Резонансный способ определения дефекта в роторе Советский патент 1990 года по МПК F01D25/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при эксплуатации и контроле производства роторов.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 изображен ротор турбины, установленный в системе опор с устройством поворота и в системе подвесных опор (пунктирная линия); на фиг. 2 - система опор с устройством поворота; на фиг. 3 - система подвесных опор.

Устройство, осуществляющее резонансный способ определения дефекта в роторе турбины, содержит ротор 1 турбины, систему 2 опор с устройством поворота ротора вокруг оси и устройством 3 подъема ротора 1. Также устройство содержит систему 4 подв есных опор, которая имеет устройство 5 подъема ротора и его перемещения в горизонтальной плоскости, а также гибкие элементы 6, например тросы. На последних подвещивается ротор (пунктирные линии).

Способ осуществляется следующим образом.

На остановленной энергоустановке без- аскрыл-ия корпуса отсоединяют ротор 1 от

валопровода путем разболчивання и разъединения муфт. В системе 2 опор поднимают и центрируют ротор 1 так, чтобы обеспечить отсутствие задеваний за уплотнения корпуса при всех угловых положениях ротора 1. При этом используют устройство, содержащее подщипники качения или скольжения и устройство 3 перемещения ротора 1 с точностью до 0,01 мм в трех направлениях. Минимальные зазоры (радиальные) между ротором 1 и уплотнениями корпуса составляют 0,5 мм (на сторону), а амплитуда резонансных колебаний ротора- 1 на порядок меньще, не превышает 0,05 мм. Этот экспериментально проверенный (ка роторах высокого давления (РВД) турбин К-300-240 ЛМЗ и К-200-130 ЛМЗ) факт позволяет надежно осуществлять резонансные колебания ротора 1 в системе 4 подвесных опор без вскрытия цилиндра турбины. Отсутствие задеваний ротора 1 о корпус при всех его угловых положениях контролируют на слух, в том числе используя имеющийся у каждого машиниста турбины стержневой (из медной трубки) «слухач-стетоскоп, индикатор колебаний, измеряющий раз мах вибросмещений с

(Л

05

о

ОО О 00 05

точностью до 0,01 мм, а также, что наиболее надежно, измеряя время затухани в режиме свободных затухающих колебаний. Отцентровав ротор 1, добившись отсутствия задеваний, устанавливают ротор 1 в системе 4 опор и приводят положение ротора в строго горизонтальное с помощью устройств 5, что контролируют гидроуровнем.

Способ допускает возможность подцент- ровки ротора 1 в системе 4 опор. Свободу горизонтальных колебаний после освобождения ротора 1 от системы 2 опор обеспечивают путем подвески ротора 1 на гибких элементах 6 (коэффициент запаса по напряжениям ,5-2; для РВД весом 7- 10 кг используются два стропа по 2 ветви 0 13 мм). В системе 4 опор ротор 1 лежит непосредственно на элементах 6 и во всем цикле измерений положение элементов 6 неизменно.

В каждом угловом положении ротора 1 возбуждают колебания по собственным формам строго в горизонтальной плоскости. При этом погрешности, вызываемые влиянием системы опор, минимальны и обеспечивается максимальная точность и повторяемость результатов. При этом вибратор устанавливают со стороны легкого конца ротора 1. Вибратор и датчик устанавливают строго в горизонтальной плоскости. Аппаратура, содержашая генератор низких (до 10 Гц) частот, электронный блок с электронно-лучевой трубкой, вибратор, датчик и усилитель, позволяет последовательно возбуждать в роторе в каждом угловом положении каждую из низших собственных форм. Для уточненного определения резонансного отклика используют три основных варианта: по амплитудно-частотной характеристике, по фазово-частотной характеристике, посредством измерения частоты в режиме автоколебаний или свободных затухающих. Установив резонансный режим колебаний ротора 1 по каждой из собственных форм, до начала регистрации резонансного отклика контролируют, чтобы вблизи резонанса ротора 1 отсутствовали резонансы системы 4 опор и штока вибратора, воздействующего на ротор Г. Проведя цикл измерений в одном угловом положении, ротор 1 перемещают в систему 2 опор, приподнимают и поворачивают в очередное угловое положение, контролируя неизменность положения системы 2 опор. В цикле измерений контролируют и поддерживают неизменность горизонтального положения ротора 1 при всех угло0

вых его положениях. Минимальное количество измерений 5(, л/2, л.. 1,5 л 2л). При этом показания при положениях, когда дефект в плоскости колебаний ( и )

и в диаметрально противоположных должны совпадать, если отсутствует окружная асимметрия свойств. Это условие выполняется для большинства новых роторов, когда уровень остаточных напряжений и дефектов структуры металла не превышает допустимого. Для выявления макротрещин условие наличия окружной симметрии свойств не является обязательным, так как имеется качественное отличие резонансного отклика на наличие трещины и отклика

5 на неоднородность иной природы (остаточные напряжения, микроструктурные неоднородности). Выявив зависимость резонансного отклика от углового положения ротора 1, определяем по этой зависимости положение и характерный размер трещины. В случае, когда корпус турбины вскрыт, способ осуществляется при отсутствии влияния уплотнений на ротор, вызывающих потери энергии колебаний и ухудщение точности измерений.

5 Изобретение позволяет повысить точность путем обеспечения свободных колебаний ротора в горизонтальной плоскости.

Формула изобретения

0 Резонансный способ определения дефекта в роторе путем отсоединения ротора от валопровода, подъема его в системе опор с устройством поворота ротора вокруг оси на высоту, исключающую его касание элементов корпуса, поворотов ротора вокруг его

5 оси, возбуждения в нем при фиксированных угловых положениях колебаний по собственным формам, измерения резонансного отклика ротора и определения наличия дефекта в нем по зависимости резонансп ного отклика от углового положения ротора, отличающийся тем, что, с целью по- выщения точности, перед возбуждением колебаний и измерением резонансного отклика, ротор устанавливают в систему подвесных опор, освобождают его из системы

5 опор с устройством поворота и приводят положение ротора в строго горизонтальное, при этом колебания по собственным формам возбуждают в горизонтальной плоскости, а перед изменением углового положения ротора его перемещают в систему опор

0 с устройством поворота, причем положение системы подвесных опор оставляют неизменным в течение всего цикла измерений.

Фиг.1

Изобретение относится к области энергетики и позволяет повысить точность. Ротор 1 турбины отсоединяют от валопровода и поднимают в системе 2 опор с устройством поворота вокруг оси на высоту, исключающую его касание элементов корпуса турбины. В системе 2 опор ротор поворачивают, приводя его в различные угловые положения. Затем в фиксированных угловых положениях ротор 1 устанавливают в систему 4 подвесных опор, освобождая его из системы 2 опор, возбуждают в нем колебания по собственным формам и измеряют резонансный отклик ротора. Наличие дефекта и его параметры определяют по зависимости резонансного отклика от углового положения ротора. 3 ил.

Фиг.г

Фиг.З