Устройство для измерения радиального зазора турбомашины

 

(72) Авторы изобретения

В. П. Ма кси мов и И. А. Морозов (71) Заявитель

I (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНОГО

ЗАЗОРА ТУРБОМАШИН

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения радиальных зазоров в электрических машинах, в том числе и в турбомашинах, во время работы машин.

Известны устройства для измерения радиальных зазоров электромашинных агрегатов, содержащие емкостные преобразователи (1).

Недостатком известных устройств является их невысокая точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является устройство, для измерения радиального зазора турбомашины, содержащее дифференциальный емкостный преобразователь, мостовую измерительную схему, в два плеча которой включены крайние электроды емкостного преобразователя, размещаемые на статоре тчрбомашины, с центральным заземленным электродом, размещаемым на роторе турбомашины. К входной диагонали мостовой схемы подключен высокочастотный источник питания, а к выходной — блок обработки сигналов (2) 2

Рабочие поверхности электродов емкостного преобразователя выполнены концентрическими, сферическими, а угол перекрытия электродов выбирается равным определенному оптимальному соотношению из условия необходимости обеспечения заданной стабильности фиксации нуля на выходе мостовой измерительной схемы устройства. При работе устройства центральный электрод дифференциального преобразователя поочередно перекрывает крайние электроды, в резуль10 тате чего происходит разбаланс мостовой измерительной схемы и на выходе ее формируется сигнал. Чувствительность устройства и его точность больше, чем у вышеуказанных аналогичных устройств, благодаря дифференциальной схеме включения, однако, они все же недостаточны из-за того, что

- конструкция электродов емкостного преоб==разователя не обеспечивает симметричного изменения емкостных сопротивлений в плечах мостовой измерительной схемы при про20 ходе центрального электрода преобразователя мимо его крайних электродов.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

667800

Поставленная цель достигается тем, что два крайние электрода емкостного преобразователя выполнены в форме прямоугольных треугольников, обращенных один к другому гипотенузами.

Они размещены один возле другого так, S чтобы в плане образовалась фигура в виде прямоугольника или квадрата. Один из каТетов каждогб треугольного э;Гектрода ориентирован tlo образующей цилиндрической Новерхности статора турбомашины, а в качестве центрального электрода использованы лопатки ее турбины. Благодаря треугольной форме электродов и их симметричному расположению обеспечивается более крутая зависимость изменения емкости преобразователя от перемещения ego центрального электрода, а следовательно, более высокая чувст- . вительность и точность устройства.

На фиг. 1 изображейо предлагаемое устройство и мостовая измерительная схема; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1.

Устройство содержит дифференциальный емкостный преобразователь l, крайние электроды 2 которого устанавливаются на статоре 3 турбомашйны. Торцовые поверхности вращающихся лопаток 4 турбомашины выполняют роль центрального электрода емкостного преобразователя и через дисковую часть ротора и подшипники имеют электрическую связь с точкой заземления мостовой измерительной схемы 5. Два плеча этой схемы образованы емкостями дифференциального преобразователя, параллельно которым подключены подстроечные конденсаторы С1 и С . В два других плеча включены индуктивности 11 u Q трансформатора Т, со вторичной обмотки которого снимается вь|ходной сигнал мостовой измерительной схемы, подаваемый на вход блока 6 обработки сигналов. К входной диагонали мостовой схемы подключен высокочастотный источник

7 питания.

Устройство работает следующим образом, При вращении ротора турбомашины лопатки турбины поочередно проходят мимо электродов 2 дифференциального емкостного преобразователя, в результате чего емкостное сопротивление в одном плече мостовой измерительной схемы 5 увеличивается, а в другом — уменьшается. В результате, 4 на выходе мостовой схемы формируется амп литудно-модулированное i напряжение, пос-.упаюшее через трансформатор на вход блока 6 обработки сигналов. Этот блок содержит, например амплитуднын детектор, который выделяет огибающую модулированного сигнала несущей частоты. Частота модуляции выходного сигнала пропорциональна скорости вращения Ю ротора и числу лопаток ту.рбины и значйтельно ниже частоты питания мостовой схемы. Форма выходного сигнала определяется зависимостью изменения рабочей площади крайних электродов при перемещении мимо них центрального электрода и не изменяется при постоянной величине радиального зазора о между лопатками турбины и поверхностью статора турбомашины. Амплитуда огибающей модулированного сигнала определяется величиной зазора б . В зависимости от конкретного выполнения блока обработки сигнала возможно либо измерение мгновенных значений радиального зазора (для этого необходима запись развертки амплитудно-модулированного сигнала на выходе устройства), либо определение среднего значения зазора для всех лопаток (путем усреднения резуль- ... татов измерения за один или несколько оборотов ротора турбины).

Формула изобретения

1. Устройство для измерения радиального зазора турбомашин, содержащее дифференциальный емкостный преобразователь мостовую измерительную схему, в два плеча которой включены крайние электроды емкостного преобразователя, размещаемые на статоре турбомашины, с центральным заземленным электродом, размещаемом на роторе турбомашины, высокочастотный источник питания, подключенный к входной диагонали мостовой схемы, и блок обработки сигнала, подключенный к выходной диагонали мостовой схемы, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерения два крайние

- лек г1 : да ем костного преобразователя ны полнены в форме прямоугольных треугольников, обращенныx один и другому гипотенузами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что крайние электроды расположены так, чтобы один из их катетов был ориентирован по образующей цилиндрической поверхности статора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве центрального электрода использованы лопатки турбины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Середенин В. И. Контроль перемещений при высоких температурах «Энергия», 1967, с. 53-57.

2. Авторское свидетельство СССР № 397743, кл. G Ol В 7/08, 1971

Вса74 Г1

60р .=

Фиг. 2

Составитель С. Скрыпник

Редактор Е. Зубиетова Техред О. Луговая Корректор В. Синицкая

Заказ 3447 34 Тираж 865 Подписное

U H И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113935, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4