[发明专利]转子动力系统的横向振动、角振动和扭转振动的监测

说明书

相关申请

本申请涉及于2009年6月6日提交的名称为″Angular andTorsional Vibration Monitoring of Rotordynamic Systems″的美国临时专利申请序列No.61/184,800，并主张其优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明主要涉及转子动力系统，并且更具体地涉及测量、监测和/或分析旋转机械如涡轮机轴的一个或多个轴向平面的各个中的振动。

背景技术

诸如涡轮机(例如，燃气轮机和蒸汽轮机、压缩机)、发电机以及其它旋转机械(例如，电动机驱动式系统)的转子动力系统通常受到持续或间断地监测，以便例如控制运行、防止故障(其可能是灾难性和/或带有危险性的)、评估疲劳程度、诊断问题和/或确定是否需要维护。通常，涡轮机包括径向(横向)振动和轴向(纵向)位移监测设备，该设备构造成用于长期持续和/或间断的监测，而无需使涡轮机停机。

然而，涡轮机通常并未配备角振荡或扭转振荡监测设备。此外，用于转子动力系统的扭转振动监测的大多数公知技术并非很好地适于持续(或间断)监测，且通常需要关停系统来安装扭转振动监测设备(且在测试之后移除该设备)。此外，该类系统是侵入式的，且并未证实可在可能爆炸的分类区域内工作，该分类区域例如可包括吹洗系统，且在一些情况下，如果必须在很热的区域(例如，靠近燃气轮机的排气管道)进行测量，便还包括冷却系统。在油气事务中，系统停机例如因损失油气产量和/或能量生产方面的损失而涉及到较大的金融成本。

此外，在油气行业中，日益复杂的应用和为单独客户的定制设计提出了新的和更为复杂的转子动力难题。因此，除横向振动和/或轴向位移监测之外，还应当在测试(例如，用以验证设计)期间和现场长期运行期间监测和探查扭转振动(例如，持续地或间断地例如周期性地，或在发生意外问题时按需或根据需要)。换言之，转子动力系统的进一步发展应当提供嵌入式或现场的扭转振动监测，其可持续或间断地运行，或以其它方式根据需要运行，并且可在涡轮机在线时进行调用，而无需使系统停机。因此，期望的将是设计用于涡轮机的角振动测量和扭转振动测量的方法和系统。

发明内容

示例性实施例提供了一种具有相位基准标记和多个附加标记的旋转元件的表面。相位基准标记和多个附加标记在它们旋转通过检测区时，由接近探测器检测其通过。产生了相位基准信号以及用于计算旋转元件的角振动的信号这两者。

因此，根据一个示例性实施例，一种测量用于与具有旋转元件的转子动力系统相关的横向振动和角振动的相位基准的方法，包括如下步骤：当旋转元件上的相位基准标记旋转通过与检测装置相关的检测区时，检测相位基准标记的通过；当旋转元件上的附加标记旋转通过检测区时，检测附加标记的通过，该附加标记可区别于相位基准标记；基于对相位基准标记的检测而产生相位基准信号，以及基于对附加标记的检测而产生信号，使用该信号来计算角振动。

根据另一个示例性实施例，一种转子动力机器包括旋转元件，该旋转元件具有相位基准标记和围绕所述旋转元件的表面圆周设置的多个附加标记，其中，相位基准标记和附加标记形成为表面中的凹部，以及进一步地在其中，相位基准标记具有与附加标记不同的深度。

附图说明

附图示出了示例性实施例，其中：

图1示出了其中可实施示例性实施例的示例性涡轮机的传动系；

图2示出了根据背景技术的横向振动测量；

图3示出了根据示例性实施例的组合式横向振动和角振动测量系统；

图4绘出了根据示例性实施例的与组合式相位基准和角振动测量系统相关的波形；

图5示出了根据示例性实施例的相位基准标记和多个附加标记的部署；

图6为示出处理根据示例性实施例的通过检测相位标记和多个附加标记而产生的数据的流程图；以及

图7为绘出根据示例性实施例的用于测量角振动和扭转振动中的至少一个以及横向振动的方法的流程图。

具体实施方式

本领域普通技术人员将认识到的是，以下说明示出和描述了本发明的一些实施例，但并非意图对其进行约束，或限制通过本发明可实现的优点。此外，应当理解的是，尽管以下说明代表本发明的一些实施例，但其不必包括本发明范围内的所有主题和实施例。