08.11.2018
№218.016.9b27
Результат интеллектуальной деятельности: Система мониторинга крутильных колебаний вращающегося валопровода турбоагрегата
Вид РИД
Патент
№ охранного документа
2582906
Дата охранного документа
06.04.2016
Статус
Действует
Дата окончания действия пошлины
02.07.2025
Вид патента
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.
Ключевые слова:
мониторинг крутильных колебаний, измерительные информационные элементы
Характеристика результата
Опытный образец/опытная партия
Основные результаты:
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.
Новизна:
Принципиально новый результат
Область применения РИД:
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.
Форма представления сведений об объекте учета:
Патент
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.
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 формуле
δijf=Aij/Mj,
где
f - частота гармонического крутящего момента; i - количество сечений измерений крутильных колебаний; j - количество сечений приложения гармонического крутящего момента; К - 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,……, К), 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.
Хеш-код депонирования:
b6aa0b9336e3d9b1468cd770678adff9f67aa043558b2297c7a99133f8d56a77
Источник поступления информации:
Портал edrid.ru
Показаны записи 11-20 из 45.
01.11.2018
№218.016.997a
Способ восстановления и упрочнения стальных раб. лопаток влажно паровых ступеней паровой турбины
Изобретение относится к области тепловой и атомной энергетики и может быть использовано в конденсационных и теплофикационных турбинах при ремонте рабочих лопаток (РЛ) влажнопаровых ступеней, имеющих несквозные повреждения на поверхности пера лопатки со стороны входной и выходной кромок и...
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2518036
Дата охранного документа: 25.03.2013
02.11.2018
№218.016.99d8
Вентиляторная или башенная градирня с пароулавливателем
Изобретение относится к оросительным холодильникам непосредственного контакта, в частности градирням, и может быть использовано во многих отраслях промышленности, требующих охлаждения нагретой воды в циркуляционном контуре атмосферным воздухом.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2520697
Дата охранного документа: 28.04.2014
02.11.2018
№218.016.99d9
Способ эксплуатационной очистки и пассивации внутренней поверхности котельных труб энергетического барабанного котла
руппа изобретений относится к области теплоэнергетики и может быть использована для эксплуатационной очистки от отложений внутренних поверхностей котельных труб энергетических котлов: барабанных котлов и котлов-утилизаторов парогазовых установок с последующей пассивацией этих поверхностей.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2525033
Дата охранного документа: 10.06.2014
02.11.2018
№218.016.99da
Способ очистки и пассивации внутренней поверхности котельных труб с последовательным воздействием химического реагента и водокислородной смеси
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для очистки внутренней поверхности котельных труб тепловых электростанций от отложений и для последующей пассивации этой поверхности. Предложен способ очистки внутренней поверхности котельных труб путем их обработки в...
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2525036
Дата охранного документа: 10.06.2014
02.11.2018
№218.016.99e3
Состав уплотнительного покрытия для модификации элемента статора турбины
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности для получения уплотнительного покрытия методом газотермического напыления. Может использоваться при производстве паровых или газовых турбин для обеспечения стабильности зазоров в сопряженных элементах проточной части турбины.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2530974
Дата охранного документа: 15.05.2013
02.11.2018
№218.016.99e4
Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры
Изобретение относится к машиностроению, в частности к покрытиям для восстановления и упрочнения запорной и регулирующей арматуры. Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры представляет собой двухслойную систему, состоящую из подслоя и основного слоя.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2530975
Дата охранного документа: 16.05.2013
02.11.2018
№218.016.99e5
Состав присадочного материала
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте деталей паровых турбин.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2530978
Дата охранного документа: 16.05.2013
02.11.2018
№218.016.99e6
Многослойное теплозащитное покрытие
Изобретение относится к многослойному теплозащитному покрытию на детали горячего тракта энергетических газотурбинных установок большой мощности. Многослойное теплозащитное покрытие включает основной металлический подслой, выполненный из сплава на основе никеля, верхний керамический теплозащитный...
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2532646
Дата охранного документа: 28.06.2013
02.11.2018
№218.016.99e7
Способ получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры
Изобретение относится к способу получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2543117
Дата охранного документа: 16.05.2013
02.11.2018
№218.016.99e8
Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок
Изобретение относится к способу ремонта лопаток энергетических установок. Способ включает подготовку поверхности лопатки.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2545877
Дата охранного документа: 16.05.2013
Показаны записи 11-14 из 14.
09.11.2018
№218.016.9c22
Способ ремонта металлических деталей с зарождающимися с поверхности микродефектами
Изобретение относится к области восстановления металлических деталей при их повреждении. Технический результат - определение возможной глубины восстановительного удаления металла.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2541209
Дата охранного документа: 30.03.2015
09.11.2018
№218.016.9c23
Способ эксплуатации парогазовой установке в маневренном режиме
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к энергетическим комбинированным парогазовым установкам (ПГУ).
Тип: Патент
Номер охранного документа: 2585156
Дата охранного документа: 28.04.2016
09.11.2018
№218.016.9c25
Пгу-тэц с пиковым топливосжигающим паровым котлом
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована преимущественно на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) при их новом строительстве или техническом перевооружении на более экономичное и маневренное оборудование.
Тип: Патент
Номер охранного документа: 157344
Дата охранного документа: 05.11.2015
09.11.2018
№218.016.9c28
Узел выпуска жидкого шлака из реактора горнового типа для газификации твердого топлива
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована
при разработке энергетических парогазовых установок (ПТУ) с внутрицикловой
газификацией твердого топлива, обеспечивающей возможность использования
твердых топлив в газотурбинной части парогазового цикла, требующей для...
Тип: Патент
Номер охранного документа: 163323
Дата охранного документа: 23.06.2016
