一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置和方法与流程

1.本发明涉及汽轮机转子碰磨故障模拟技术领域，具体涉及一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置和方法。

背景技术：

2.汽轮发电机组作为火力发电厂的主要设备之一，机组的结构复杂，转动部件与静止部件的间隙较小，恶劣的运行环境增加了机组发生碰磨故障的概率。
3.碰摩故障一旦发生，轻微故障可能会影响到机组的正常运行，降低生产的效率，导致电厂的经济效益下降等。严重时转子碰摩故障往往会诱发转子产生其它的故障，引起转子系统的振动增大、磨损加剧，转轴因受热而造成永久性弯曲等，甚至可能会导致机组的损毁，带来巨大的经济损失。
4.通过转子系统碰磨故障模拟实验装置来模拟汽轮发电机组转子系统的碰磨故障并进行分析研究是解决问题的重要方法。对机组碰磨故障的预防、诊断等具有重要意义。
5.现有的转子碰磨实验装置一般是在转子外围装设固定碰磨螺杆或碰磨块的框架，通过拧动碰磨螺杆或移动碰磨块，使其与转子表面直接接触，模拟转子与定子之间的碰磨故障，这种方式不能模拟不同形式的碰磨故障，而且碰磨螺杆或碰磨块长时间与转子表面接触，对整个轴系的损伤严重，安全系数低。另一种方法是在转子转动过程中，利用金属杆对转动的转子或者进行瞬间碰撞来模拟转子系统的动静碰磨故障，但是汽轮机发生碰磨故障时，往往是周期性的碰磨故障，同时还会发生转子与静子部件之间多个位置处的碰磨故障。

技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：提供一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置和方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
7.本发明采取的技术方案为：一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，包括实验台基座、驱动电机、联轴器、轴承座一、转子、拉杆、凸轮、拖动电机、轴承座二、拉杆、和、转轮、碰、液压缸、液压缸，转子两端分别旋转连接在轴承座一和轴承座二上且一端伸出后连接到驱动电机，轴承座一、轴承座二和驱动电机固定连接在实验台基座上，固定连接在转子上，上侧、下侧和左侧安装有与其接触的挤压碰摩机构。
8.优选的，上述挤压碰摩机构包括分别与上侧、左侧和下侧接触的碰磨板一、碰磨板二和碰磨板三，碰磨板一左端铰接在碰磨板二上，碰磨板二上端与碰磨板一靠近中部之间铰接有伸缩调节机构一，碰磨板二下端铰接在碰磨板三，碰磨板三位于右侧处铰接在碰磨装置固定底座上的竖直支架，碰磨板三靠近左端与靠近碰磨板二中部之间铰接有伸缩调节机构二，碰磨板三右端安装有驱动其旋转的凸轮驱动机构，凸轮驱动机构安装在碰磨装置固定底座，碰磨装置固定底座固定连接在实验台基座。
9.优选的，上述凸轮驱动机构包括凸轮、拖动电机和转轮，转轮旋转连接在碰磨板三
右端上，凸轮固定连接在拖动电机的电机轴上且与转轮相配合，凸轮旋转能够将转轮朝下挤压，拖动电机通过拖动电机支架固定连接在碰磨装置固定底座上。
10.优选的，上述凸轮一周设置有凸轮槽，转轮活动嵌入到凸轮槽内。
11.优选的，上述碰磨板三左端设置有t型杆，碰磨装置固定底座左侧设置有竖直板，竖直板设置有与碰磨板三靠近右端铰接点同心弧形的t型槽，t型杆嵌入到t型槽。
12.优选的，上述t型杆包括水平段的圆轴和与圆轴中部垂直的垂直段。
13.优选的，上述伸缩调节机构一采用液压缸一，液压缸一的缸座和缸杆一分别铰接碰磨板一和碰磨板二。
14.优选的，上述伸缩调节机构二采用液压缸二，液压缸二的缸座和缸杆二分别铰接碰磨板三和碰磨板二。
15.一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置的实验方法，该方法为：实验前，液压缸一、液压缸二和凸轮的近休止角端面与转轮相切，此时，碰磨板一、碰磨板二和碰磨板三均与分离，启动驱动电机带动转子旋转，进而带动旋转，拖动电机驱动凸轮旋转到远休止角时，碰磨板三与接触，实现单点碰磨故障模拟，控制液压缸二伸缩使得碰磨板二与接触，实现两点碰磨故障模拟，控制液压缸一伸缩使得碰磨板一与接触，实现三点碰磨故障模拟。
16.本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过实验台基座上装设碰磨故障固定底座，通过固定在碰磨故障固定底座上的拖动电机带动凸轮，使得固定连接在碰磨故障固定底座上的碰磨板会沿着支架固定转轴旋转，当凸轮的尖端竖直向下时碰磨板与发生碰磨，通过调节拖动电机的转速，可以改变发生周期性碰磨故障的时间，通过加装碰磨板可以模拟多点碰磨故障，通过调节液压缸，改变碰磨板与之间的间隙，模拟不同程度的碰磨故障。本发明的汽轮机转子碰磨故障模拟实验装置整体结构简单，碰磨板安装方便，碰磨板易于调节，实验装置操作简单，有助于分析汽轮机组发生动静碰磨等异常故障的信号，能够为识别碰磨故障和判断碰磨故障发生的位置提供可靠的依据，能够很好的应用于汽轮机转子碰磨故障实验研究和教学实验研究中。
附图说明
17.图1是本发明的立体结构示意图；图2是本发明的碰磨装置右视图；图3是本发明的碰磨装置前视图；图4是本发明的碰磨装置上视图图5是本发明的结构示意图；图6是本发明的碰磨装置固定底座结构示意图；图7是本发明的碰磨板一的结构示意图；图8是本发明的碰磨板二的结构示意图。
18.图9是本发明的碰磨板三的结构示意图。
19.图10是本发明的凸轮结构示意图。
20.图11是本发明的长度可调节的拉杆装置结构示意图。
21.图12是本发明的单点碰磨实验装置右视图。
22.图中各标号表示：1、实验台基座；2、电机固定座一；3、驱动电机；4、电机固定座二；5、联轴器；6、轴承座一；7、转子；8、缸杆一；9、碰磨板一；10、凸轮；11、拖动电机支架；12、拖动电机；13、拖动电机支架；14、滑动轴承；15、轴承座二；16、缸杆二；17、碰磨板二；18、；19、碰磨板三；20、转轮；21、碰磨装置固定底座；22、液压缸二；23、液压缸一。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
24.实施例1：如图1-12所示，一种汽轮机转子单点碰磨故障模拟实验装置，包括实验台基座1、驱动电机3、联轴器5、轴承座一6、转子7、缸杆一8、碰磨板9、凸轮10、拖动电机12、轴承座二15、缸杆二16、碰磨板17、18、碰磨板19、转轮20、碰磨装置固定低座21、液压缸二22、液压缸一23，驱动电机3通过电机固定座一2和电机固定座二4水平固定连接于实验台基座1上，驱动电机3的电机轴通过联轴器5与转子7固定连接，转子7两端分别由带滑动轴承14的轴承座一6和轴承座二15支撑固定到实验台基座1上，18固定连接在转子7上，18上侧、下侧和左侧安装有与其接触的挤压碰摩机构。
25.上述挤压碰摩机构包括分别与18上侧、左侧和下侧接触的碰磨板一9、碰磨板二17和碰磨板三19，碰磨板一9左端铰接在碰磨板二17上，碰磨板二17上端与碰磨板一9靠近中部之间铰接有伸缩调节机构一，碰磨板二17下端铰接在碰磨板三19，碰磨板三19位于18右侧处通过销栓铰接在碰磨装置固定底座21上的竖直支架，碰磨板三19靠近左端与靠近碰磨板二17中部之间铰接有伸缩调节机构二，碰磨板三19右端安装有驱动其旋转的凸轮驱动机构，凸轮驱动机构安装在碰磨装置固定底座21，碰磨装置固定底座21固定连接在实验台基座1，挤压碰摩机构能够实现三点的接触，调节接触点位置，碰摩范围更广，当控制小于180度范围内时，能够实现周期性的碰摩。
26.上述凸轮驱动机构包括凸轮10、拖动电机12和转轮20，转轮20通过销栓旋转连接在碰磨板三19右端上，凸轮10固定连接在拖动电机12的电机轴上且与转轮20相配合，凸轮10旋转能够将转轮20朝下挤压，拖动电机12通过拖动电机支架11固定连接在碰磨装置固定底座21上；凸轮10一周设置有凸轮槽，转轮20活动嵌入到凸轮槽内，能够实现周期性的碰摩故障检测。
27.碰磨装置固定底座21水平放置且限位孔与实验台基座1的限位孔对齐，通过螺钉将碰磨装置固定底座21固定在实验台基座1上。
28.优选的，上述碰磨板三19左端设置有t型杆24，碰磨装置固定底座21左侧设置有竖直板25，竖直板25设置有与碰磨板三19靠近右端铰接点同心弧形的t型槽26，t型杆24嵌入到t型槽26，t型杆24和t型槽26能对碰磨板三进行定向稳定旋转，起到限制碰磨板水平摆动的作用。
29.优选的，上述t型杆24包括水平段的圆轴和与圆轴中部垂直的垂直段，圆轴放置于t型槽中，碰磨板三可以绕竖直支架固定位置的轴心进行旋转，且碰磨板不会发生沿其他方向的窜动。
30.优选的，上述伸缩调节机构一采用液压缸一23，液压缸一23的缸座和缸杆一8分别铰接碰磨板一9和碰磨板二17，能够调节碰磨板一与的接触，弹性接触。
31.优选的，上述伸缩调节机构二采用液压缸二22，液压缸二22的缸座和缸杆二16分
别铰接碰磨板三17和碰磨板二9，能够调节碰磨板二与的接触。
32.优选的，上述装置当凸轮10的非尖端面（近休止角）与转轮20相切时，此时，碰磨板三19的圆轴位于t型槽的最低点；启动驱动电机和拖动电机，当拖动电机12带动凸轮10由该位置绕拖动电机转子轴心转动180
°
，该时刻的凸轮10凹槽的尖端面（远休止角）与转轮20相切，且碰磨板19绕支架上固定位置的轴心旋转一定角度，碰磨板19的圆轴端沿着t型槽上移，碰磨板19与的下部接触，碰磨板17与的侧面接触，发生两点周期性的碰磨故障。
33.实际试验时，需要在轴承座上布置声发射传感器，获取转子系统发生碰磨故障的声发射信号，也可以通过在轴承座上布置加速度传感器，转子附近布置电涡流位移传感器，获取转子系统发生碰磨故障的振动信号，通过信号进行故障判断。
34.实施例2：一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置的实验方法，该方法为：实验前，液压缸一、液压缸二和凸轮的近休止角端面与转轮相切，此时，碰磨板一、碰磨板二和碰磨板三均与分离，启动驱动电机带动转子旋转，进而带动旋转，拖动电机驱动凸轮旋转到远休止角时，碰磨板三与接触，实现单点碰磨故障模拟，控制液压缸二伸缩使得碰磨板二与接触，实现两点碰磨故障模拟，控制液压缸一伸缩使得碰磨板一与接触，实现三点碰磨故障模拟。
35.松开碰摩板一，控制碰磨板二和碰磨板三与的同时接触，采用凸轮周期性旋转，实现两点接触周期性的碰磨故障实验。拖动电机的转速大小随时可调。
36.设置碰摩板一与碰摩板二的铰接点，确保两碰摩板之间保持非垂直状态时能够同时接触，三点间隔均匀接触范围在上的小于180度的范围内，则能够实现三点接触周期性的碰磨故障实验。拖动电机的转速大小随时可调。
37.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过实验台基座上装设碰磨故障固定底座，通过固定在碰磨故障固定底座上的拖动电机带动凸轮，使得固定连接在碰磨故障固定底座上的碰磨板会沿着支架固定转轴旋转，当凸轮的尖端竖直向下时碰磨板与发生碰磨，通过调节拖动电机的转速，可以改变发生周期性碰磨故障的时间，通过加装碰磨板可以模拟多点碰磨故障，通过调节液压缸，改变碰磨板与之间的间隙，模拟不同程度的碰磨故障。然后通过在轴承座上布置声发射传感器，获取转子系统发生碰磨故障的声发射信号，也可以通过在轴承座上布置加速度传感器，转子附近布置电涡流位移传感器，获取转子系统发生碰磨故障的振动信号。本发明的汽轮机转子碰磨故障模拟实验装置整体结构简单，碰磨板安装方便，碰磨板易于调节，实验装置操作简单，有助于分析汽轮机组发生动静碰磨等异常故障的信号，能够为识别碰磨故障和判断碰磨故障发生的位置提供可靠的依据，能够很好的应用于汽轮机转子碰磨故障实验研究和教学实验研究中。
38.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：包括实验台基座（1）、驱动电机（3）、轴承座一（6）、转子（7）、轴承座二（15）和（18），转子（7）两端分别旋转连接在轴承座一（6）和轴承座二（15）上且一端伸出后连接到驱动电机（3），轴承座一（6）、轴承座二（15）和驱动电机（3）固定连接在实验台基座（1）上，（18）固定连接在转子（7）上，（18）上侧、下侧和左侧安装有与其接触的挤压碰摩机构。2.根据权利要求1所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：挤压碰摩机构包括分别与（18）上侧、左侧和下侧接触的碰磨板一（9）、碰磨板二（17）和碰磨板三（19），碰磨板一（9）左端铰接在碰磨板二（17）上，碰磨板二（17）上端与碰磨板一（9）靠近中部之间铰接有伸缩调节机构一，碰磨板二（17）下端铰接在碰磨板三（19），碰磨板三（19）位于（18）右侧处铰接在碰磨装置固定底座（21）上的竖直支架，碰磨板三（19）靠近左端与靠近碰磨板二（17）中部之间铰接有伸缩调节机构二，碰磨板三（19）右端安装有驱动其旋转的凸轮驱动机构，凸轮驱动机构安装在碰磨装置固定底座（21），碰磨装置固定底座（21）固定连接在实验台基座（1）。3.根据权利要求2所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：凸轮驱动机构包括凸轮（10）、拖动电机（12）和转轮（20），转轮（20）旋转连接在碰磨板三（19）右端上，凸轮（10）固定连接在拖动电机（12）的电机轴上且与转轮（20）相配合，凸轮（10）旋转能够将转轮（20）朝下挤压，拖动电机（12）通过拖动电机支架（11）固定连接在碰磨装置固定底座（21）上。4.根据权利要求3所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：凸轮（10）一周设置有凸轮槽，转轮（20）活动嵌入到凸轮槽内。5.根据权利要求2所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：碰磨板三（19）左端设置有t型杆（24），碰磨装置固定底座（21）左侧设置有竖直板（25），竖直板（25）设置有与碰磨板三（19）靠近右端铰接点同心弧形的t型槽（26），t型杆（24）嵌入到t型槽（26）。6.根据权利要求5所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：t型杆（24）包括水平段的圆轴和与圆轴中部垂直的垂直段。7.根据权利要求2所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：伸缩调节机构一采用液压缸一（23），液压缸一（23）的缸座和缸杆一（8）分别铰接碰磨板一（9）和碰磨板二（17）。8.根据权利要求2所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置，其特征在于：伸缩调节机构二采用液压缸二（22），液压缸二（22）的缸座和缸杆二（16）分别铰接碰磨板三（17）和碰磨板二（9）。9.根据权利要求1-8任一所述的一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置的实验方法，其特征在于：该方法为：实验前，液压缸一、液压缸二和凸轮的近休止角端面与转轮相切，此时，碰磨板一、碰磨板二和碰磨板三均与分离，启动驱动电机带动转子旋转，进而带动旋转，拖动电机驱动凸轮旋转到远休止角时，碰磨板三与接触，实现单点碰磨故障模拟，控制液压缸二伸缩使得碰磨板二与接触，实现两点碰磨故障模拟，控制液压缸一伸缩使得碰磨板一与接触，实现三点碰磨故障模拟。

技术总结

本发明公开了一种实现汽轮机转子多点碰磨故障模拟的实验装置和方法，包括实验台基座、驱动电机、轴承座一、转子、轴承座二和，转子两端分别旋转连接在轴承座一和轴承座二上且一端伸出后连接到驱动电机，轴承座一、轴承座二和驱动电机固定连接在实验台基座上，固定连接在转子上，上侧、下侧和左侧安装有与其接触的挤压碰摩机构。本发明通过调节拖动电机的转速，可以改变发生周期性碰磨故障的时间，通过加装碰磨板可以模拟多点碰磨故障，通过调节液压缸，改变碰磨板一或二与之间的间隙，模拟不同程度的碰磨故障。整体结构简单，碰磨板安装方便。碰磨板安装方便。碰磨板安装方便。