Устройство для измерения боя вала и динамической формы ротора гидрогенератора

Изобретение относится к области для измерения воздушного зазора электрической машины, например гидрогенератора. Устройство для измерения боя вала и динамической формы ротора гидрогенератора включает лазерные триангуляционные датчики с отметчиком, размещенные в канале пакета активной стали и соединенные с входом ПЭВМ. При этом указанные датчики закреплены в одной плоскости так, что их лучи расположены под углом 90 градусов. Технический результат - повышение быстродействия измерения боя вала и динамической формы ротора гидрогенератора, а также возможность производить измерения в режиме реального времени. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерению воздушного зазора электрической машины, например гидрогенератора. Кроме того, изобретение может найти применение на электромашиностроительных заводах для обеспечения 100% контроля изготавливаемых машин, а также в ремонтных и других предприятиях, например, для послеремонтного или профилактического контроля.

Известно устройство для контроля неравномерности воздушного зазора многофазных электрических машин на основе явления электромагнитной индукции при вращении ротора (А.с. СССР №585578, кл. H02K 15/00, G01M 15/00, 1977).

Существующее устройство для измерения воздушного зазора в электрической машине основано на анализе ЭДС индукции магнитного поля в зазоре. Недостаток этого устройства заключается в том, что неравномерность магнитного потока, т.е. разница в величине магнитного потока под различными полюсами ротора обусловлена не только величиной воздушного зазора под каждым полюсом, но и конструктивными отличиями полюсов и наличием межвитковых замыканий в обмотке полюса. Кроме того, величина магнитного потока под каждым полюсом сглаживается влиянием соседних полюсов, количество которых зависит от конструкции электрической машины и может достигать нескольких десятков. Принцип действия этого устройства не позволяет контролировать воздушный зазор при снятии возбуждения и останове электрической машины. Указанные причины не позволяют точно оценивать величину воздушного зазора под каждым полюсом ротора и изменение воздушного зазора электрической машины при снятии возбуждения и останове.

Известно устройство, реализующее способ бесконтактного динамического измерения смещения заземленного проводящего тела, которое может применяться для измерения осевого смещения ротора вращающейся машины. Способ заключается в использовании емкостного датчика, образованного двумя параллельными проводящими пластинами, электрически изолированными одна от другой, на которые подан высокочастотный сигнал заданного напряжения, и в измерении тока, индуцируемого высокочастотным сигналом в емкостном датчике, прямо пропорционального их площади перекрытия (RU 2104478, кл. G01B 7/14, G01B 7/02, G 01D 5/24, 1998).

Недостатком известного устройства является сложность монтажа на статоре вращающейся машины. Устройство необходимо устанавливать непосредственно в воздушном зазоре. Поэтому устройство подвержено повреждениям при малом зазоре между статором и ротором. Кроме того, результаты измерения сильно зависят от влажности воздуха в зазоре. Крупные электрические машины имеют встроенную в тело статора и ротора охлаждающую систему, работающую на воде. Изменение влажности в воздушном зазоре снижает достоверность измерений и надежность емкостного датчика.

Известно устройство для бесконтактного измерения воздушного зазора электрической машины (RU 2100818. кл. МПК6 G01B 11/14, 1997). Устройство содержит источник света, блок смещения, фотоприемник, соединенный с электрической частью блока смещения, причем механическая часть блока смещения сопряжена с источником света, фотоприемником и блоком определения положения блока смещения, блок выборки-хранения, соединенный с блоком определения положения блока смещения, и отметчик оборотов, соединенный с блоком выборки-хранения.

Недостатком данного устройства является наличие механической части блока смещения, которая отрицательно влияет на надежность работы устройства в целом, последовательный характер измерения, обусловленный тем, что устройство последовательно измеряет расстояние до каждого полюса, что приводит к увеличению времени измерения и исключает возможность измерения динамических характеристик величины воздушного зазора. Точность измерения напрямую зависит от качества изготовления и условий эксплуатации механической части блока смещения. Учитывая, что измерение воздушного зазора будет проводиться в условиях вибраций и перепадов температур в зоне измерения, получить точные результаты измерения будет крайне сложно.

Известно также лазерное устройство для измерения расстояния до цели (RU 2111510, ул. МПК 6 G01S 17/32, 1998), которое состоит из лазера, имеющего две грани резонатора для излучения выходного света (свет из первой грани резонатора рассеивается на поверхности цели и попадает обратно в лазер), модуля управления оптической частотой лазера, подключенного к лазеру и изменяющего его оптическую рабочую частоту, модуля оптического детектирования, чувствительного к выходному свету из второй грани резонатора, частота изменения интенсивности которого связана с расстоянием до цели из-за интерференции в лазере между рассеянным светом от цели и светом в лазере, и модуля измерения расстояния, подключенный к средству оптического детектирования.

Недостатками данного устройства являются малая разрешающая способность и значительная погрешность измерения воздушного зазора электрической машины. Указанные недостатки связаны с тем, что погрешность измерения обратно пропорциональна времени накопления данных, которое напрямую зависит от требуемой разрешающей способности. Таким образом, при низкой погрешности измерения устройство будет давать малое разрешение, а при высоком разрешении измеренных данных - большую погрешность измерения.

Указанные недостатки - узкая область применения лазерного устройства и невозможность бесконтактного измерения расстояния до поверхности вращающихся объектов и бесконтактного измерения воздушного зазора электрической машины с малой погрешностью измерения и высоким разрешением.

Эти недостатки устранены в устройстве (RU 2469264, МПК 7 G01D 11/14, 2012) - наиболее близком к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату и принятом нами в качестве прототипа.

Это достигается введением новых блоков - модуля синхронизации с ротором и модуля накопления и фазового осреднения, что позволяет накапливать результаты измерения в точке на поверхности ротора и получить заведомо меньшую погрешность измерения, чем у прототипа.

Это достигается тем, что модуль накопления и фазового осреднения синхронно принимает информацию о текущем расстоянии до ротора от модуля измерения расстояния и информацию о текущем фазовом положении ротора от модуля синхронизации с ротором. Модуль накопления и фазового осреднения осуществляет фазовое накопление и осреднение данных, полученных от модуля измерения расстояния и модуля синхронизации с ротором.

Недостатки такой конструкции заключаются в следующем.

Эксплуатация предлагаемого устройства показала повышенную точность измерения. Однако предлагаемое устройство отличается сравнительно низким быстродействием. Время, необходимое для фазового осреднения, составляет 9-10 секунд. Весьма проблематично получить траекторию перемещения оси вала гидроагрегата за один оборот при различных режимах работы гидроагрегата и получить динамическую форму ротора в различных поясах и сделать вывод об изломе линии «генератор - турбина».

Техническим эффектом изобретения является создание устройства для измерения боя вала и динамической формы ротора гидрогенератора, которое бы имело большее быстродействие, позволяло производить измерения в режиме реального времени и позволяло получить измерение боя вала и траекторию перемещения оси вала.

Для достижения указанного технического эффекта предлагается бесконтактное устройство для измерения боя вала и динамической формы ротора гидрогенератора на основе 2-х лазерных триангуляционных датчиков положения со встроенной микропроцессорной системой управления, расположенных в одной плоскости под углом 90°.

Лазерные триангуляционные датчики положения со встроенной микропроцессорной системой управления выпускаются промышленностью, например фирмой RIFTEK, находящейся по адресу - Логойский тракт, 22, г. Минск, 220090, Республика Беларусь, тел/факс: +375172813513, info@riftek.com, www.riftek.com или ООО «НЛП «Призма», г. Каменск-Уральский, ул. Челябинская, 18, оф. 211, www.prizmasensors.ru, prizma_sensors@inbox.ru, тел +7(343)2684572.

Лазерный оптический датчик положения со встроенной микропроцессорной системой управления позволяет с высокой точностью измерить расстояние до контролируемого объекта без механического контакта с ним. Датчик реализует принцип триангуляции. Лазерный излучатель (смотри фиг. 1) создает световую метку на поверхности объекта. Отражение изображения световой метки проецируется на позиционно-чувствительный КМОП фотоприемник. При изменении расстояния от датчика до объекта происходит перемещение изображения световой метки в плоскости фотоприемника. Микропроцессор производит вычисление координат изображения. По координатам изображения точки определяется расстояние до объекта. В процессе измерений производится дополнительный контроль мощности отраженного света и подавление фоновых засветок. Программирование осуществляется с помощью программного обеспечения, поставляемого с датчиками. Для реализации осреднения используется сигнал с отметчика, представляющего собой оптический модуль, генерирующий синхросигнал, привязанный к начальной фазе вращения ротора.

При измерении указанным датчиком расстояния до поверхности вала определяется только одна координата - X смещения вала, но вал при этом может также отклоняться и по другой координате - Y. Ось вала при этом перемещается в направлении и по величине, которые могут быть определены по двум координатам. Вторая координата отклонения оси вала определяется при помощи второго лазерного триангуляционного датчика, установленного под 90° в той же плоскости, что и первый датчик. Сигналы с двух датчиков подаются на вход вычислительного устройства, например ПЭВМ, которое производит в реальном времени обработку показаний датчиков и строит траекторию передвижения оси вала.

Такое решение позволяет обеспечить работу по измерению не только боя вала гидроагрегата, но и траектории перемещения оси вала.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая принцип измерения лазерного датчика.

На фиг. 2 изображена схема установки лазерного датчика динамического контроля формы ротора.

На фиг. 3 изображено сечение по А-А вида, изображенного на фиг. 2.

В статоре 1 гидрогенератора в вентиляционном канале 2 расположен лазерный триангуляционный датчик 3, луч которого направлен на ротор 4. В этом же вентиляционном канале статора установлен второй лазерный триангуляционный датчик 5 так, что его луч направлен на ротор 4 под 90° по отношению к лучу датчика, а выходные сигналы с датчиков 3 и 5 - на вход ПЭВМ 6.

Устройство работает следующим образом. Вначале устанавливают лазерные датчики в канале пакета активной стали статора, как показано на фиг. 2, и соединяют их с ПЭВМ, в которую введена программа работы устройства и обработки полученных данных. Приводят во вращение вал гидроагрегата, затем включается устройство по команде с ПЭВМ, при этом используется сигнал с отметчика, представляющего собой оптический модуль, генерирующий синхросигнал, привязанный к начальной фазе вращения ротора. С помощью программного обеспечения производится вычисление перемещения оси вала по формуле δ=(х2+y2)0.5 в режиме реального времени через заданный программно угол поворота ротора с выдачей на печать динамической формы ротора, например, в полярных координатах.

Устройство для измерения боя вала и динамической формы ротора гидрогенератора, включающее лазерные триангуляционные датчики с отметчиком, размещенные в канале пакета активной стали статора и соединенные с входом ПЭВМ, отличающееся тем, что указанные датчики закреплены в одной плоскости так, что их лучи расположены под 90 градусов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для определения положения первого вала и второго вала относительно друг друга. Заявленное устройство содержит первый измерительный модуль, установленный на периферийной поверхности первого вала, и второй измерительный модуль, установленный на периферийной поверхности второго вала.

Способ основан на формировании действительного изображения калиброванных источников излучения с помощью мир. Миру каждого из каналов комбинированной оптико-электронной системы (КОЭС) выполняют в виде последовательности штрихов, создающих высокую пространственную частоту (ВПЧ) в направлении строки МФПУ и вытянутых в направлении кадровой развертки.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ измерения и контроля рамы грузового автомобиля или автобуса заключается в том, что измерительное устройство располагают перед рамой, а излучение от источника направляют на раму и на консоль рефлектора.
Устройство состоит из измерительной рамки с цифровыми, угловыми и линейными значениями, лазерного прибора, который проецирует на нее крестообразный лазерный луч, держателей, которые удерживают лазерный прибор и измерительную рамку на соответствующем колесе, поворотных подставок для свободного поворота и скольжения регулируемых колес и блокиратора руля, который удерживает руль в неподвижном положении.

Способ юстировки включает предварительную сборку объектива по геометрическим базам, формирование автоколлимационного изображения путем установки фокальной точки объектива интерферометра на оси главного зеркала в фокусе объектива и анализирование волнового фронта объектива в автоколлимационной схеме с плоским зеркалом в двух расположенных симметрично относительно центра точках поля зрения.

Устройство для базирования линз в цилиндрических оправах предназначено для вращения оправ и измерения децентрировок оптических поверхностей линз. Устройство содержит втулку, в которой проточена базовая плоскость в виде кольца для базирования торца цилиндрической оправы линзы.

Предложен способ определения углов установки колес транспортного средства, которое содержит, по меньшей мере, одну колесную ось (12, 13, 14), имеющую конец оси с, по меньшей мере, одним колесным элементом (2а-b, 3а-b, 4а-b) на соответствующей продольной стороне транспортного средства.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в устройствах для контроля параллельности оптических осей каналов различных оптических и оптико-электронных систем.

Способ включает установку линзы сферической рабочей поверхностью на опорный буртик цилиндрического отверстия промежуточной цилиндрической части, размещаемой на опорном буртике цилиндрического отверстия основной оправы.

Способ включает установку линзы на плоский буртик промежуточной части оправы, размещаемой на буртике цилиндрического отверстия основной оправы с возможностью наклона.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для центрировки линз в оправах при их сборке для случаев, когда линзы базируются в оправах по плоским фаскам. Способ позволяет осуществлять центрировку линзы относительно базовой оси оправы при ее вращении по обеим рабочим поверхностям линзы, повышая при этом точность центрировки. Для этого оправа снабжается промежуточной частью, в которую линза устанавливается с радиальным зазором своей плоской фаской на плоский опорный фланец промежуточной части, который может наклоняться относительно основной оправы вокруг центра кривизны сферической поверхности, расположенный в одной плоскости с центром кривизны первой рабочей поверхности линзы. Для совмещения с базовой осью оправы первого центра кривизны рабочей поверхности линзу сдвигают в радиальном направлении в промежуточной оправе, после чего линзу фиксируют в промежуточной оправе. Второй центр кривизны линзы совмещается с базовой осью оправы наклоном промежуточной части оправы вокруг центра кривизны сферической поверхности, после чего промежуточная часть фиксируется в основной оправе. Сопряжение наружного опорного фланца промежуточной части оправы с опорным фланцем основной оправы осуществляется по контакту сферической и плоской поверхностей. Технический результат - осуществление центрировки линзы относительно базовой оси оправы при ее вращении по обеим рабочим поверхностям линзы, повышая при этом точность центрировки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа центровки объектива штабельной конструкции. Способ включает в себя центрировку линз относительно базовой оси объектива, которой является ось вращения стола станции для автоматизированной центрировки. Для этого на стол станции помещают оправу с установленной в ней по базовой поверхности первой линзой объектива, измеряют биение первого центра кривизны линзы относительно оси вращения стола, смещают оправу для совмещения первого центра кривизны линзы с осью вращения и фиксируют положение оправы. Затем измеряют биение второго центра кривизны линзы. Наклоном линзы в оправе совмещают второй центр ее кривизны с осью вращения и фиксируют положение линзы в оправе. Далее устанавливают на оправу первой линзы оправу второй линзы и осуществляют центрировку второй линзы по такому же алгоритму. Оправы линзовых компонентов обеспечивают возможность наклонять линзы относительно оси вращения стола при различных формах ее базовой поверхности. Технический результат заключается в повышении точности центрировки. 3 н. и 2 з.п. ф-лы. 6 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для центрировки линз в оправах при их сборке в случаях, когда линзы базируется в оправах по плоской фаске. Оправа снабжается промежуточной частью, в которую линза устанавливается с радиальным зазором своей плоской фаской на сферический опорный фланец промежуточной части, с возможностью радиально сдвигаться относительно основной оправы для совмещения первого центра кривизны рабочей поверхности линзы с базовой осью оправы при ее вращении, после чего промежуточная часть оправы фиксируется относительно основной. Второй центр кривизны линзы совмещается с базовой осью оправы при наклоне линзы вокруг центра кривизны сферической поверхности фланца, расположенного в одной плоскости с центром кривизны первой поверхности линзы, после чего положение линзы фиксируется в промежуточной части оправы. Промежуточная часть оправы радиально сдвигается относительно основной в зазоре посадки, что обеспечивается сопряжением опорного фланца промежуточной части оправы с опорным фланцем основной оправы по плоским поверхностям. Технический результат заключается в повышении точности центрировки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системе управления и позиционирования монтажного положения сменного элемента футеровки и к применению камеры системы для определения взаимного расположения сменного элемента футеровки и определенного монтажного положения элемента футеровки. Изобретение может быть использовано при замене элементов футеровки. Система содержит первую опорную систему, сформированную посредством монтажных отверстий стенки, вторую опорную систему, сформированную посредством средств соединения, расположенных на нижней поверхности элемента футеровки, двумерный датчик, выполненный с возможностью стационарного размещения на стороне стенки монтажной поверхности, противоположной подверженной износу стенке, таким способом, чтобы в поле обзора датчика входила нижняя поверхность элемента футеровки, просматриваемая через монтажные отверстия. При этом датчик выполнен с возможностью передачи электрического сигнала, представляющего изображение взаимного расположения двух опорных систем, для определения оператором крана монтажного положения элемента футеровки. Двумерный датчик может содержать две камеры для записи изображений. Применяемая в системе камера выполнена с возможностью записи изображения нижней поверхности элемента футеровки через монтажное отверстие в стенке. Система управления и позиционирования положения сменного элемента футеровки значительно повышает точность монтажных работ и одновременно облегчает их проведение. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство содержит главное зеркало (ГЗ) 4, вторичное зеркало (ВЗ) 5, первое плоское зеркало-имитатор 6 оптической оси ГЗ 4, жестко связанное с ГЗ 4 и перпендикулярное оптической оси ГЗ 4, и второе плоское зеркало-имитатор 7 оптической оси ВЗ 5, жестко связанное с ВЗ 5 и перпендикулярное его оптической оси; первый автоколлиматор фотоэлектрический (АКФ) 8; первую перископическую систему 9; два привода наклонов 10, 11 и три привода линейных смещений 12, 13, 14 ВЗ 5; первую 16 и вторую 17 пентапризмы. Первое 6 и второе 7 зеркала-имитаторы оптически связаны с первым АКФ 8. Устройство включает объектив с центральным осевым отверстием 18, жестко связанный с ГЗ 4, светящуюся марку 19, жестко связанную с ВЗ 5, расположенную на его оптической оси вблизи его вершины и в фокальной плоскости объектива 18; третье плоское зеркало-имитатор 20 оптической оси ГЗ 4, жестко связанное с ГЗ 4 и перпендикулярное его оптической оси; второй АКФ 21, первую и вторую поворотные ромб-призмы 22 и 24 с приводами 23 и 25, оптически связанные со вторым АКФ 21, диагональное зеркало 26 с двумя приводами наклонов 27 и 28 между ГЗ 4 и ВЗ 5. Технический результат – сохранность в автоматическом режиме юстировки двухзеркальной телескопической системы и параллельности вышедших из системы лучей оптической оси ГЗ. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Регулятор развала-схождения колес автомобиля состоит из поворотных подставок под колеса для свободного поворота и скольжения регулируемых колес, блокиратора руля автомобиля, колесных держателей, которые крепятся на регулируемые колеса и удерживают измерительный прибор и измерительную планку на соответствующем колесе. Также имеется измерительная планка с вертикальными цифровыми, угловыми и линейными значениями или приемник лазерного луча и измерительный прибор, состоящий из электронного уклономера и лазера, проецирующего точку-луч. Измерительный прибор крепится держателем к регулируемому колесу так, чтобы лазерный луч и уклономер измерительного прибора были параллельны и перпендикулярны плоскости данного колеса. Электронный уклономер, встроенный в измерительный прибор, отображает развал колеса, а лазер измерительного прибора посылает точку-луч, параллельный плоскости данного колеса, на измерительную планку, установленную вертикально плоскости земли и закрепленную аналогичным держателем и с одинаковым расстоянием от центра на другом колесе, отображая сход или расхождение регулируемого колеса. Необходимые значения получают регулировкой колеса, к которому прикреплен измерительный прибор до совмещения точки лазерного луча с требуемыми значениями на планке или получения сигнала от приемника лазерного луча, электронный уклономер также показывает или сообщает о достижении необходимых значений угла регулируемого колеса. Технический результат - упрощение и удешевление процесса регулировки развала-схождения колес у автомобилей.

Способ регулировки положения камеры при установке её в мобильный телефон, который осуществляется после установки покровной линзы окна и предварительной установки камеры. Причем регулировка положения камеры осуществляется для регулировки положения оптического центра камеры относительно центра окна видимости на покровной линзе окна. Указанный способ реализуется при помощи устройства, которое включает в себя проектор, компьютер и узел регулировки. Технический результат заключается в устранении неконцентричности между оптической осью окна и оптической осью камеры. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ может использоваться при сборке объективов для тепловизионных приборов. Способ включает установку в центрирующий патрон токарного станка оправы с линзой и закрепление в оправе насадки с линзой-свидетелем и центрирование поверхностей линз с контролем автоколлимационным микроскопом. Линза-свидетель выполнена прозрачной в видимой области спектра и имеет сквозное центральное отверстие. Радиус поверхности линзы-свидетеля, ближайшей к автоколлимационному микроскопу, равен радиусу невидимой поверхности линзы. Смещением сдвиговой части патрона центрируют ближайшую к микроскопу поверхность линзы-свидетеля, выставляя автоколлимационное изображение центра кривизны этой поверхности на ось вращения шпинделя станка, при этом происходит самоцентрирование невидимой поверхности линзы. Затем перемещением поворотной сферической части патрона центрируют видимую поверхность линзы через отверстие в линзе-свидетеле. После этого извлекают насадку с линзой-свидетелем из оправы линзы и обрабатывают торцевые и цилиндрические поверхности оправы. Технический результат - повышение точности центрирования линз и снижение трудоемкости процесса центрирования. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной и роботизированной технике и предназначено для выполнения автоматизированного контроля соосности и центровки механических конструкций. Изобретение может быть использовано в двигателестроении для контроля соосности опор, статорных колец и лабиринтных уплотнений в собираемом статоре газотурбинного двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что устройство автоматизированного контроля соосности и центровки механических конструкций содержит подставку, вращающийся стол, привод, колонну, траверсу, два одинаковых позиционера и электронно-вычислительную машину. Технический результат - снижение трудоемкости и автоматизация контроля соосности, центровки механических конструкций, в том числе на основе виртуального компьютерного анализа. 4 ил.

Способ включает установку линзы на плоский опорный буртик цилиндрического отверстия промежуточной части оправы, размещаемой фланцем на опорном буртике цилиндрического отверстия основной оправы. Вращают оправу вокруг ее базовой оси, измеряют биение центра кривизны первой поверхности линзы относительно центра кривизны второй поверхности линзы, радиально сдвигают линзу по плоскому опорному буртику промежуточной части оправы для совмещения центров кривизны первой и второй рабочих поверхностей линзы и фиксируют линзу в промежуточной части оправы. Измеряют биение центров кривизны первой и второй рабочих поверхностей с осью вращения, сдвигают промежуточную часть оправы по опорному буртику основной оправы для совмещения центров кривизны первой и второй рабочих поверхностей с осью вращения и фиксируют положение промежуточной части оправы в основной оправе. Оправа имеет наружную базовую цилиндрическую поверхность и плоский наружный базовый фланец, образующие базовую ось оправы, цилиндрическое отверстие с плоским опорным буртиком, на который плоским фланцем установлена с увеличенным зазором посадки промежуточная цилиндрическая часть оправы с опорным буртиком для установки линзы. Технический результат - повышение точности центрирования линзы при сохранении центрирования по обеим рабочим поверхностям линзы и упрощение изготовления основной оправы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх