ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Многоточечные измерения деформаций, давлений и вибраций в циклически работающих машинах из "Напряжения и деформации в деталях и узлах машин " Условия работы и конструкция гидротурбин, особенно поворотно-лопастных, налагают специфические требования на методику и аппаратуру для натурных измерений [6], [21], [22]. Главными факторами, определяющими нагруженность и условия работы лопастей и других основных деталей гидротурбин в условиях эксплуатации являются давления, деформации и вибрации. Большие размеры деталей гидротурбин и сложность их формы определяют необходимость измерения механических параметров в большом числе мест. При этом должна обеспечиваться защита датчиков и проводки от воды и механических повреждений. [c.107] Для обеспечения многоточечных измерений деформаций, давлений, вибраций на лопастях и других частях мощных гидротурбин в Институте машиноведения АН СССР были разработаны датчики и другие элементы и блоки измерительных каналов, исследованы вопросы правильной работы отдельных элементов и их взаимодействия в многоточечных измерительных каналах при исследованиях на гидротурбинах. Установка аппаратуры на действующей ГЭС должна быть выполнена в короткое время (порядка 1 месяца) в период остановки турбины при ее техническом осмотре. [c.107] Далее рассматривается принципиальная схема многоточечных измерений деформаций, давлений и вибраций, в которой для обеспечения многоточечных автоматизированных измерений используется цикличность работы турбины на установившихся и медленно меняющихся режимах. Устройство блоков многоточечных измерительных каналов этой аппаратуры рассмотрено в разделе 10. [c.107] Для изучения гидродинамики и прочности рабочего колеса мощных поворотно-лопастных гидротурбин была поставлена задача регистрации деформаций, давлений и вибраций в большом числе мест (порядка 100 точек). При этом деформации и давления должны были регистрироваться с воспроизведением постоянной и переменной составляющих. [c.107] Многоточечные измерения параметров обычно понимаются как одновременная регистрация всех исследуемых величин. Но такое решение не всегда обязательно и является громозким, так как требует применения соответствующего числа параллельно работающих каналов [10], [56], [58]. Учитывая циклический характер работы гидротурбин при основных эксплуатационных режимах в основу рассматриваемой методики измерений статодинамических параметров, т. е. переменных величин с меняющейся статической составляющей, положена их регистрация в определенной заранее заданной последовательности, с ручным или автоматическим подключением сигналов отдатчиков к электронным и регистрирующим каналам [44 ]. [c.107] Этот метод многоточечных измерений, аналогичный известному в радиотехнике методу временного уплотнения каналов с большим периодом коммутации, разрабатывался в двух вариантах — с переключением сигналов от многих датчиков на малое число измерительных линий вблизи основного места их расположения и с переключением лишь вблизи места расположения блоков усиления и регистрации. В последнем случае при измерениях на вращающихся деталях требуется применять токосъемник с большим числом колец в соответствии с количеством применяемых датчиков. Кроме того, здесь требуется выполнять большое количество соединительных линий от датчиков к усилительным и регистрирующим блокам измерительных каналов. Исходя из особенностей многоточечных измерений измерительные каналы деформаций, давлений и вибраций расчленены на отдельные блоки, каждый из которых имеет свои характеристики, определяемые общей задачей и характеристиками смежных блоков, а также амплитудно-частотными характеристиками регистрируемых механических параметров. [c.108] Несколько одновременно и синхронно работающих измерительных каналов образует измерительную систему. На фиг. П. 8 дана схема измерительной системы для регистрации деформаций (по двум измерительным каналам), давлений (по двум измерительным каналам) и вибраций (по одному измерительному каналу) на лопастях рабочего колеса турбины. Пульты, генераторы, усилители, выпрямители и осциллографы устанавливаются в машинном зале (в удалении от датчиков на 50 ж и более). [c.108] Время записи на осциллографную ленту показаний всех датчиков измерительных каналов составляет цикл измерительной системы. В нашем случае, при записи каждым датчиком с одного оборота турбины и при тридцати последовательно переключаемых датчиках в каждом измерительном канале, цикл системы имел продолжительность порядка 30 сек. [c.108] Запись механических параметров производится следующим образом. При остановленной турбине все датчики поочередно нажатием кнопки пульта управления подключаются к соответствующим измерительным каналам. Одновременно к измерительным каналам подключаются соответствующие ячейки балансировочно-коммутационных пультов. Производится компенсирование по активной и реактивной составляющим измерительных линий, и устанавливаются необходимые диапазоны измерения для каждого датчика. Затем производится запись нулевых значений всех датчиков на осцилло-графные ленты. После этого турбина устанавливается на нужный режим работы, и производится цикловая запись по всем датчикам измерительной системы. [c.108] Цикловая запись осуществляется нажатием пусковой кнопки в пульте управления. При каждом обороте гидротурбины от ее вала подается импульс к пульту управления. От пульта управления автоматически и синхронно подаются импульсы тока к многопозиционным многоплатным переключателям, находящимся в коммутационных блоках и в балансировочно-коммутационных пультах. [c.108] При переключениях к измерительным каналам подключаются заданные по программе датчики и одновременно соответствующие им ячейки балансировочно-коммутационных пультов, с которыми они компенсировались при остановленной турбине. При этом автоматически переключаются также диапазоны чувствительности усилителей. Сигналы от датчиков после усиления регистрируются на шлейфовых осциллографах. [c.110] Одновременно на осциллографных лентах записываются общая отметка времени, показания датчика оборотов турбины, дающего ступеньку на записи за V12 оборота, а также нулевые и масштабные импульсы, позволяющие правильно расшифровывать осциллограммы при их обработке. [c.110] При исследовании переходных режимов работы турбины регистрация механических параметров осуществляется непрерывно выбранными одиночными датчиками, что может быть сделано одновременно в количестве, равном числу используемых для этого измерительных каналов. Для большей свободы при выборе сочетания одновременно регистрируемых датчиков целесообразно в коммутационных блоках иметь раздельно действующие переключатели в каждом измерительном канале. Синхронизация записей, получае--мых на всех осциллографах, достигается подачей общих сигналов в цепь масштаба времени. [c.110] После записи одного или нескольких режимов работы турбины производится повторная запись нулевых показаний всех датчиков при остановленной турбине. Цикловая запись показаний всех датчиков при остановленной турбине обеспечивается от импульсов тока, вырабатываемых с помощью моторчика Уоррена, периодически посылающего их в цепь питания движков всех переключателей на время, равное 0,1 сек. С помощью импульсов от этого устройства может осуществляться запись и при работающей турбине. [c.110] Для обеспечения помехоустойчивости измерительных линий и исключения их взаимного влияния все соединения в измерительных каналах осуществляются экранированными кабелями типа РВШЭ-1, РК-19 и РК-49. Датчики деформаций и давлений питаются переменным током, имеющим частоту 10 кгц, задаваемую от одного стабилизированного, общего для всех каналов генератора. В соответствии с этим двухканальные установки для записи деформаций и давлений являются помехоустойчивыми узкополосными усилителями с амплитудной модуляцией. Установка для записи вибраций представляет собой двухканальный широкополосный усилитель. Необходимая помехоустойчивость достигается здесь за счет большого уровня сигналов, получаемых от пьезокерамических вибродатчиков и за счет близкого к ним размещения катодных повторителей. [c.110] Правильная и согласованная работа всех элементов и блоков в многоточечной измерительной системе регистрации механических параметров возможна лишь при соответствующем их расчете и выполнении. Эти вопросы рассмотрены в работах [43]—[47]. [c.110] При большом числе точек измерений серьезной задачей является выполнение линий соединений от датчиков до блоков усиления и регистрации измерительных каналов. Для радиальноосевых турбин эта задача несколько облегчается наличием сквозного центрального отверстия в вале турбины и вале генератора. В поворотнолопастных турбинах нет прямого выхода через вал. Лопасти фланцами присоединяются к рычагам, находящимся во втулке рабочего колеса, внутренние свободные пространства которой заполнены маслом. Внутренняя полость вала турбины занята гидромеханической системой управления поворотом лопастей. Поэтому линии от МНОГИХ датчиков проводились лишь до коммутационных блоков, позволяющих переключать датчики на малое число измерительных линий. Коммутационные блоки в турбинах Цимлянской и Нарвской ГЭС помещались в поясе цилиндра турбины [22], [48], а в турбине Волжской ГЭС — в герметичном объеме в конусе (см. фиг. II. 8). Линии соединений от датчиков на лопасти проходили через крепежные болты фланцев лопасти во втулку рабочего колеса. В головках болтов закреплялись латунные мембраны с впаянными в них проходными контактами ИСШ-1. В сторону втулки рабочего колеса от них шли провода типа РК-19. Провода, идущие через втулку рабочего колеса, закладывались при монтаже турбины и находились там при работе турбины в масле под давлением в несколько атмосфер длительное время. Их концы, выходящие в пояс турбины, все это время находились в воде. Следует заметить, что изоляция проводов (центральных жил от экранов) при этом все время сохранялась высокой, порядка нескольких тысяч мегом. [c.111] Контакты ИСШ-1 в головках болтов со стороны лопасти при консервации заливались парафином и закрывались крышками. В таком виде они хорошо сохранялись длительное время, порядка года и более. [c.111] При размещении коммутационных блоков в поясе цилиндра провода от них идут через крепежные болты, соединяющие цилиндр с крышкой и далее через нижний фланец внутрь вала турбины, выходя наружу через верхний фланец вала турбины. С валом турбины был связан токосъемник, через кольца и щетки которого измерительные линии шли дальше к балансировочно-коммутационным пультам и блокам усиления и регистрации. Провода внутри вала закладывались также при монтаже турбины. [c.111] В варианте, приведенном на фиг. II. 8, когда коммутационные блоки помещались в герметичном объеме в конусе, от нижней части крестовины через вал турбины и вал генератора в штанге закреплялась труба диаметром 40 мм. Из герметичного объема через уплотнения кабель вводился во втулку рабочего колеса и далее через трубу и шлицевой валик выводился наверх к токосъемнику, устанавливаемому между маслоприемником и пендель-генератором. [c.111] Вернуться к основной статье