×
27.04.2016
216.015.37c4

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА МОНИТОРИНГА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛОПРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерения крутильных колебаний валопроводов. Система мониторинга крутильных колебаний содержит измерительные информационные элементы, выполненные в виде зубцов расположенного на валу зубчатого диска, информационный элемент отметчика оборотов, выполненный в виде дополнительного диска с одиночным зубцом или с одиночной впадиной, неподвижные бесконтактные датчики, а также аппаратно-программный блок. Устройство содержит второй отметчик оборотов, причем информационные элементы и датчики двух отметчиков оборотов установлены по концам валопровода, а место расположения на нем измерительной плоскости определяется расчетным путем, исходя из наибольшей чувствительности данного места валопровода к гармоническому воздействию переменных крутящих моментов. При этом измерительные датчики установлены вне вала по два в каждой измерительной плоскости под углом 180 градусов относительно друг друга. Технический результат - повышение точности диагностирования. 2 ил.
Основные результаты: Система мониторинга крутильных колебаний вращающегося валопровода турбоагрегата, содержащая расположенные по меньшей мере в одной измерительной плоскости информационные элементы угловых перемещений валопровода, выполненные в виде зубцов установленного на валу поперечного зубчатого диска, дополнительный информационный элемент отметчика оборотов, выполненный в виде аналогичного упомянутому диска с одиночным зубцом или с одиночной впадиной, неподвижные измерительные датчики, установленные вне вала по два в каждой измерительной плоскости под углом 180 градусов относительно друг друга, и неподвижный датчик отметчика оборотов, установленный в плоскости расположения соответствующего информационного элемента для генерации электрических импульсных сигналов при бесконтактном взаимодействии указанных датчиков с указанными информационными элементами, а также соединенный с указанными датчиками аппаратно-программный блок для преобразования и математической обработки полученной от датчиков информации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй отметчик оборотов с информационным элементом и датчиком, аналогичными указанным информационному элементу и датчику первого отметчика оборотов, причем информационные элементы и датчики двух указанных отметчиков оборотов установлены по концам валопровода, а место расположения на валопроводе по меньшей мере одной из указанных измерительных плоскостей определяется исходя из наибольшей чувствительности данного места валопровода к гармоническому воздействию переменных крутящих моментов, характеризуемой величиной коэффициента чувствительности, который вычисляется по формулеδf=A/M,гдеf - частота гармонического крутящего момента; i - количество сечений измерений крутильных колебаний; j - количество сечений приложения гармонического крутящего момента; К - количество учитываемых собственных частот крутильных колебаний; δ - коэффициент чувствительности валопровода в i-й измерительной плоскости к воздействию гармонического крутящего момента с частотой f (k=1, 2,……, К), приложенного в j-м сечении валопровода; A - вычисляемая одним из известных методов амплитуда крутильных колебаний валопровода в i-й измерительной плоскости от действия гармонического крутящего момента с частотой f, приложенного в его j-м сечении; M - амплитуда гармонического крутящего момента, приложенного в j-м сечении валопровода.

Область использования

Изобретение относится к измерительной технике для диагностирования технического состояния машин с вращающимися элементами и может быть использовано, в частности, для определения характеристик крутильных колебаний валопроводов энергетических турбоагрегатов, питательных насосов и другого подобного оборудования тепловых электростанций (ТЭС). Знание характеристик крутильных колебаний, а также параметра статической закрутки валопровода при определенных характеристиках эксплуатации оборудования позволяет выявлять различные дефекты машин и оценивать режимы, неблагоприятные для их эксплуатации.

Предшествующий уровень техники

Известна принятая в качестве ближайшего аналога патентуемого изобретения система мониторинга крутильных колебаний вращающегося валопровода турбоагрегата, содержащая расположенные по меньшей мере в одной измерительной плоскости информационные элементы угловых перемещений валопровода, выполненные в виде зубцов установленного на валу поперечного зубчатого диска, дополнительный информационный элемент отметчика оборотов, выполненный в виде аналогичного упомянутому диска с одиночным зубцом или с одиночной впадиной, неподвижные измерительные датчики, установленные вне вала по два в каждой измерительной плоскости под углом 180 градусов относительно друг друга, и неподвижный датчик отметчика оборотов, установленный в плоскости расположения соответствующего информационного элемента для генерации электрических импульсных сигналов при бесконтактном взаимодействии указанных датчиков с указанными информационными элементами, а также соединенный с указанными датчиками аппаратно-программный блок для преобразования и математической обработки полученной от датчиков информации (RU 2523044, G01H 11/06, 2014 [1]).

К недостаткам системы [1] можно отнести отсутствие возможности определения статической закрутки валопровода, требующего данных о ее величине по всей его длине. Кроме того, в [1] не уточнены места расположения на валопроводе плоскостей расположения информационных и измерительных элементов, что может привести при неудачном выборе этих мест к существенному снижению точности результатов измерений из-за малой величины информационного сигнала.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение представительности при гарантированной точности результатов мониторинга, а техническими результатами - возможность контроля изменения статической закрутки валопровода и возможность точного задания мест расположения по длине валопровода измерительных плоскостей.

Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что система мониторинга крутильных колебаний вращающегося валопровода турбоагрегата, содержащая расположенные по меньшей мере в одной измерительной плоскости информационные элементы угловых перемещений валопровода, выполненные в виде зубцов установленного на валу поперечного зубчатого диска, дополнительный информационный элемент отметчика оборотов, выполненный в виде аналогичного упомянутому диска с одиночным зубцом или с одиночной впадиной, неподвижные измерительные датчики, установленные вне вала по два в каждой измерительной плоскости под углом 180 градусов относительно друг друга, и неподвижный датчик отметчика оборотов, установленный в плоскости расположения соответствующего информационного элемента для генерации электрических импульсных сигналов при бесконтактном взаимодействии указанных датчиков с указанными информационными элементами, а также соединенный с указанными датчиками аппаратно-программный блок для преобразования и математической обработки полученной от датчиков информации, согласно изобретению дополнительно содержит второй отметчик оборотов с информационным элементом и датчиком, аналогичными указанным информационному элементу и датчику первого отметчика оборотов, причем информационные элементы и датчики двух указанных отметчиков оборотов установлены по концам валопровода, а место расположения на валопроводе по меньшей мере одной из указанных измерительных плоскостей определяется исходя из наибольшей чувствительности данного места валопровода к гармоническому воздействию переменных крутящих моментов, характеризуемой величиной коэффициента чувствительности, который вычисляется по формуле

δijf=Aij/Mj,

где

f - частота гармонического крутящего момента; i - количество сечений измерений крутильных колебаний; j - количество сечений приложения гармонического крутящего момента; K - количество учитываемых собственных частот крутильных колебаний; δij - коэффициент чувствительности валопровода в i-й измерительной плоскости к воздействию гармонического крутящего момента с частотой fk (k=1, 2, …, K), приложенного в j-м сечении валопровода; Aij - вычисляемая одним из известных методов амплитуда крутильных колебаний валопровода в i-й измерительной плоскости от действия гармонического крутящего момента с частотой fk, приложенного в его j-м сечении; Mj - амплитуда гармонического крутящего момента, приложенного в j-м сечении валопровода.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками изобретения и указанным техническим результатом заключается в следующем.

Статическая закрутка валопровода является важным диагностическим признаком, изменение которого во времени, как правило, связанное с появлением дефектов валопровода, таких как обрыв болтов муфтового соединения или нарушение сцепления муфты с валом. Введение второго отметчика оборотов с установкой двух указанных отметчиков оборотов по концам валопровода позволяет контролировать изменение его статической закрутки с использованием двух соответствующих информационных элементов.

Расположение на валопроводе измерительных плоскостей для мониторинга характеристик крутильных колебаний, как уже отмечалось, весьма критично, так как изменение форм колебаний валопровода по длине имеет точки перегиба, вблизи которых амплитуды колебаний вообще не могут быть измерены либо измерены с низкой достоверностью. Определение оптимального места расположения на валопроводе измерительной плоскости по приведенной выше математической формуле позволяет при мониторинге получать заведомо надежную и точную информацию об изменении во времени характеристик крутильных колебаний валопровода контролируемого турбинного агрегата.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематически изображен валопровод турбоагрегата с установленными на нем измерительными элементами и с расположенными вне его блоками системы мониторинга согласно изобретению; на фиг. 2 - тот же валопровод с наложенной эпюрой продольного распределения амплитуды крутильных колебаний, иллюстрирующей выбор оптимального расположения на валопроводе измерительных плоскостей.

Условные обозначения

АПБ - аппаратно-программный блок;

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;

ДД - дополнительный диск;

ЗД - зубчатый диск;

ИЭ - информационный элемент;

ИП - измерительная плоскость;

PC - рабочая станция

ТЭС - тепловая электростанция.

Расшифровка нумераций позиций чертежей

1 - валопровод; 2 - ИП; 3 - ЗД; 4 - ДД; 5 - АПБ; 6 - АСУТП; 7 - PC.

Подробное описание изобретения

Система мониторинга крутильных колебаний вращающегося валопровода 1 (фиг. 1, 2) турбоагрегата (не показан) согласно изобретению содержит расположенные в данном примере в одной измерительной плоскости (ИП) 2 информационные элементы (ИЭ) угловых перемещений валопровода 1, выполненные в виде зубцов установленного на валу поперечного зубчатого диска (ЗД) 3, и дополнительные ИЭ двух отметчиков оборотов, выполненные в виде расположенных по концам валопровода 1 дополнительных дисков (ДД) 4.1, 4.2, аналогичного упомянутому ЗД 3, но с одиночным зубцом или с одиночной впадиной (не показаны).

Вне валопровода 1 в ИП 2 и в плоскостях расположения ДД 4.1, 4.2 установлены неподвижные измерительные датчики (не показаны), бесконтактно воспринимающие электрические импульсы сигналов соответствующих ИЭ. При этом датчики в ИП 2 установлены под углом 180 градусов относительно друг друга. Все указанные датчики подключены к аппаратно-программному блоку (АПБ) 5 (фиг. 1) для преобразования и математической обработки полученной от указанных датчиков информации. АПБ 5 соединен линиями связи с взаимодействующими с ним АСУТЛ 6 ТЭС и рабочей станцией (PC) 7, осуществляющей мониторинг.

Согласно изобретению определение оптимального места расположения на валопроводе 1 ИП 2 определяется расчетным путем, исходя из наибольшей чувствительности данного места валопровода к гармоническому воздействию переменных крутящих моментов. Графически максимальная величина информационного сигнала, связанного с крутильными колебаниями, должна соответствовать максимуму эпюры распределения амплитуды этих колебаний вдоль валопровода (фиг. 2). Как видно из фиг. 2, ИП 2 с ЗД 3 установлена в области максимума указанной выше эпюры. Для сравнения на той же фиг. 2 показано близкое к оптимальному неудачное место расположения ИП 2.2 с ЗД 3.2 в области узла эпюры крутильных колебаний. Такое расположение ИП представляется вполне реальным при приблизительном выборе ее места на валопроводе без применения настоящего изобретения.

Определение указанного оптимального места расположения ИП 2 на валопроводе 1 согласно изобретению осуществляется расчетом связанного с искомым на валопроводе местом коэффициентом чувствительности валопровода к воздействию гармонических колебаний. Расчет указанного коэффициента производится по формуле

δijf=Aij/Mj,

где

f - частота гармонического крутящего момента; i - количество сечений измерений крутильных колебаний; j - количество сечений приложения гармонического крутящего момента; K - количество учитываемых собственных частот крутильных колебаний; δij - коэффициент чувствительности валопровода в i-й измерительной плоскости к воздействию гармонического крутящего момента с частотой fk (k=1, 2, …, K), приложенного в j-м сечении валопровода; Aij - вычисляемая одним из известных методов амплитуда крутильных колебаний валопровода в i-й измерительной плоскости от действия гармонического крутящего момента с частотой fk, приложенного в его j-м сечении; Mj - амплитуда гармонического крутящего момента, приложенного в j-м сечении валопровода.

Работа системы

Работа системы мониторинга согласно изобретению осуществляется следующим образом.

В процессе эксплуатации турбоагрегата, начиная с момента его пуска в составе оборудования ТЭС, в АПБ 5 поступают информационные сигналы от бесконтактных датчиков измерительных ИЭ и ИЭ отметчиков оборотов. Для получения информации о текущих эксплуатационных параметрах (температуре и давлении пара, электрической нагрузке и пр.) АПБ 5 дополнительно подключен к штатной АСУТП 6 ТЭС. Вся полученная информация математически обрабатывается известным путем, а результаты обработки отправляются для анализа и архивного хранения на PC 7.

Система мониторинга крутильных колебаний вращающегося валопровода турбоагрегата, содержащая расположенные по меньшей мере в одной измерительной плоскости информационные элементы угловых перемещений валопровода, выполненные в виде зубцов установленного на валу поперечного зубчатого диска, дополнительный информационный элемент отметчика оборотов, выполненный в виде аналогичного упомянутому диска с одиночным зубцом или с одиночной впадиной, неподвижные измерительные датчики, установленные вне вала по два в каждой измерительной плоскости под углом 180 градусов относительно друг друга, и неподвижный датчик отметчика оборотов, установленный в плоскости расположения соответствующего информационного элемента для генерации электрических импульсных сигналов при бесконтактном взаимодействии указанных датчиков с указанными информационными элементами, а также соединенный с указанными датчиками аппаратно-программный блок для преобразования и математической обработки полученной от датчиков информации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй отметчик оборотов с информационным элементом и датчиком, аналогичными указанным информационному элементу и датчику первого отметчика оборотов, причем информационные элементы и датчики двух указанных отметчиков оборотов установлены по концам валопровода, а место расположения на валопроводе по меньшей мере одной из указанных измерительных плоскостей определяется исходя из наибольшей чувствительности данного места валопровода к гармоническому воздействию переменных крутящих моментов, характеризуемой величиной коэффициента чувствительности, который вычисляется по формулеδf=A/M,гдеf - частота гармонического крутящего момента; i - количество сечений измерений крутильных колебаний; j - количество сечений приложения гармонического крутящего момента; К - количество учитываемых собственных частот крутильных колебаний; δ - коэффициент чувствительности валопровода в i-й измерительной плоскости к воздействию гармонического крутящего момента с частотой f (k=1, 2,……, К), приложенного в j-м сечении валопровода; A - вычисляемая одним из известных методов амплитуда крутильных колебаний валопровода в i-й измерительной плоскости от действия гармонического крутящего момента с частотой f, приложенного в его j-м сечении; M - амплитуда гармонического крутящего момента, приложенного в j-м сечении валопровода.
СИСТЕМА МОНИТОРИНГА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛОПРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА
СИСТЕМА МОНИТОРИНГА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛОПРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-48 of 48 items.
29.03.2019
№219.016.f5d6

Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов

Изобретение относится к области наноматериалов. В качестве катализатора в процессе получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов используют природную руду, содержащую, мас.%: оксиды марганца 7÷43, оксиды железа 3÷29, остальное - до 100. Изобретение позволяет упростить технологию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457175
Дата охранного документа: 27.07.2012
09.05.2019
№219.017.4f48

Камера сгорания предварительного смешения газотурбинной установки

Камера сгорания предварительного смешения газотурбинной установки содержит горелочное устройство с, по меньшей мере, одним направляющим аппаратом для крутки потока топливовоздушной смеси и цилиндрической выходной частью, а также жаровую трубу со входной частью в виде диффузора. Диффузор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451881
Дата охранного документа: 27.05.2012
24.05.2019
№219.017.6068

Способ получения генераторного газа из твердого топлива в слоевом газогенераторе, обеспечивающий при сжигании газа уменьшение выбросов оксидов азота

Изобретение относится к теплоэнергетической, металлургической и химической промышленности. Может быть использовано для получения генераторного газа из твердого углеродсодержащего топлива. Согласно изобретению в газифицирующий агент вводят аммиак в количестве, обеспечивающем в зоне горения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002406751
Дата охранного документа: 20.12.2010
29.05.2019
№219.017.6621

Твердый сорбент сероводорода на основе оксидных соединений марганца

Изобретение относится к очистке промышленных газов от сероводорода. Предложен сорбент для очистки газов от сероводорода, представляющий собой обогащенные или необогащенные руды, содержащие оксиды марганца в количестве 18-70 мас.%, выбранные из ряда: океанические железомарганцевые конкреции или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002381832
Дата охранного документа: 20.02.2010
19.06.2019
№219.017.8bf0

Способ приготовления дисперсной водотопливной смеси и котельная установка с системами приготовления и сжигания указанной смеси

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях с паросиловыми установками, работающими на твердом пылевидном (угольная пыль) или на тяжелом жидком (мазут) топливе и оборудованными системой химводоочистки (ХВО). Котельная установка для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468294
Дата охранного документа: 27.11.2012
03.07.2019
№219.017.a3eb

Ингибитор коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей и других теплофикационных систем

Изобретение относится к ингибиторам коррозии и накипеобразования для обработки воды теплосетей, которые представляют собой реагенты на основе фосфорсодержащих органических соединений, и предназначено для использования преимущественно в теплоэнергетике. Ингибитор содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693243
Дата охранного документа: 01.07.2019
25.07.2019
№219.017.b91b

Система автоматического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях для периодического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата паротурбинной (ПТУ) или газотурбинной энергетической установки (ГТУ). Система автоматического контроля состояния фундаментов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695284
Дата охранного документа: 22.07.2019
08.12.2019
№219.017.eafc

Паросиловой энергоблок с увеличенным регулировочным диапазоном мощности

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при создании паросиловых, конденсационных, высокоэкономичных энергоблоков большой единичной мощности преимущественно со сверхкритическими параметрами пара. Паросиловой энергоблок содержит котельный агрегат и паровую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708177
Дата охранного документа: 04.12.2019
Showing 31-37 of 37 items.
25.08.2017
№217.015.bb64

Способ эксплуатации паровой турбины с противоточными направлениями осевого движения пара в цилиндрах высокого и среднего давления

Область техники: теплоэнергетика. Суть: способ эксплуатации паровой турбины (ПТ) с противоположными направлениями осевого движения пара в цилиндрах высокого и среднего давления (ЦВД 1 и ЦСД 2) и промежуточным перегревом пара (ППП) после ЦВД 1. Способ заключается в том, что в процессе работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615875
Дата охранного документа: 11.04.2017
26.08.2017
№217.015.d95f

Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания на металлических поверхностях различных покрытий методом электроискрового легирования. Установка содержит выносной аппликатор АП 10, подключенный к базовому модулю БМ 30 с блоками электропитания БП 31,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623539
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.e748

Способ оценки остаточного ресурса полой металлической детали, работавшей в условиях ползучести при высоких температуре и давлении рабочей среды

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и может быть использовано на тепловых электростанциях для мониторинга прочности и оценки остаточного ресурса ответственного оборудования, например паропроводов и корпусных элементов оборудования высокого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627286
Дата охранного документа: 04.08.2017
29.12.2017
№217.015.f5ad

Способ управления работой модуля малотоксичной камеры сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в газотурбинных двигателях типа стационарной и транспортной энергетики. Предлагается способ управления работой модуля малотоксичной камеры сгорания газотурбинного двигателя, при котором в режиме перехода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637164
Дата охранного документа: 30.11.2017
29.12.2017
№217.015.fab6

Способ определения жаростойкости аустенитных сталей

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для определения жаростойкости аустенитных сталей, используемых в теплонапряженных элементах энергетического оборудования. Способ определения жаростойкости аустенитных сталей по максимальной глубине ее коррозионного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640317
Дата охранного документа: 27.12.2017
13.02.2018
№218.016.2463

Система возбуждения асинхронизированной электрической машины

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления продольно-поперечным возбуждением асинхронизированных генераторов и компенсаторов, которые используются в электроэнергетике для генерирования активной и реактивной мощности. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642488
Дата охранного документа: 25.01.2018
25.07.2019
№219.017.b91b

Система автоматического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях для периодического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата паротурбинной (ПТУ) или газотурбинной энергетической установки (ГТУ). Система автоматического контроля состояния фундаментов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695284
Дата охранного документа: 22.07.2019
+ добавить свой РИД