燃气和蒸汽轮机中的间隙测量——Capacitec

随着当今对能源消耗和二氧化碳排放的关注，电力供应商正在加速对清洁高效发电设备的需求。这同时推动了燃气和蒸汽轮机制造商更加注重提高涡轮输出效率，延长主要维护间隔，减少涡轮机的成本和停机时间。

在过去的25年里，Capacitec一直与美国、欧洲、日本和加拿大的涡轮制造商紧密合作，设计专门设计的非接触式电容位移和间隙传感系统，以实现这些目标。

燃气和蒸汽动力轮机在生产和重建过程中的典型间隙测量应用包括： 

1. 涡轮叶片与外套管间隙测量

2. 同时测量蒸汽轮机中转子到定子间隙的5级，以确认重建后的涡轮偏心率。

3. 保持核蒸汽轮机热交换器热交换器管间均匀间隙 

1. 涡轮叶片到套管间隙测量

很多燃气和蒸汽轮机制造公司来到Capacitec，旨在用新型替代探针测量涡轮叶片与壳体之间的间隙，该技术适用于涡轮机的生产及重建过程。尽管质量工程师认为探针间隙测量方法经济实惠，但它未能达到六西格玛的精度，无法保证转子组件与外壳的同心度。更准确的中心转子级有助于提高涡轮效率，从而最大化涡轮功率输出。符合设计中的转子位置还能避免叶片与外壳接触导致的过早磨损和叶片损坏，最糟糕的情况是需要拆卸和修理涡轮。

更具体地说，工程师需沿涡轮机各转子级轴向外缘，对数百个间隙进行测量。这些间隙位于水平分界线附近，即转子直径与外罩接触的位置，测量工作需在涡轮机最终装配前完成。

基于这些需求，Capacitec公司设计开发了一款新型柔性自接地间隙测量仪——接触式测量仪。型号GPD-4-A-350的细长接触式测量仪目前与新一代Gapman Gen3便携式电子设备配合使用，可轻松实现涡轮轴上各转子轴向外缘全线多点间隙的无故障测量。

2. 蒸汽轮机中转子与定子的5级同步转子与定子

在一家日本涡轮机制造商的申请中，Capacitec提供了一个定制的Bargrafx系统，该系统具有5个 HPR -125x1500矩形非接触式探头，用于对蒸汽涡轮机的5个独立阶段（转子到定子）进行同步测量，以确认涡轮机重建后的偏心度。

3. 保持核蒸汽轮机热交换器热交换器管之间的均匀间隙

热交换器是核电站中不可或缺的步骤，通过加热水产生蒸汽，然后用蒸汽发电。在某些情况下，两个热交换器并联使用，当全热传递能力运行时，每个开关单独提供足够的冷却，以安全运行。

根据 World-Nuclear.org，“加压水堆（PWR）包括一个以极高压力流经堆芯的初级冷却回路，以及一个产生蒸汽驱动涡轮的次级回路。反应堆堆芯内的水温约为325°C，因此必须保持在大气压的约150倍以下以防止沸腾。压力由加压器中的蒸汽维持（见示意图）。在初级冷却回路中，水也是慢化剂，如果其中任何水变成蒸汽，裂变反应就会减缓。这种负反馈效应是该类型的安全特征之一。次级回路压力较低，水在热交换器中沸腾，热交换器即蒸汽发生器。蒸汽驱动涡轮产生电力，随后冷凝后返回与一次电路接触的热交换器。”

根据阿尔斯通官网，“如今现代发电厂配备了封闭水回路。中间冷却水系统充满清洁、完全脱盐且抑制的水。热量废弃由水冷器在辅助或主冷却水回路中排放。中间冷却系统的主要优势是避免外部且常常具有攻击性的冷却水与单个用户接触。这提高了可靠性，并将所需的维护重点集中在中间水冷器上，其材料选择了耐腐蚀性。阿尔斯通公司提供的水冷器采用壳管式结构。”

一些工业中的换热器型号由数百根管子组成。工程师使用机械塞尺测量这些热交换器管之间数万个间隙，以控制热交换器子系统结构的质量。热交换器的下结构必须结构坚固，以避免振动谐波导致核电站高压蒸汽管线过早失效。

在典型应用中，Capacitec公司采用包含GPD式接触探头的电容式电子间隙测量系统，取代了主观性较强且精度较低的探针测量法。这项更先进的电子间隙测量技术经实践证明，可为单个组件的生产节省数百小时的人工成本。此外，Capacitec在测量换热器管之间数万个间隙的过程中，显著提升了测量精度。

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