DE859372C

DE859372C - Messeinrichtung zur Bestimmung des radialen Schaufelspieles von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen

Info

Publication number: DE859372C
Application number: DEST3536A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Cautius; Walter Dipl-Ing Petrus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-24
Filing date: 1951-06-24
Publication date: 1954-04-08

Description

Meßeinrichtung zur Bestimmung des radialen Schaufelspieles von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des radialen Schaufelspieles von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen.
Bei allen Kreiselmaschinen ist es notwendig, mit Rücksicht auf die Spaltverluste das radiale Schaufelspiel möglichst klein zu halten. Der Verkleinerung des Schaufelspieles sinus aber Grenzen gesetzt, die sich besonders bei Dampfturbinen aus der unterschiedlichen Erwärmung und Abkühlung des Ober- und Unterteils der Maschine beim Anfahren und Stillsetzen ergeben. Denn die unterschiedliche Erwärmung des Läufers und vor allen Dingen des Gehäuses hat ein Verziehen dieser Teile zur Folge. Auch wirkt sich eine ungleiche Wärmekapazität des Läufers und Gehäuses im ungünstigen Sinn hinsichtlich der erforderlichen Größe des Schaufelspieles aus.
Es ist daher von größter Bedeutung, das jeweilige radiale Schaufelspiel messen und vor allem beim Anfahren und Stillsetzen der Maschine die Anderung des Schaufelspieles feststellen zu können.
Man hat bereits vorgeschlagen, an gegenüberliegenden Stellen in der Wandung einer ampfturbine je ein Meßrohr einzusetzen. Die Auslässe der Meßrohre lagen im gleichen Abstand vom Turbinenläufer. Den Meßrohren wurde im gleichen Maße Frischdampf zugeführt und der Druck in den Meßrohren gemessen. Bei allseitig gleichem Schaufelspiel blieben die Austrittsquerschnitte und demzufolge auch die Drücke in den Meßrohren gleich groß. Bei zufolge einer Gehäusedurehbiegung kleiner werdendem Schaufelspiel wurde jedoch der Austrittsquerschnitt des bIeßrohres kleiner und demzufolge der Dampfdruck im Meßrohr größer, und umgekehrt. Diese Dampfdruckänderung diente als Niaß für die Änderung des Schaufelspieles.
Genaue Messungen sind auf diese Weise jedoch schwierig, da der Meßdampfzustand konstant gehalten werden muß und außerdem der Turbinendampf störende Einflüsse am Meßrohraustritt ausübt und ein laufender Dampfverlust auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aleßeinrichtung auszubilden, mit der Messungen des radialen Schaufelspieles laufend und mit größerer Genauigkeit als bisher vorgenommen werden können, ohne daß die Leistung der Maschine beeinträchtigt wird.
Die Erfindung besteht darin, daß am Gehäuse der Kreiselmaschine eine Induktionsspule mit Eisenkern angeordnet ist, dessen Schenkel durch abgedichtete, unmagnetische Einsätze in der Gehäusewand hindurch bis nahe an den Läufer ragen und zur Messung des Luftspaltes zwischen den Schenkelenden und dem Läufer an sich bekannte Einrichtungen zur Messung der Induktivität bei konstanter, an die Induktionsspule gelegter Wechselspannung Idlienen. Wichtig ist Idabei, daß die Induktionsspule, die vorteilhaft auf einem in üblicher Weise geblätterten Eisenkern sitzt, außerhalb des Gehäuses an diesem so angebracht ist, daß sie der Einwirkung des durch die Maschine geführten Mediums, beispielsweise des Dampfes, und damit auch der unmittelbaren Wärmeeinwirkung nicht ausgesetzt ist. In die Maschine hinein ragen nur die Schenkel des Eisenkernes, zwischen deren Enden und dem Läufer der zu messende Luftspalt verbleibt. Der magnetische Fluß im Eisenkern schließt sich unter tiberbrückung des Luftspaltes im Läufer.
Um jede Störung des Dampfstromes im Gehäuse zu vermeiden. wie sie, wenn auch nur in geringerem Umfange, durch die Schenkel des Eisenkernes hervorgerufen werden könnte, lassen sich auch die Schaufeln im Schaufelkranz des Gehäuses selbst als Schenkel des Spulenkernes ausbilden. Dabei können diese magnetisch isoliert befestigten Schaufeln zu einem Schaufelkranz gehören und dem zufolge, in Achsrichtung der Maschine gesehen, nebeneinander oder aber hintereinander angeordnet sein und je eine Schaufel benachbarter Schaufelkränze bilden.
Die Messung der Induktivität kann durch Strommessung entweder direkt im Stromkreis der Induktionsspule oder aber in einer der bekannten Wechselstrombrückenschaltungen erfolgen. Im allgemeinen ist die Brückenschaltung vorzuziehen. Tritt zufolge ungleichmäßiger Erwärmung eine Gehäusedurchbiegung ein, so ergibt sich eine Ankerung des Luftspaltes und damit der Stromanzeige. Schwankt bei Drehung der Welle die Stromanzeige entsprechend der Drehzahl, so ist darauf auf eine Durchbiegung der Welle zu schließen, die aus der Änderung der Anzeige bestimmt werden kann.
Bei steigender Drehzahl kann das Meßinstrument den Stromschwankungen nicht mehr folgen. Um auch bei laufender Maschine neben der Gehäusedurchbiegung die Weiiendurchbiegung ständig messen zu können, sind erflndungsgemäß im Meßkreis ein Gleichrichter und ein Siebtrausformator zwischengeschaltet, an dessen Sekundärseite der Wechselstromanteil des zufolge der Wellendurchbiegung mit der Wellendrehzahl pulsierenden Gleichstromes meßbar ist. Da die Spannung des Meßkreises eine Wechselspannung ist und die Gleichrichtung einen zunächst entsprechend der Grundfrequenz pulsierenden Gleichstrom ergibt, diem die Frequenz der Wellendurchbiegung überlagert ist, muß die Grundfrequenz durch Einfügung eines Sperrkreises ausgeschaltet werden.
Ein Strommesser im Meßkreis zeigt den Mittelwert des bei durchgebogener Welle pulsierenden Gleichstromes an, der von der Gehäusedurchbiegung abhängt. Im Sekundärkreis des Siebtransformators wird die Größe des Wechselstromanteils des pulsierenden Gleichstromes und damit die Größe der Wellendurchbiegung getrennt gemessen.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es bedeutet Fig. I einen Schnitt durch eine Kreiselmaschine, mit eingebauter Induktionsspule, Fig. 2 eine Wechselstrombrückenschaltung zur gleichzeitigen Messung der Gehäuse und der Wellendurchbiegung.
Die Induktionsspule 1 ist auf einem hufeisen förmigen Eisenkern 2 gewickelt, dessen Schenkel durch die Gehäusewand 5 der Kreiselmaschine hindurchragen und bis auf einen Luftspalt 3 an den Läufer 4 herangeführt sind'. Die Schenkel des Eisenkernes 2 müssen magnetisch isoliert durch die Gehäusewand 5 hindurchgeführt sein und sitzen demzufolge in unmagnetischen Einsätzen 6 in der Gehäusewand 5 Eine Durchbiegung der Gehäusewand 5 ergibt eine Änderung des Luftspaltes 3 zwischen den Schenkelenden und dem Läufer 4. Diese Spaltänderung bewirkt eine Änderung des Magnetflusses im Eisenkern 2, der in dem Läufer 4 geschlossen ist. Damit ändert sich auch die Induktivität, welche eine Anderung der Stromstärke im Stromkreis der Induktionsspule I bewirkt, an die eine konstante Wechselspannung angelegt ist. Durch Messen der Stromstärke ist also die Größe des Luftspaltes 3 und damit das radiale Schaufelspiel meßbar.
Die Messung der Stromstärke kann aber auch in einer Wechselstrombrückensohaltung erfolgen, wie sie in Abb. 2 dargestellt ist. An die Klemmen 7 und 8 ist eine Wechselspannung angelegt. In den Meßkreis zwischen den Punkten und 10 ist ein Strommesser eingeschaltet, der die Messung der Gehäusedurchbiegung ermöglicht. Außerdem sind in dem Meßkreis zwischen den Punkten 9 und 10 ein Gleichrichter II und ein Siebtransformator I2 zwischengeschaltet. Ist die Läuferwelle durchgebogen, so fließt zwischen den Punkten und 10 ein entsprechend der Drehzahl pulsierender Gleich- strom, dessen Wechselstromanteil am Strommesser I3 in der Sekundärleitung des Transformators 12 meßbar ist und ein Maß für dieWellendurchbiegung ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Meßeinrichtung zur Bestimmung des radialen Schaufelspieles von Krei sel maschinen, insbesondere Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinengehäuse eine Induktionsspule mit Eisenkern angeordnet ist, dessen Schenkel durch abgedichtete, unmagnetische Einsätze in der Gehäusewand hindurch bis nahe an den Läufer ragen und daß zur Messung des Luftspaltes zwischen den Schenkelenden und dem Läufer in an sich bekannter Weise Einrichtungen zur Messung der Induktivität bei konstanter, an die Induktionsspule gelegter Wechselspannung vorgesehen sind.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel des Eisenkernes als Schaufeln im Schaufelkranz des Gehäuses ausgebildet sind.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Wechsel strombrückenschaltung im Meßkreis ein Gleichrichter und ein Siebtransformator zwischengeschaltet sind, an dessen Sekundärseite der Wechselstromanteil des zufolge der Wellendurchbiegung mit der Wellendrehzalll pulsierenden Gleichstromes meßbar ist.