Стенд для проверки срабатывания датчика ограничения раскрутки пусковой турбины газоперекачивающего агрегата

Полезная модель относится к испытательному оборудованию для проверки срабатывания и настройки датчика ограничения раскрутки пусковой турбины.
Известен стенд для вибрационной диагностики роторных систем (патент RU 2340882 С1, опубликован 10.12.2008, бюл. №34), содержащий возбудитель механических колебаний и приемник колебаний, установленные на общее основание и соединенные между собой, и измерительную систему, состоящую из датчиков измерения вибрации, установленных на опорах подшипников качения и фотоэлектрического датчика, измеряющего число оборотов роторной системы, а также содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и ЭВМ на базе персонального компьютера, содержащего программные блоки обработки сигналов, при этом приемник колебаний выполнен в виде вала с двумя дисками, один из датчиков измерения вибрации виброизмерительного комплекса соединен через фильтр с двухканальным анализатором сигналов и измерительным магнитофоном, соединенным через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с блоком управления ЭВМ, а второй датчик измерения вибрации соединен двухканальным анализатором сигналов, виброметром, фазометром и магнитофоном, также соединенным через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с блоком управления ЭВМ, а фотоэлектрический датчик через частотомер и фазометр связан с АЦП и ЭВМ. Стенд предназначен как для анализа влияния дефектов на характеристики вибраций, так и для решения обратной задачи: оценки параметров технического состояния по результатам измерения вибраций и разделения влияния различных дефектов на вибросигналы, но не позволяет проверить работоспособность датчика ограничения раскрутки пусковой турбины, выполнить настройку срабатывания в зависимости от требуемых условий, например, частоты вращения ротора.
Известен способ балансировки ротора и устройство для его осуществления (патент RU 2627968 C1, опубликован 14.08.2017, бюл. № 23), включающее основание, привод вращения, роликовые блоки, две анизотропные опоры, при этом каждая опора содержит датчики, регистрирующие вертикальную динамическую силу, действующую на опору, и датчики, регистрирующие виброперемещение опоры в горизонтальной плоскости, при этом в вертикальном направлении опоры устройства выполнены жесткими с возможностью функционирования в дорезонансном режиме, а в горизонтальном направлении, перпендикулярном оси вращения опоры устройства, выполнены податливыми с возможностью функционирования в зарезонансном режиме. Устройство позволяет повысить точность балансировки ротора, но не позволяет проверить работоспособность датчика ограничения раскрутки пусковой турбины, выполнить настройку срабатывания в зависимости от требуемых условий, например, частоты вращения ротора.
Балансировочный стенд для моделирования различного рода дефектов роторного оборудования (патент RU 189957 U1, опубликован 13.06.2019, бюл. № 17), содержащий закрепленные на горизонтальной пространственной раме с пружинными демпфирующими опорами две подшипниковые опоры вала, в каждую из которых монтируется подшипник качения, при этом на валу ротора устройства установлены три диска, выполняющие роль плоскостей коррекции, и электродвигатель, выполняющий функцию приводной установки, при этом передача крутящего момента с вала электродвигателя на вал ротора осуществляется с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты, поверхности опор ротора стенда являются плоскостями для установки датчиков контроля вибрации, ротор стенда закрыт защитным кожухом с отверстиями для вывода каналов измерений от датчиков вибрации, при этом балансировочный стенд снабжен концевым выключателем и частотным регулятором. Балансировочный стенд предназначен для: имитации различного рода дефектов линии валопровода (расцентровка осей); имитации нарушения жесткости опорной системы агрегата; имитации дефектов подшипника качения и его монтажа в опоре, а также различного вида пространственного расположения плоскостей коррекции относительно подшипниковых опор при проведении процесса балансировки роторов; проверки работоспособности переносного вибродиагностического оборудования; для проведения практических занятий специалистов по неразрушающему контролю, повышения квалификации специалистов в области вибродиагностики, аттестации специалистов по вибрационному методу контроля, проверки работоспособности переносных виброанализаторов; апробирования новейших методик многорежимной балансировки роторного оборудования. Улучшенная конструкция балансировочного стенда позволяет повысить качество проведения балансировочных работ на эксплуатируемом роторном оборудовании, но не позволяет проверить работоспособность датчика ограничения раскрутки пусковой турбины, выполнить настройку срабатывания в зависимости от требуемых условий, например, частоты вращения ротора.
Известен датчик ограничения раскрутки ротора (029108200 ТО. Двигатель ДР59Л. Техническое описание.), предназначенный для защиты пусковой турбины в случае превышения допустимой частоты вращения. Датчик устроен следующим образом: в вал ввернута бронзовая втулка, которая фиксируется от саморазворачивания замком. С втулкой через штифт, втулку и пружину связан шток. В штоке выполнено отверстие, в которое вворачивается грузик. Путем подбора веса грузика в каждом конкретном случае датчик настраивается на определенную частоту срабатывания. При нормальной частоте вращения ротора из-за смещения центра тяжести штока относительно оси ротора на шток действует центробежная сила, которая уравнивается пружиной. При достижении максимально допустимых оборотов центробежная сила, действующая на шток, превышает силу затяжки пружины. В этот момент шток, резко переместившись, перебьет проволоку (ограничителя оборотов пусковой турбины) и, тем самым, разорвет электрическую цепь. При этом выдается сигнал на закрытие КПГ и СК, т.е. срабатывает защита.
3
Бесперебойная работа газоперекачивающего агрегата зависит от работоспособности его конструктивных элементов, в том числе от работоспособности датчика ограничения раскрутки пусковой турбины. При проведении технического обслуживания газоперекачивающего агрегата проводят проверку работоспособности датчика ограничения раскрутки пусковой турбины. Проверка работоспособности датчика непосредственно на газоперекачивающем агрегате приводит к стравливанию в атмосферу значительного объема природного газа (до 10000 м), что негативно сказывается на экологии, и приводит к экономическим потерям.
Техническая проблема заключается в необходимости проверки срабатывания (работоспособности) датчика ограничения раскрутки пусковой турбины, настроенного на заданное значение частоты вращения пусковой турбины газоперекачивающего агрегата без его непосредственного запуска.
Технический результат заключается в создании стенда, позволяющего проводить испытания срабатывания датчика ограничителя раскрутки пусковой турбины газоперекачивающего агрегата.
Технический результат обеспечивает стенд, содержащий станину с двумя жестко закрепленными опорами с радиальными подшипниками, в которых установлен вал, соединенный одним концом с электродвигателем, а другим концом с тахометром, расположенными на опорах на станине, и установленный на П-образной опоре ограничитель оборотов пусковой турбины с контактным элементом, подключенный к источнику питания через входную и выходную клеммы проводной связью, при этом контактный элемент ограничителя оборотов пусковой турбины расположен над валом, выполненным с возможностью установки испытуемого датчика ограничения раскрутки пусковой турбины.
Вал, выполненный с возможностью установки испытуемого датчика ограничения раскрутки пусковой турбины, может быть снабжен пазом с резьбой или крепежными шпильками.
Дополнительно на П-образной опоре установлен световой индикатор, подключенный к источнику питания.
Кроме того, электродвигатель выполнен с возможностью изменения частоты вращения.
Предложенную полезную модель поясняют чертежи:
фиг. 1 - общий вид стенда;
фиг. 2 - местный вид по фиг. 1;
фиг. 3 - общий вид вала с испытуемым датчиком ограничения раскрутки пусковой турбины, установленного на опорах;
фиг. 4 - вид сбоку и разрез по фиг. 3;
фиг. 5 - общий вид ограничителя оборотов пусковой турбины;
фиг. 6 - общий вид испытуемого датчика ограничения раскрутки пусковой турбины;
фиг. 7 - вид спереди испытуемого датчика ограничения раскрутки пусковой турбины и его разрез;
фиг. 8 - виды спереди ограничителя оборотов пусковой турбины и испытуемого датчика ограничения раскрутки пусковой турбины до взаимодействия и в момент взаимодействия.
Стенд (фиг. 1, 2) содержит станину 1 с двумя жестко закрепленными опорами 2 с радиальными подшипниками 3. В подшипниках 3 (фиг. 3, 4) установлен вал 4, выполняющий функцию пусковой турбины газоперекачивающего агрегата, при этом один конец вала 4 соединен с электродвигателем 5, а другой конец вала 4 соединен с тахометром 6, расположенными на опорах 7, жестко закрепленными на станине 1. На станине 1 (фиг. 1) жестко закреплена П-образная опора 10, на которой установлен ограничитель 11 оборотов пусковой турбины (фиг. 5), подключенный проводной связью через входную 14 и выходную 15 клеммы к источнику питания 16. Ограничитель 11 оборотов пусковой турбины (фиг. 5) содержит контактный элемент 12, который расположен над валом 4 (фиг. 2). Вал 4 выполнен с возможностью установки испытуемого датчика 9 ограничения раскрутки пусковой турбины. Например, для этого на валу 4 может быть выполнен паз 8 с резьбой (не показана) или вал 4 может быть снабжен крепежными шпильками (не показаны). Дополнительно на П-образной опоре 10 установлен световой индикатор (лампочка) 13, включенный в одну сеть с ограничителем 11 оборотов пусковой турбины, подключенным проводной связью через входную 14 и выходную 15 клеммы к источнику питания 16. Электродвигатель 5 может быть выполнен с возможностью изменения частоты вращения.
Испытуемый датчик 9 ограничения раскрутки пусковой турбины (фиг. 6, 7) содержит втулку 17, в которой установлен подвижный шток 18, удерживаемый пружиной 19. В штоке 18 выполнено отверстие (не показано), в которое ввернут регулировочный винт-грузик 20. Сила натяжения пружины 19 соответствует заданному (предельному/максимальному) значению частоты вращения пусковой турбины газоперекачивающего агрегата и настраивается с помощью регулировочного винт-грузика 20. Испытуемый датчик 9 фиксируется от саморазворачивания при установке на валу 4 стенда поперечным штифтом 21.
Датчик ограничения раскрутки пусковой турбины на стенде испытывают следующим образом.
Испытуемый датчик 9 ограничения раскрутки пусковой турбины устанавливают в паз 8 вала 4 и закрепляют с помощью резьбового соединения (на фиг. 1-8 не показано). Включают электродвигатель 5 (фиг. 1, 2), который приводит во вращение вал 4 вместе с испытуемым датчиком 9 ограничения раскрутки пусковой турбины, а тахометр 6 регистрирует количество оборотов вала 4. В результате действия центробежной силы вращающегося вала 4 подвижный шток 18 (фиг. 6, 7, 8), установленный во втулке 17 и удерживаемый пружиной 19, выдвигается. В момент достижения установленного (предельного/максимального) значения частоты вращения вала 4, центробежная сила вращающегося вала 4 превышает силу натяжения пружины 19, при этом подвижный шток 18 (фиг. 8) резко выдвигается, разрушая контактный элемент (разрывает проволоку) 12 ограничителя 11 оборотов пусковой турбины. Разрушение контактного элемента (проволоки) 12 (на фиг. 1-8 не показано) приводит к разрыву электрической цепи, запитанной от источника питания 16, а дополнительно установленный световой индикатор 13 гаснет. В этот момент по тахометру 6 проверяют значение оборотов вращения вала 4, при котором сработал испытуемый датчик 9 ограничения раскрутки пусковой турбины. Если испытуемый датчик 9 ограничения раскрутки пусковой турбины сработал при заданном значении оборотов вращения вала 4, соответствующем определенному (предельному/максимальному) значению частоты вращения пусковой турбины, значит он исправен, если нет, то выполняют его настройку. Для настройки испытуемого датчика 9 ограничения раскрутки пусковой турбины освобождают винт-грузик 20 от поперечного штифта 21 и проворачивают винт-грузик 20 на необходимое количество полуоборотов для натяжения пружины 19, при этом количество полуоборотов устанавливают эмпирическим путем. Возможен вариант использования стенда, когда электродвигатель 5 выполнен с возможностью регулирования частоты вращения. Изменяя частоту вращения электродвигателя 5, изменяют частоту вращения вала 4, выполняющего функцию пусковой турбины газоперекачивающего агрегата, на который устанавливают испытуемый датчик 9 ограничителя оборотов пусковой турбины, что позволяет проводить испытания датчиков 9 ограничителей оборотов пусковых турбин, настроенных на разные значение частоты вращения пусковых турбин газоперекачивающих агрегатов.
Т.о. предложенный стенд позволяет проводить испытания срабатывания датчика ограничителя оборотов пусковой турбины газоперекачивающего агрегата без его запуска. Кроме того, изменение частоты вращения электродвигателя, позволяет изменять частоту вращения вала 4, выполняющего функцию пусковой турбины газоперекачивающего агрегата, что позволяет задавать разную частоту раскрутки пусковой турбины газоперекачивающего агрегата для настройки испытуемого датчик ограничителя оборотов пусковой турбины.