测定功率的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测定功率的方法和装置，机械能以此功率在一台固定的机器（１、２、３、４）与一根沿定向轴（５）贯穿该机器的、以一角速度围绕轴（５）旋转的天轴（６）间被置换。本方法的特征在于，对天轴（６）在机器（１、２、３、４）上扭曲的角度（７）进行测定，并由角度（７）与预定的校准系数的乘积求出功率。本装置的特征在于，相应在机器（１、２、３、４）旁边并将该机器括在其两者间地设置有用于测定所述角度（７）的测量装置（８、９）以及一与测量装置（８、９）联通的、用于推算功率的计算装置。本发明专利技术特别适用于对带有多台设置在一根天轴（６）上的机器（１、２、３、４）的机组，尤其是对蜗轮机组的监视。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测定功率的方法和装置，机械能以此功率在一台固定机器与一沿定向轴贯穿该机器的、以一角速度围绕该轴旋转的天轴间被置换，其中能量在天轴上沿轴向流动。本专利技术同样也涉及对由一台机器输出给天轴的功率的测定并且涉及对一台机器由天轴接收到的功率的测定。现有技术以各种方式公开了测定功率的方法和装置，机械能以此功率在一台固定机器与一旋转的天轴间被置换。尤其公开了一相应适用的装置，其中对功率的测定化为对扭矩的测定，该扭矩在一个加入到天轴上的并将天轴扭曲的试件上起作用。该试件例如可以是天轴一个相应变细的并配备有相应传感器的段。有关现有技术，请参见与美国专利5215145相关的EP0609726A2、GB2262345A、EP0412780A2，以及“日本专利文摘”的摘要，第11卷，第35期(P-542)。这些文献中的每一份都涉及一种测定功率的测量方法和测量装置，机械能以此功率流过旋转的轴。该装置含有多个设置在轴上的轴标记、多个固定的、分别归属于一个轴标记的传感器以及对信号进行计算的装置，这些信号由传感器输出并通过这些信号计算出功率。在任何情况下，在轴标记间的轴都是简单的和无定形的，即是圆柱形的。另外仅以相互很小的间隔设置轴标记。这种配置实现了从理论上可以预测在给定功率情况下出现的扭曲并利用这种预测可对功率进行直接和绝对的测量。这些优点使装置的进一步设计失去了灵活性。另外每种已知的装置和每种已知的方法必须能适应旋转轴相对小的扭曲，该扭曲将导致所进行测量的精度大大受到影响。在本专利技术的应用领域中尤其要考虑对由多台机器构成的机组的监视，其中机组的机器沿一共用的旋转轴顺序设置。作为这种机组例如可以是单轴蜗轮机组，该机组通常包含多台蒸汽轮机，在某些情况下该机组也可以是一台燃气轮机，以及一发电机组。就此应用，请再次参见EP0609726A2。在这样的一个机组中非常重要的一点是，对机械能的制备和排出在各个机器上的分布进行精心的调整，以便对机器均匀地加载并避免超负荷的出现。其中在过度加载和无计划的空转时都会造成超负荷；最后的标准尤其适用于蒸汽轮机，该蒸汽轮机在蒸汽加载不足的情况下不再作为蜗轮机，而是作为压缩机工作并且该蒸汽轮机将很有可能要承受极限温度负荷。据此，本专利技术的任务在于，提出一种测定功率的方法及装置，机械能以此功率在一台固定的机器与一沿定向轴贯穿该机器的、并绕该轴旋转的天轴间被置换，其中能量在天轴上顺轴向流动，其中本方法和装置的特征在于简便并且工作安全、可靠，以及以其相应的设计结构适用于监视较大型的机组。就方法而言，本专利技术的目的是这样实现的，即提供一种用于测定功率的方法，机械能以此功率在一台固定的机器和一沿定向轴贯穿该机器的、以一角速度围绕该轴旋转的天轴间被置换，其中能量在天轴上沿轴向流动，其中对天轴在机器上的扭曲角度进行测定，并根据角度与预定校准系数的乘积求出功率。本专利技术的一个重要特征在于，不必采用已知的功率测量装置而仅采用本来已有的机器或机组部件，其中这些部件为实现本专利技术目的无需作改造。据此，天轴的扭曲是通过基于机械能在机器内部的置换而得到的，并就其细节未做详述的天轴应力来产生的。本专利技术有利地利用了下述事实，相对不太采用通过天轴的扭曲，而更多的是用贯穿机器的必要的天轴长度进行补偿。功率测量的条件是，其置换将被测量的机械能沿特定的方向在天轴上流动，并且没有被分成相互反向流出的分流。如果是此情况时，则依照本专利技术仅能测量分流的差，此差当然对机器的运行也有一定的意义并且必要时也可以补充进行附加的测量，这些附加的测量可以对被置换的总能量作出结论；本专利技术的主要应用领域是机器，或者是沿一定方向流入能量的机器，或者按一定方向流出能量的机器。在一带有多台蜗轮机和一发电机组的蜗轮机组中，所有的机器都与唯一一根天轴相配合，就是此情况，这是因为所有蜗轮机都向天轴输入机械能并且仅有发电机组由天轴接收能量。所以明确地给出了能量的流向。在一台不是此情况的机器中当然始终存在建立能量平衡的可能，根据此能量平衡可以对每台机器作出有关在该机器与天轴间置换的功率的有效的结论。对于一台位于天轴端部的机器，由机器伸出的天轴端处于定义空转状态，在旋转方向给定的情况下也可以应用本专利技术来确定，机器是由天轴接收功率，还是向天轴输出功率。为此必须确定由天轴扭曲产生的伪标量的方向并与伪矢量的方向相关进行设定，伪矢量是由天轴的旋转方向确定的。据此确定出一个方向，确切地说是对现有伪标量进行补充的伪矢量的定向。与此相符，该方向在任何情况下都与天轴的旋转轴平行。如果此方向指向天轴空转端，则机器由天轴接收能量；如果此方向背离空转端，则机器输出能量。依照本专利技术加以考虑的校准系数是一个或多或少构成在机器内部的天轴的材质扭变模数、天轴的几何参数以及天轴旋转的角速度的综合函数。这种对校准系数的分析测定在天轴，例如在一种定压结构的蜗轮机中那样为一种复杂设计结构时，将会造成极大的困难。但校准系数在通常情况下可以毫无问题地根据机器和天轴的试运行进行确定，优选作为运行参数的并针对所有在正常运行时可以估计到的工作状况的函数。对天轴扭曲的以后的测量可以作为相对测量进行，该测量与其用于检验机器和天轴的工作是否完好的应用并不矛盾。本专利技术对功率的测定的优选过程如下，对应于基准时间点确定两个轴标记的角位置，这两个轴标记分别在天轴上的机器旁边并将机器括定在其两者之间，并求出这两个角位置的差角。可以用简单的方法，例如频闪观测法实施对角位置的测量；此方法仅要求付出很小的代价，而且绝不复杂。对功率的测定优选周期地进行并因此可提供判断机器和天轴是否工作正常的重要结论。此外测定角的优选方法是，基本连续地确定角对时间的系数并通过对导数按时间的积分求出角。在如上所述根据轴标记的角位置确定角时，则同样优选的是，基本连续地确定角位置对时间的导数并通过角位置对时间的导数的差和对时间求积分的组合求出角。是否首先求出对时间的导数的差并接着进行积分，还是首先分别对角位置对时间的导数进行积分并接着根据积分求差，仅仅是个次要问题。另外优选通过测量由天轴的旋转给定的相应轴标记的旋转时间来确定角位置对时间的导数。其中充分利用了下述情况，即当轴在轴标记的旋转时间内被扭曲时，轴标记的旋转时间发生变化，因而该变化是天轴扭曲瞬时变化的量度并随之也是角位置对时间的导数的量度。根据旋转时间很容易通过与天轴的角速度相乘获得角度数据。如果周期地重复进行这样一种测量，就会得出作为结果的瞬时有序的旋转时间的顺序，该顺序对由天轴扭曲决定的角位置瞬时变化进行调谐。原则上并且不受角度具体测定的影响，优选对大量时间连续的求出的角度取平均值并因此实现对测量误差的一定补偿。此点在采用此方法用于监视机械能在一个带有多台机器的机组中的制备和提取的分布时尤为重要，这是因为通常在相对较长的时间内进行并且将该时段相对粗线条的分割，尤其分成几秒钟长度的周期，这对于保证准连续的监视已足够了。就装置而言，本专利技术的目的通过采用测定功率的装置得以解决，机械能以此功率在一台固定的机器与一沿轴贯穿该机器的、以一角速度围绕轴旋转的天轴之间被置换，其中能量在天轴上顺轴向流动，其特征在于设置在机器旁的并将该机器括在中间的测定机器上的天轴扭曲角度的测量装置，以及一个用于求出作为角度与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定功率的方法，机械能以此功率在一台固定的机器（１、２、３、４）与一沿定向轴（５）贯穿该机器的、以角速度围绕轴（５）旋转的天轴（６）之间进行置换，其中能量在天轴（６）上沿轴（５）向流动，其中对天轴（６）在机器（１、２、３、４）上扭曲的角度（７）进行测定，并根据角（７）与预定的校准系数的乘积求出功率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈因拉德格洛杰，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]