Способ измерения осевого усилия,действующего на радиально- упорный подшипник ротора турбомашины,и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения осевого усилия. На рабочем режиме работы турбокомпрессора дросселем 5 плавно изменяют давление в разгрузочной полости 4 до величины, соответствующей нулевому осевому усилию, действз ющему на радиально-упорный подшипник 3. При этом ротор 2 переместится по оси на величину осевого люфта подшипника 3 в сторону изменения направления осевого усилия. Изменение зазора 15 вызывает изменение давления в полости 9 д-атчика 7, регистрируемое индикатором В. Давление в разгрузочной полости 4, соответствующее нулевому осевому усилию , фиксируется измерителем 6 давления Чувствительный элемент 10 датчика 7 выполнен в ввде тонкостенной § трубки с внутренним диаметром 4,5-5,5 вел ичины осевого люфта подшипника 3. На конце трубки находится конический расходящийся диффузор с углом раскрытия 25-35. 2 с. п.ф-лы, 3 ил. (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ,РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 L 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3948951/24-10 (22) 28.08.85 (46) 30.10.88. Бюл. Н- 40 (72) М.В.Рыбальченко, Н.Я.Матусевич, А.А.Литош, Г.Г.Цветков и Р,К,Музыкант (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 289319, кл. С 01 L 5/12, 1967. ,Авторское свидетельство СССР

Р 297883, кл. G 01 L 5/12, 1969. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЕВОГО УСИЛИЯ, ДЕЙСТВУЮЩЕГО НА РАДИАЛЬНО-УПОРНЫЙ

ПОДШИПНИК РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения осевого усилия, На рабочем режиме работы турбокомпрессора дросселем 5 плавно изменяют давление в разгрузочной полости 4 до величины, соответствующей нулевому осевому усилию, действующему на радиально-упорный подшипник 3. При этом ротор 2 переместится по оси на величину осевого люфта подшипника 3 в сторону изменения направления осевого усилия. Изменение зазора 15 вызывает изменение давления в полости 9 датчика 7, регистрируемое индикатором 8.

Давление в разгрузочной полости 4, соответствующее нулевому осевому усилию, фиксируется измерителем 6 давления. Чувствительный элемент 10 датчика 7 выполнен в виде тонкостенной трубки с внутренним диаметром 4,5-5,5 величины осевого люфта подшипника 3.

На конце трубки находится конический расходящийся диффузор с углом раскрытия 25-35, 2 с. п.ф-лы, 3 ил.

1434283

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-. зовано для определения величины осевого усилия, действующего на радиально-упорныи подшипник при работе тур5 бомашины.

Цель изобретения — повышение точности, На фиг.1 схематически изображена турбомашина, например, пентробежный турбокомпрессор, с помощью которого реализуется способ определения величины осевого усилия, и устройство для его осуществления, продольный разрез;,5 ь на фиг.2 — частичный увеличенный вид чувствительного элемента; на фиг.3 график зависимости давления Р(МПа) в разгрузочной полости при нулевом осевом усилии центробежного турбокомпрессора в зависимости от мощности его рабочего режима И (кВт).

Центробежныи компрессор 1 содержит ротор 2, опирающийся на радиально1 упорный подшипник 3, разгрузочную полость 4, к которой подключены переменный дроссель 5 и измеритель 6 дав- . ления, датчик 7 осевого перемещения ротора 2, включающий индикатор 8 изменения давления, полость 9 и чувствительный элемент 10, выполненный в виде тонкостенной трубки с внутренним диаметром 11 и расходящимся коническим диффузором 12 с углом 13 раскрытия, установленный соосно оси 14 вращения ротора 2 и с осевым зазором 15 35 относительно торца 16 ротора 2, Монтаж чувствительного элемента 10 с осевым зазором 15 относительно торца

16 ротора 2 осуществляют при выбранном осевом люфте радиально-упорного подшипника 3 в сторону чувствительного элемента 10 путем перемещения ротора 2.

Способ определения величины осевого уснлия реализуется при работе уст- C„ ройства для его осуществления следующим образом.

При работе турбокомпрессора па каждом или на нескольких рабочих режимах переменным дросселсм 5 плавно 50 изменяют давление в разгрузочной поJI0cTH 4 до величины, при KQTopQA QLeвое усилие, действующее на радиальноупорный подшипник 3, станет равным нулю. При этом произойдет изменение направления осевого усилия на противоположное и осевое перемещение ротора 2 на величину осевого люфта радиально-упорного подшипника 3 в сторо ну изменения направления осевого усилия. При указанном перемещении ротора

2 изменяется зазор 15„ что приводит к изменению давления в полости 9 датчика 7, которое и регистрируется индикатором 8 изменения давления, а связанный с ним измеритель 6 давления показывает величину давления в разгрузочной полости 4, соответствующего нулевому осевому усилию, действующему на радиально-упорный подшипник 3 в этот момент. По данным, замеренным на нескольких рабочих режимах турбокомпрессора, строят график давления в разгрузочной полости, соответствующего нулевому осевому усилию, в функции мощности pабочих режимов турбокомпрессора, В процессе работы турбокомпрессора на заданном режиме„ зная давление в разгрузочной полости на этом режиме и ее площадь и пользуясь полученным графиком (фиг.3), расчетным путем определяют величину осевого усилия. Например, необходимо определить осевое усилие, действующее на радиально-упорный подшипник на реяяме работы турбокомпрессора 0,4 кВт, при этом давление в разгрузочной полости

0,4 МПа. На предварительно полученном графике (фиг.3) зависимости давления в разгрузочной полости, соответству,ющего нулевому осевому усилию, от рабочих режимов находят точку нулевого осевого усилия на режиме 0,4 кВт— точку В и давление в разгрузочной полости, соответствующее этой точкеточку Г„ равное 0,3 IÏà. Из заданного давления 0,4 МПа вычитают полученíî"- давление 0,3 NIIa и, умножая полученную разность па площадь разгрузочной полости, получают осевое усилие, действующее иа радиально-упорный подшипник.

Датчик 7 осевого перемещения ротора 2 работает по принципу сопло - заслонка на воздухе, отбираемом из проточной части турбокомпрессора или от внешнего источника.

Связь измерителя давления с индикатором изменения давле может быть визуальной — оператор снимает показания приборов,. вынесенных на общий щит управления или дистанционноэлектрической, Чувствительный .элемент датчика осевого перемещения ротора установ1434283 лен соосно с осью вращения ротора для того, чтобы свести к минимуму влияние биений торца ротора и окружных скоростей вращения последнего.

Чувствительный элемент выполнен в виде тонкостенной трубки с толщиной стенки 0 1-0,2 мм ввиду того, что зазор 15 между неподвижным датчиком и вращающимся ротором значительно меньше минимальных зазоров между неподвижными и вращающимися частями турбомашины. Поэтому могут быть случаи, когда ротор перемещается в сторону чувствительного элемента на величину, 15 превышающую осевой зазор между чувствительным элементом 10 и торцом 16.

Такие случаи могут быть вызваны резким набором или сбросом мощности, когда неравномерно изменяется температура ротора и статора, помпажными

20 явлениями в проточной части, приводящими к нерасчетным деформациям и колебаниям. B этих случаях тонкостенная трубка чувствительного элемента, касаясь о торец вращающегося ротора, немного срабатывается, не теряя при этом работоспособность и не вызывая повреждений ротора.

Применение диффузора на конце трубки чувствительного элемента повышает чувствительность последнего.

Угол раскрытия диффузора выбран из расчета максимального изменения пневматического сопротивления.

Чувствительный элемент с расходя- 35 щимся коническим диффузором на конце, о угол раскрытия которого равен 25-35 об е спечивает сиг налы при неб ольшом осевом перемещении ротора, определяемом осевым люфтом подшипника. 40

Осевой зазор между чувствительным элементом и торцом ротора, составляющий О,? — О,8 величины осевого люфта радиально-упорного подшипника, принят из условия работы чувствительного элемента в расчетных режимах без касания о торец ротора, чтобы при перемещении ротора на величину осевого люфта радиально-упорного подшипника использовался весь диапазон измене- 50 ния сопротивления датчика.

Внутренний диаметр трубки выбран равным 4,5-5,5 величины осевого люфта из условия изменения пневматического сопротивления во всем диапазоне осевого перемещения ротора.

Формулаизобретения

1. Способ измерения осевого усилия, действующего на радиально-упорный подшипник ротора турбомашины, содержащей разгрузочную полость для регулирования осевого усилия, заключающийся в измерении давления в разгрузочной полости в рабочем режиме, по которому судят об осевом усилии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вначале перед рабочим режимом измеряют давление в разгрузочной полости, соответствующее нулевому осевому усилию, действующему на радиально-упорный подшипник, в зависимости от заданного режима работы турбомашины, причем указанное давление в разгрузочной полости измеряют в момент осевого перемещения ротора, равного величине осевого люфта радиально-упорного подшипника, а осевую силу определяют как разность давления в разгрузочной полости на рабочем режиме и давления при нулевом осевом усилии, умноженную на площадь разгрузочной полости.

2, Устройство для измерения осевого усилия, действующего на радиальноупорный подшипник ротора турбомашины, содержащее датчик осевого перемещения ротора с чувствительным элементом, установленным с осевым зазором относительно торца ротора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что чувствительный элемент установлен соосно с осью вращения ротора и выполнен в впде тонкостенной трубки с расходящимся коническим диффуэором на конце, причем угол раскрытия диффузора находится в пределах 25-35, осевой зазор между срезом диффузора и торцом ротора составляет 0,7 — 0,8 величины осевого люфта радиально-упорного подшипника, а внутренний диаметр тонкостенной трубки чувствительного элемента равен 4,5 — 5,5 величины осевого люфта радиально-упорного подшипника.

1 434283 р ру p„gq g5 @ 07 Og ОУ Р ФаФг

P@8, 3

Составитель В.Годзкховскии

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Редактор Е.Конча

Тираж 847 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

lI303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 5545/43

Производственно-полиграфинеское предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4