[发明专利]一种汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法

权利要求书

1.一种汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：采用两个测距装置发射出调制光，通过合作目标反射回接收器，所述测距装置为高频相位式激光测距仪，所述合作目标为角反射镜，该测量方法包括以下步骤：

1)建立汽轮机转子中心无偏移时，测距装置、合作目标、转子及缸体相对空间位置坐标系的模型一，确定转子和静子之间径向间隙；

2)建立汽轮机转子中心发生任意方向偏移时，测距装置、合作目标、转子及缸体相对空间位置坐标系的模型二，确定发射器至转子表面的距离；

3)建立汽轮机转子只有横向位移时，测距装置、合作目标、转子及缸体相对空间位置坐标系的模型三，计算转子中心发生偏移时单向转子偏心量和单向转子表面竖向位移量；

4)建立汽轮机转子只有竖向位移时，测距装置、合作目标、转子及缸体相对空间位置坐标系的模型四，计算转子中心发生偏移时单向转子偏心量和单向转子表面横向位移量；

5)将所述模型三和所述模型四中计算的单向转子偏心量和单向转子表面位移量代入所述模型二中，计算所述任意位置的转子偏心量。

2.根据权利要求1所述的汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：所述测距装置放置于汽缸外，所述合作目标安装于所述转子表面。

3.根据权利要求1所述的汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述坐标系为以转子中心为原点，两个测距装置分别位于汽缸水平和垂直的中分表面的二维坐标系，激光发射点A、B沿x轴、y轴方向到所述转子表面的距离记作L_x和L_y，转子无偏心、无振动时激光发射点到所述角反射镜的标准距离记作x₀、y₀，转子无偏心、无振动时所述转子表面到缸体的距离为L₀，根据速度、时间和距离公式得其中Δt₁为激光在x方向完成一个往返行程的时间，s；Δt₂为激光在y方向完成一个往返行程的时间，s；c为光速，m/s。

4.根据权利要求1或3所述的汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：所述步骤2)中，发生位移后的转子中心为O₂，设转子位移为任意方向且大小为e，其中x₁为位移e在x轴上的投影位移，y₁为位移e在y轴上的投影位移；在转轴发生位移后由于曲面引起的x方向和y方向的附加距离可记作Δx、Δy，其中，Δx为转轴在发生y₁竖向位移后引起的附加距离，Δy为转轴在发生x₁横向位移后引起的附加距离。

5.根据权利要求1所述的汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：所述步骤3)中，由圆的函数x²+y²＝r²求得y方向上的激光在转子上的反射点y₁'为式中：y₁'为激光在转子表面的反射点；r为汽轮机转轴的半径，m；x₁为位移e在x轴上的投影位移，m；由x方向上的横向位移引起y方向上的间隙变化为：Δy＝r-y₁'，式中：y₁'为激光在转子表面的反射点。

6.根据权利要求1所述的汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：所述步骤4)中，转子由y方向上的竖向位移y₁引起x方向上的间隙变化为：Δx＝r-x₁'，由圆的函数x²+y²＝r²求得x方向上的激光在转子上的反射点x₁'为式中：x₁'为激光在转子表面的反射点；y₁为位移e在y轴上的投影位移，m；r为汽轮机转轴的半径，m。

7.根据权利要求1或3或5或6所述的汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法，其特征在于：所述步骤5)中，由激光发射点A沿x轴方向到所述转子表面的距离L_x、转子由y方向上的竖向位移y₁引起x方向上的间隙变化Δx、和转子无偏心、无振动时激光发射点到所述角反射镜的标准距离x₀可得到e在x轴上的投影位移x₁为：L_x-x₀-Δx＝x₁，e在y轴上的投影位移y₁为：L_y-y₀-Δy＝y₁；转子无偏心、无振动时激光发射点到所述角反射镜的标准距离记作x₀、y₀,将所述激光发射点A沿x轴方向到所述转子表面的距离L_x计算式将所述x方向上的激光在转子上的反射点x₁'计算式将所述转子由y方向上的竖向位移y₁引起x方向上的间隙变化计算式Δx＝r-x′₁代入位移e在x轴上的投影位移x₁计算式L_x-x₀-Δx＝x₁得：将所述激光发射点B沿y轴方向到所述转子表面的距离L_y计算式将所述y方向上的激光在转子上的反射点y′₁计算式将所述由x方向上的横向位移引起y方向上的间隙变化计算式Δy＝r-y₁'代入所述位移e在y轴上的投影位移y₁计算式L_y-y₀-Δy＝y₁得：联立所述和求得x₁和y₁；从而求得汽轮机转子和静子间的最大间隙和最小间隙，所述最大间隙为所述最小间隙为

L_y为从B点出发作指向转子中心的射线即发射器到转轴表面的距离，m；x₀、y₀分别表示转子无偏心、无振动时激光发射点到角反射镜的标准距离，m；Δy为转轴在发生x₁横向位移后引起的附加距离，m；Δt₁为激光在x方向完成一个往返行程的时间，s；c为光速，m/s；r为汽轮机转轴的半径，m；x₁'为x方向上的激光在转子上的反射点；Δt₂为激光在y方向完成一个往返行程的时间，s；y′₁为y方向上的激光在转子上的反射点；L₀为转子无偏心、无振动时所述转子表面到缸体的距离。