CN214041445U - 一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置及汽轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置及汽轮机，包括编码器磁鼓、多个安装平台与多个磁传感器，所述编码器磁鼓上设置多个第一安装孔，所述编码器磁鼓通过第一安装孔设于汽轮机转子的轴头上；各所述安装平台上设置第三安装孔，所述安装平台设于汽轮机缸体内壁上；各所述磁传感器设于所述安装平台的第三安装孔上，各所述磁传感器与编码器磁鼓之间设有安装距离D，各磁传感器通过传输线路连接服务器端，这种测量结构测量精度高、较强的可靠性和稳定性，可同时监测转速和相位，占用空间少，对于小型汽轮机而言，不受测量靶面大小限制。

Description

一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置及汽轮机

技术领域

本实用新型属于精密机械测量领域，具体涉及一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置及汽轮机。

背景技术

汽轮机是高速旋转的精密机械，它的转速测量一直是科学实验与工业领域的一个重要问题，汽轮机的转速在启动和停止过程中是不断变化的，尤其是在汽轮机发生事故甩去负荷时，可能引起超速，因此，必须进行连续的监视和控制；汽轮机在启动和停机过程中，通常都要过临界转速，使用相位配合轴振动传感器可以完美捕捉到启动或者停止时的振动趋势，获取转子的实时轴心位置，分析轴承扰动或涡流；测量相位，还可以给出各测点振动的相对关系，做动平衡时给出与键相槽的关系，确定配重位置等。

目前，现有的采用电涡流传感器和磁阻式传感器来测量汽轮机的转速与相位，这种测量方式，一方面通过采用电涡流传感器和磁阻式键相探头，占用空间大，探头所需的监测靶面也相对大，通常被测体面积大于探头直径的三倍，对于结构紧凑、轴径小的小型汽轮机来说，安装和监测都很难实现；另一方面，电涡流传感器对被测体材料敏感性强，当被测对象的材料不同以及被测表面的材质不均匀，电涡流传感器的灵敏度和线性范围都要改变，必须重新校正，对测量的结果带来偏差，导致测量误差较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，本实用新型提供一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置及汽轮机，解决现有技术中，一方面通过采用电涡流传感器和磁阻式键相探头，占用空间大，探头所需的监测靶面也相对大，通常被测体面积大于探头直径的三倍，对于结构紧凑、轴径小的小型汽轮机来说，安装和监测都很难实现；另一方面，电涡流传感器对被测体材料敏感性强，当被测对象的材料不同以及被测表面的材质不均匀，电涡流传感器的灵敏度和线性范围都要改变，必须重新校正，对测量的结果带来偏差，导致测量误差较大的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，包括编码器磁鼓、多个安装平台与多个磁传感器，所述编码器磁鼓上设置多个第一安装孔，所述编码器磁鼓通过第一安装孔设于汽轮机转子的轴头上；各所述安装平台上设置第三安装孔，所述安装平台设于汽轮机缸体内壁上；各所述磁传感器设于所述安装平台的第三安装孔上，各所述磁传感器与编码器磁鼓之间设有安装距离D，所述安装距离D为编码器磁鼓与沿其直径方向上的磁传感器之间的间隙，各磁传感器通过传输线路连接服务器端。

可选的，所述各安装平台设于汽轮机缸体靠近竖直方向的外周面上。

可选的，所述安装距离D通过塞尺测量各磁传感器与编码器磁鼓之间的间隙距离确定，间隙距离的取值范围为0.15±0.01mm。

可选的，所述磁传感器采用转速键相一体式传感器。

可选的，所述磁传感器的设置数量为3个。

可选的，所述编码器磁鼓与汽轮机转子的中心线同轴设置。

一种汽轮机，包括上述一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本实用新型的用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，通过在小型汽轮机转子轴头上设置编码器磁鼓，并同时在汽轮机缸体上设置多个安装平台，各安装平台上分别安装磁传感器，各磁传感器分别通过电线连接服务器端，通过编码器磁鼓与汽轮机的同轴设置，通过编码器磁鼓旋转产生周期分布的空间漏磁场，磁传感器通过磁电阻效应将变化着的磁场信号转化为电阻阻值的变化，在外加电势的作用下，变化的电阻值转化成电压的变化，经过磁传感器内部的解码处理，模拟的电压信号转化成计算机可以识别的数字信号，通过电线输出至服务器端，实现磁旋转编码器的编码功能，进而测得小型汽轮机的转速和相位，这种测量结构测量精度高、较强的可靠性和稳定性，可同时监测转速和相位，占用空间少，对于小型汽轮机而言，不受测量靶面大小限制。

(Ⅱ)本实用新型的用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，通过将放置磁传感器的各安装平台设于汽轮机缸体靠近竖直方向的外周面上，为安装平台提供稳定可靠的支撑，进一步的为磁传感器的安装提供稳定的环境，能够有效地防止在汽轮机转子高速转动的的工作条件下松动对测量结果带来的影响。

(Ⅲ)本实用新型的用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，通过设置各磁传感器与编码器磁鼓之间的安装间隙距离为0.15±0.01mm，在这个安装条件下，磁传感器能够接收较强的编码器磁鼓产生的磁场信号，测量到的汽轮机转速与相位精度高。

(Ⅳ)本实用新型的用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，采用转速键相一体式传感器。

附图说明

图1是本实用新型的装置与汽轮机的安装结构示意图；

图2是本实用新型的编码器磁鼓与磁传感器的局部结构示意图；

图3是本实用新型的工作原理示意图；

图4是本实用新型的编码器磁鼓与磁传感器的左视安装距离示意图。

图中各个标号的含义为：

1-编码器磁鼓，2-第一安装孔，3-汽轮机转子，4-安装平台，5-第三安装孔，6-磁传感器，7-汽轮机缸体。

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，包括编码器磁鼓1、多个安装平台4与多个磁传感器6，所述编码器磁鼓1上设置多个第一安装孔2，所述编码器磁鼓1通过第一安装孔2设于汽轮机转子3的轴头上；各所述安装平台4上设置第三安装孔5，所述安装平台4设于汽轮机缸体7内壁上；各所述磁传感器6设于所述安装平台的第三安装孔上，各所述磁传感器6与编码器磁鼓1之间设有安装距离D，所述安装距离D为编码器磁鼓1与沿其直径延长线共线的磁传感器6之间的间隙，各磁传感器6通过传输线路连接服务器端。

其中，本实施例的用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，通过在小型汽轮机转子轴头上设置编码器磁鼓，并同时在汽轮机缸体上设置多个安装平台，各安装平台上分别安装磁传感器，各磁传感器分别通过电线连接服务器端，通过编码器磁鼓与汽轮机的同轴设置，通过编码器磁鼓旋转产生周期分布的空间漏磁场，磁传感器通过磁电阻效应将变化着的磁场信号转化为电阻阻值的变化，在外加电势的作用下，变化的电阻值转化成电压的变化，经过磁传感器内部电路的处理，模拟的电压信号转化成计算机可以识别的数字信号，通过电线输出至服务器端，实现磁旋转编码器的编码功能，进而测得小型汽轮机的转速和相位，这种测量结构测量精度高、较强的可靠性和稳定性，可同时监测转速和相位，占用空间少，对于小型汽轮机而言，不受测量靶面大小限制。

本实施例中的第一安装孔与第三安装孔均为螺纹孔，通过螺栓连接固定，方便拆装，安装稳定，本实施例的编码器磁鼓的型号为：MU25604N15A，磁传感器的型号为TS5291N501，选择服务器的型号为西门子S7-1200系列PLC，用于处理数字信号。

作为本实施例的一种优选方案，所述各安装平台4设于汽轮机缸体7靠近竖直方向的外周面上。

其中，本实施例的用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，通过将放置磁传感器的各安装平台设于汽轮机缸体靠近竖直方向的外周面上，为安装平台提供稳定可靠的支撑，能够有效地防止在汽轮机转子高速转动的的工作条件下松动对测量结果带来的影响。

安装平台采用的材料选择ZG250，为磁传感器的安装提供稳定、可靠的支撑。

作为本实施例的一种优选方案，所述安装距离D通过塞尺测量各磁传感器6与编码器磁鼓1之间的距离，距离的取值范围为0.15±0.01mm，为确保磁传感器能够接收较强的编码器磁鼓产生的磁场信号，测量到的汽轮机转速与相位精度高。

其中，具体的，安装距离D如图4所示，本实施例选择安装距离为0.15mm。

作为本实施例的一种优选方案，所述磁传感器6采用转速键相一体式传感器。

转速键相一体式传感器，能够同时监测汽轮机转子的转速和键相，解码后通过传输线缆到服务器。

作为本实施例的一种优选方案，所述磁传感器6的设置数量为3个。

经过3个磁传感器测得的数据综合分析，能够精确的测量出汽轮机的转速与相位。

作为本实施例的一种优选方案，所述编码器磁鼓1与汽轮机转子3的中心线同轴设置，为了使汽轮机转子的转速与编码器磁鼓高度一致，提高测量精度。

本实施例的工作原理：

如图4所示，测量转速为M法测速原理：

M法测速是指在一定的时间T_c内测取磁传感器输出的脉冲个数M_c.用于计算这段时间内的平均转速。把M_c除以T_c就可以得到磁传感器输出脉冲的频率f_c＝M_c/T_c。假设N为选用增量式编码器每转一圈产生的固定脉冲数.由于编码器磁鼓与汽轮机同轴，汽轮机每转一圈也产生N个脉冲，把f_c除以N就得到汽轮机的转速.这样就有转速：

n的单位为r/min。

测量相位的原理：

汽轮机转子每转一圈对应周期为T1，同样编码器磁鼓每一转输出1个Z脉冲信号和固定的N个A(或B)脉冲序列，对应周期为T2。当服务器收到磁传感器输出的编码器磁鼓的Z脉冲信号的上升沿时，控制相位信号置1。同时服务器对A或B信号进行脉冲计数，当脉冲计数到N/2时，相位信号置0。当服务器收到磁传感器输出到下一个Z信号的上升沿时，又使相位参考信号置1。由于编码器磁鼓与汽轮机机主轴固定一起，两者周期与转速一致，因此相位信号周期也为T1。

实施例2：

一种汽轮机，包括实施例1所述的一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置。

Claims (7)

1.一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置，其特征在于，包括：

编码器磁鼓(1)，所述编码器磁鼓(1)上设置多个第一安装孔(2)，所述编码器磁鼓(1)通过第一安装孔(2)设于汽轮机转子(3)的轴头上；

多个安装平台(4)，各所述安装平台(4)上设置第三安装孔(5)，所述安装平台(4)设于汽轮机缸体(7)内壁上；

多个磁传感器(6)，各所述磁传感器(6)设于所述安装平台的第三安装孔上，各所述磁传感器(6)与编码器磁鼓(1)之间均设有安装距离D，所述安装距离D为编码器磁鼓(1)与沿其直径延长线共线的磁传感器(6)之间的间隙，各磁传感器(6)通过传输线路(8)连接服务器端。

2.如权利要求1所述的测量小型汽轮机转速与相位的装置，其特征在于，所述各安装平台(4)设于汽轮机缸体(7)靠近竖直方向的外周面上。

3.如权利要求1所述的测量小型汽轮机转速与相位的装置，其特征在于，所述安装距离D的取值范围为0.15±0.01mm。

4.如权利要求1所述的测量小型汽轮机转速与相位的装置，其特征在于，所述磁传感器(6)采用转速键相一体式传感器。

5.如权利要求1所述的测量小型汽轮机转速与相位的装置，其特征在于，所述磁传感器(6)的设置数量为3个。

6.如权利要求1所述的测量小型汽轮机转速与相位的装置，所述编码器磁鼓(1)与汽轮机转子(3)的中心线同轴设置。

7.一种汽轮机，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项权利要求所述的一种用于测量小型汽轮机转速与相位的装置。

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