein erstes Differenzmanometer 11 angeschlossen, dessen anderer Anschluss an 40 der zweiten Verbindungsrohrleitung 14 des zweiten Kreises zwischen erster Vergleichsdüse 7 und Messblende 8 angeschlossen ist. In analoger Weise ist ein zweites Differenzmanometer 12 mit seinem ersten Anschluss an der zweiten Verbindungsrohrleitung 14 des zweiten Kreises zwischen erster Vergleichs- 45

düse 7 und Messblende 8 und mit seinem zweiten Anschluss an die dritte Verbindungsrohrleitung 15 des dritten Kreises zwischen zweiter Vergleichsdüse 9 und Messblende 10 angeschlossen. Der Wandler des ersten Differenzmanometers 11 ist durch die erste Anschlussleitung 18 an einen ersten Eingang einer Auswertungsanlage 20 geschaltet. In analoger Weise ist der Wandler des zweiten Differenzmanometers 12 durch die zweite Anschlussleitung 19 an den zweiten Eingang der Auswertungsanlage 20 geschaltet.

Im Falle, dass im ersten Druckraum 1 ein höherer Druck herrscht als im zweiten Druckraum 2, fliesst ein Druckmedium durch das Messystem in den zweiten Druckraum 2, wobei die Druckverhältnisse an den Anschlüssen der Differenzmanometer 11 und 12 Funktionen des gemessenen Spieles z und der Vergleichsspiele x und y sind. Die Druckdifferenz am ersten Differenzmanometer 11 entspricht dem Unterschied des gemessenen Spiels z und des Vergleichsspiels x. In analoger Weise entspricht die Druckdifferenz am zweiten Differenzmanometer 12 dem Unterschied der Vergleichsspiele x und y. Bei stabilen Druckverhältnissen zwischen den Druckräumen 1 und 2 ist die Druckdifferenz am zweiten Differenzmanometer 12 konstant und die Druckdifferenz am ersten Differenzmanometer 11 ist nur eine Funktion des gemessenen Spiels z. Die tatsächliche Grösse des gemessenen Spiels z wird durch Vergleich der Druckdifferenzen an den Differenzmanometern 11 und 12 bestimmt. Bei nicht stabilen Druckverhältnissen zwischen den Druckräumen 1 und 2 ist die Druckdifferenz zwar variabel, aber sie entspricht genau dem Unterschied der Drücke zwischen den Druckräumen 1 und 2. Die Druckdifferenz am ersten Differenzmanometer 11 ist dann eine Funktion des momentanen Unterschiedes der Drücke zwischen den Druckräumen 1 und 2 und dem gemessenen Spiel z. Die tatsächliche Grösse des gemessenen Spiels z wird dann wieder durch Vergleich der Druckdifferenzen an den Differenzmanometern 11 und 12 bestimmt. Die Grössen der Druckdifferenzen werden in den Wandlern'der Differenzmanometer 11 und 12 in analoge Elektrosignale transformiert, die von der Auswertungsanlage 20 abgenommen und verarbeitet werden.

Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung arbeitet absolut zuverlässig auch bei sehr hohen und variablen Temperaturen und Drücken. Z.B. bei Verwendung einer Messdüse 5 mit einer lichten Weite von 5 mm wird das Spiel zwischen dem Stator-und dem Rotorteil der Maschine im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm mit einer zwei- bis dreiprozentigen Genauigkeit gemessen und aufgezeichnet.

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1 Blatt Zeichnungen