CN101271032B - 一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法及测量装置，它是将扭叶片的叶根和叶顶作为两个支撑点，用高精度的电子秤称出两支撑点所承受的重量，再结合两支撑点间的距离，利用公式计算出该叶片的力矩。其测量装置：主要包括机架，固定托架、叶根电子秤、叶根支架支撑杆、叶顶支架支撑杆，叶顶电子秤和移动托架，叶根电子秤设在固定托架上，在叶根电子秤上设置叶根支架支撑杆，在叶根支架支撑杆前设有前后基准面、在叶根支架支撑杆侧面设有左右基准面。其优点是测量精度高、操作简单、成本低，特别是所提供的测量装置设计紧凑、体积小、操作方便，较好的完成叶片在安装之前的排布工作，缩短转子在高速动平衡机上的试验时间。

Description

一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法及测量装置

技术领域

本发明涉及一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量及计算力矩均匀分布的技术，特别是一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法及测量装置。

背景技术

目前，国内汽轮机行业在转子叶片安装前的静态力矩测量一般使用单台电子秤测出每片叶片的质量，然后根据质量不同进行对称安装。此测量方式使得转子动平衡试验效率低且配重困难。然而购买国外的力矩测量设备，价格昂贵，操作复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种测量精度高、操作简单、成本低的汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法及测量装置。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法是：将扭叶片的叶根和叶顶作为两个支撑点，用高精度的电子秤称出两支撑点所承受的重量，再结合两支撑点间的距离，利用公式计算出该叶片的力矩，其具体计算公式如下所述：假设重心为G，根据离心力公式：F＝m×r×ω²＝G×r×ω²/g＝(G1×r1+G2×r2)ω²/g；其中r1＝R根+a；r2＝R根+a+L；a为叶根工装支点到基准面的距离，设计工装时提供；L为两工装支点之间的距离，即球栅测量的距离；由此推导得：F_i＝(G_i1×r_i1+G_i2×r_i2)ω²/g，角度为θ_i时，为了达到平衡，也就是说使下列公式成立：

$F_x=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{xi}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{xi}}\mathrm{con}{\mathrm{\θ}}_i=0$

$F_y=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{yi}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{yi}}\sin {\mathrm{\θ}}_i=0$

由此计算得出最佳的叶片排布。

本发明所设计的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置：主要包括机架，固定托架、叶根电子秤、叶根支架支撑杆、叶顶支架支撑杆，叶顶电子秤和移动托架，叶根电子秤设在固定托架上，在叶根电子秤上设置叶根支架支撑杆，在叶根支架支撑杆前设有前后基准面、在叶根支架支撑杆侧面设有左右基准面；叶顶电子秤设在移动托架上，叶顶电子秤上设有叶顶支架支撑杆，移动托架与丝杠副配合，并设在线性导轨和夹紧T型槽上，在丝杠副的传动下移动托架在线性导轨和夹紧T型槽上水平位移。其优点是定位精度高，安装方便，夹紧可靠，操作简单。在线性导轨端部设有限位档，以限制移动托盘的移动位置。在机架上的移动托架旁位置设有球栅数显装置，球栅数显装置包括球栅数显表、履带和球栅，通过球栅数显装置测量叶片长度。因为球栅对环境要求较低，故障少，精度高，无须经常维护。

为保证测量精确性，在机架的底脚设有防震垫铁，选用防震垫铁，既起到防震保护作用，同时也可以调节本机水平。此外，电子秤本身也有较好的防震设计。叶根电子秤数显表、球栅数显表、叶顶电子秤数显表设在表架上，表架固定在机架上。

实施时，机架可采用焊接件，构成柜式结构，该结构紧凑，美观实用。所述的线性导轨可以是圆棒支撑结构构成的线性圆柱导轨。即线性导轨选用摩擦力小，维护简单的线性圆柱导轨。工装上为圆棒支撑结构，实现线接触，减少了测量误差。

叶顶支架支撑杆的垂直方向需微调水平，为螺纹传动、反向螺母锁紧结构，该结构传动可靠，操作方便，自锁性好。

按本发明所得到的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法及装置测量汽轮机转子叶片的静态力矩，测量精度高、操作简单、成本低，特别是所提供的测量装置设计紧凑、体积小、操作方便，较好的完成叶片在安装之前的排布工作，缩短转子在高速动平衡机上的试验时间。

附图说明

图1是叶片的力矩受力示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是叶片的力矩受力计算示意图；

图4是叶片的力矩测量装置实施例总体结构示意图。

其中：防震垫铁1；机架2；限位档3；固定托架4；叶根电子秤5；前后基准面6；左右基准面7；叶根支架支撑杆8；叶顶支架支撑杆9；叶根电子秤数显表10；球栅数显表11；叶顶电子秤数显表12；表架13；履带14；球栅15；线性导轨16；丝杠副17；夹紧T型槽18；叶顶电子秤19；移动托架20；叶片21；球栅数显装置22；夹紧螺母23。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例描述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量方法，基于力学原理，将扭叶片21的叶根和叶顶作为两个支撑点，用高精度的电子秤称出两支撑点所承受的重量，再结合两支撑点间的距离，利用公式计算出该叶片21的力矩。

结合图3，其具体计算公式如下所述：假设重心为G，根据离心力公式：F＝m×r×ω²＝G×r×ω²/g＝(G1×r1+G2×r2)ω²/g

其中r1＝R根+a；r2＝R根+a+L  a为叶根工装支点到基准面的距离，设计工装时提供；L为两工装支点之间的距离，即球栅测量的距离。

由此推导得：F_i＝(G_i1×r_i1+G_i2×r_i2)ω²/g，角度为θ_i时，为了达到平衡，也就是说使下列公式成立。

$F_x=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{xi}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{xi}}\mathrm{con}{\mathrm{\θ}}_i=0$

$F_y=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{yi}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{yi}}\sin {\mathrm{\θ}}_i=0$

由此可计算得出最佳的叶片21排布。

本实施例提供的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其总体结构如图4所示，主要包括机架2，固定托架4、叶根电子秤5、叶根支架支撑杆8、叶顶支架支撑杆9，叶顶电子秤19和移动托架20，叶根电子秤5设在固定托架4上，在叶根电子秤5上设置叶根支架支撑杆8，在叶根支架支撑杆8前设有前后基准面6、在叶根支架支撑杆8侧面设有左右基准面7；叶顶电子秤19设在移动托架20上，叶顶电子秤19上设有叶顶支架支撑杆9，移动托架20与丝杠副17配合，并设在线性导轨16和夹紧T型槽18上，在丝杠副17的传动下移动托架20在线性导轨16和夹紧T型槽18上水平位移。

在线性导轨16端部设有限位档3，以限制移动托盘20的移动位置。在机架2上的移动托架20旁位置设有球栅数显装置22，球栅数显装置22包括球栅数显表11、履带14和球栅15，通过球栅数显装置22测量叶片长度。

为保证测量精确性，在机架2的底脚设有防震垫铁1，叶根电子秤数显表10、球栅数显表11、叶顶电子秤数显表12设在表架13上，表架13固定在机架2上。

机架2采用焊接件，构成柜式结构。所述的线性导轨16是圆棒支撑结构构成的线性圆柱导轨，即线性导轨16选用摩擦力小，维护简单的线性圆柱导轨。工装上为圆棒支撑结构，实现线接触，减少了测量误差。

测量时，通过本发明提供的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，操作者先将待测叶片21轻放置到叶根支架支撑杆8和叶顶支架支撑杆9上，调节叶顶支架支撑杆9高度，目视叶片21的辐射线接近水平。然后轻推叶片21靠好前后基准面6，目视叶根端面和基准面贴平，最后轻移叶片21靠好左右基准面7。待各电子秤显示数据稳定后，记录读数。完成该批次叶片21测量后，松开夹紧螺母23，移动拖架20，进行下一批测量。

Claims (9)

1.一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，主要包括机架(2)，固定托架(4)、叶根电子秤(5)、叶根支架支撑杆(8)、叶顶支架支撑杆(9)，叶顶电子秤(19)和移动托架(20)，其特征是叶根电子秤(5)设在固定托架(4)上，在叶根电子秤(5)上设置叶根支架支撑杆(8)，在叶根支架支撑杆(8)前设有前后基准面(6)、在叶根支架支撑杆(8)侧面设有左右基准面(7)；叶顶电子秤(19)设在移动托架(20)上，叶顶电子秤(19)上设有叶顶支架支撑杆(9)，移动托架(20)与丝杠副(17)配合，并设在线性导轨(16)和夹紧T型槽(18)上，在丝杠副(17)的传动下移动托架(20)在线性导轨(16)和夹紧T型槽(18)上水平位移。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是在线性导轨(16)端部设有限位档(3)。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是在机架(2)上的移动托架(20)旁位置设有球栅数显装置(22)，球栅数显装置(22)包括球栅数显表(11)、履带(14)和球栅(15)。

4.根据权利要求1或2所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是在机架(2)的底脚设有防震垫铁(1)。

5.根据权利要求3所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是在机架(2)的底脚设有防震垫铁(1)。

6.根据权利要求1或2所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是所述的线性导轨(16)是圆棒支撑结构构成的线性圆柱导轨。

7.根据权利要求3所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是所述的线性导轨(16)是圆棒支撑结构构成的线性圆柱导轨。

8.根据权利要求4所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是所述的线性导轨(16)是圆棒支撑结构构成的线性圆柱导轨。

9.根据权利要求5所述的一种汽轮机转子叶片的静态力矩测量装置，其特征是所述的线性导轨(16)是圆棒支撑结构构成的线性圆柱导轨。

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