CN103353271A - 水轮机转轮室检修用圆度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水轮机转轮室检修用圆度测量装置，包括空心主轴，空心主轴外表面连接有中空的转动支架轴；主轴顶、底部分别设有上、下求心器，上求心器向下连接有箱型架，主轴穿过箱型架；下求心器沿周向均匀连接有三个以上的拉紧装置；转动支架轴上连接有转动支架，转动支架的径向两侧分别连接有竖向支撑架，两个竖向支撑架上以主轴的轴线为对称线对称连接有测量板，两测量板上对称设有弧形凸口，弧形凸口的形状与水轮机转轮室的弧形轮廓相适配。本发明结构简单，便于制造和使用，能够在两测量板弧形凸口上安装测量器，从而检测出测量板弧形凸口到转轮室侧壁的距离，以此为依据，计算出水轮机转轮室圆度。这种检测方法简单、高效、准确度高。

Description

水轮机转轮室检修用圆度测量装置

技术领域

本发明涉及一种水轮机转轮室检修用圆度测量装置，属于机电一体化检测技术领域。 

背景技术

水轮机在高速运转时，长期受到泥沙的磨蚀和空化空蚀，水轮机金属表面会发生塑性变形及硬化，接着发生裂缝、剥落，金属表面呈蜂窝状孔洞，导致水流漏损不断增大，水轮机使用效率和使用寿命不断降低，无法充分利用水能，严重威胁电网安全运行。因此，需要定期对转轮室进行现场检测修复。国内外对转轮室的检测使用了很多方法，如梳齿法、激光干涉仪法、三坐标测量机法、机械臂法、光切法以及水下摄影法等，但这些现有的检测方法普遍存在测量精度较低、结构复杂、体积较大、不便于现场操作、性价比较低的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑稳定、测量精度高、现场操作方便、性价比高且适用范围广的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，用以解决转轮室的检修问题。 

为实现上述目的，本发明的水轮机转轮室检修用圆度测量装置包括空心主轴，以指向主轴轴线的方向为内向，反向为外向；空心主轴外表面通过轴承连接有中空的转动支架轴；主轴顶部设有上求心器，主轴底部设有下求心器；上求心器向下连接有箱型架，所述主轴穿过所述箱型架；所述下求心器沿周向均匀连接有三个以上的拉紧装置；所述转动支架轴上连接有水平设置的转动支架，转动支架向转动支架轴的两侧延伸，且转动支架的径向两侧分别连接有竖向支撑架，两个竖向支撑架上以主轴的轴线为对称线对称连接有测量板，两测量板上对称设有弧形凸口，弧形凸口的形状与水轮机转轮室的弧形轮廓相适配。 

所述主轴顶部设有锥台，锥台上套设有第一锥孔板，第一锥孔板上设有与所述锥台相适配的锥孔；第一锥孔板上方的主轴上螺接有双螺帽，双螺帽的下端将所述第一锥孔板压紧在所述锥台上；所述第一锥孔板向下螺栓连接有第一顶板，第一顶板向下通过燕尾槽结构连接有第一中间板，该燕尾槽结构的长度方向为左右方向；第一中间板左右两侧分别向上设有第一中间板凸起，左右两侧的第一中间板凸起上分别设有调节螺栓，该处各调节螺栓的内端分别顶压在所述第一顶板的左右两侧；第一中间板向下通过燕尾槽结构连接有第一底板，该燕尾槽结构的长度方向为前后向，与第一顶板与第一中间板之间的燕尾槽结构相互垂直；第一底板的前后两侧分别向上凸起设有第一底板凸起，前后两侧的第一底板凸起上分别设有调节螺栓，所述该处的两个调节螺栓的内端分别顶压在所述第一中间板的前后两侧；第一底板通过固定螺钉连接有安装板，箱型架中部向上设有开口，安装板连接在所述箱型架的开口处；所述安装板、第一底板、第一中间板以及第一顶板的中心皆设有供主轴通过的中心孔；所述安装板、第一底板、第一中间板、第一顶板以及上述四者间的连接结构组成所述上求心器。 

所述下求心器由上至下包括第二锥孔板、紧定螺帽、第二顶板、第二中间板和第二底板，第二底板位于主轴的下方，第二锥孔板和紧定螺帽分别套设在所述主轴上并分别与主轴之间螺纹连接，第二锥孔板紧压在所述紧定螺帽上，使第二锥孔板、紧定螺帽和所述主轴固定连接在一起；所述第二顶板通过螺栓连接在第二锥孔板底面上，所述第二顶板向下通过燕尾槽结构与所述第二中间板相连接，该燕尾槽结构的长度方向为前后方向；第二中间板的前后两侧分别向上凸起设有第二中间板凸起，前后两侧的第二中间板凸起上分别设有调节螺栓，该处两调节螺栓的内端分别顶压在所述第二顶板的前后两侧；所述第二中间板向下通过燕尾槽结构与所述第二底板相连接，该燕尾槽结构的长度方向为左右方向；所述第二底板的左右两侧分别向上凸起设有第二底板凸起，左右两侧的第二底板凸起上分别设有调节螺栓，该处两调节螺栓的内端分别顶压在所述第二中间板的左右两侧；所述第二底板上沿周向均匀设有四个拉环，每一拉环连接一个所述的拉紧装置。 

所述各燕尾槽结构均相同，均在上下相邻的两层板体间设置，燕尾槽结构包括在上层板体上设置的开口向下的燕尾槽，下层板体向上设有与上层板体燕尾槽相适配的燕尾凸起，一侧燕尾凸起与燕尾槽壁之间设有楔形条，楔形条一侧的燕尾槽侧壁上设有燕尾顶丝，燕尾顶丝顶紧所述楔形条；所述主轴穿过所述的各燕尾槽结构中的燕尾槽，所述上层板体燕尾槽槽体的中部向下凸起设有长条形的加固凸台，加固凸台的中部设有供主轴通过的凸台中心孔。 

所述两个竖向支撑架与相应的测量板的连接结构相同；以指向主轴轴线的方向为内向，反向为外向，所述竖向支撑架的上部内侧设有上滑轨，所述竖向支撑架的下部内侧设有下滑轨，通过上、下滑轨实现测量板的上下调整；上滑轨上设有上检测半径调整器，所述上检测半径调整器通过上滑轨与竖向支撑架连接，并通过销轴与所述测量板相铰接；下滑轨上设有下检测半径调整器，所述下检测半径调整器通过下滑轨与竖向支撑架连接，并通过铰制孔螺栓与所述测量板相连接，所述测量板的下部设有圆弧形孔，所述铰制孔螺栓设在所述圆弧形孔内。 

所述上求心器外罩设有上防尘罩，所述下求心器上罩设有下防尘罩；上防尘罩设置在箱型架上，下防尘罩连接在第二底板上。 

所述转动支架轴上部通过推力圆锥滚子轴承与主轴相连接，转动支架轴的顶部设有上轴承端盖；所述转动支架轴下部通过向心球轴承与主轴相连接，转动支架轴的底部设有下轴承端盖。 

所述转动支架与竖向支撑架之间还连接有斜撑。 

本发明结构简单，便于制造和使用，能够在两测量板弧形凸口上安装测量器，从而检测出测量板弧形凸口到转轮室侧壁的距离，以此为依据，计算出水轮机转轮室圆度。这种检测方法简单、高效、准确度高。采用两个转动支架带动两测量板在旋转中检测，可使整机受力平衡，运转平稳，有随机测量误差小的优点。上、下求心器的设置，可以将主轴的轴线精确地调整至与整个水轮机组的基准线相重合的位置。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图； 

图2是图1的俯视图；

图3是图1中的A－A向视图；

图4是图1中的上部求心器局部视图；

图5是图1中的下部求心器局部视图；

图6是图1中的主轴与转动支架轴的配合结构示意图；

 图7是图1中M处的放大图；

图8是图4中N处的放大图；

图9是燕尾槽结构的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的水轮机转轮室检修用圆度测量装置包括空心主轴2，本发明以指向主轴2轴线的方向为内向，反向为外向。 

如图1至图3所示，空心主轴2外表面通过轴承连接有中空的转动支架轴7；主轴2顶部设有上求心器91，主轴2底部设有下求心器92；上求心器91向下连接有箱型架11，所述主轴2穿过所述箱型架11；所述下求心器92沿周向均匀连接有三个以上的拉紧装置12，使用时各拉紧装置12上端与下求心器92相连接，下端连在水轮机机体上，从而定位下求心器92。 

如图1至图3所示，所述转动支架轴7上连接有水平设置的转动支架8，转动支架8向转动支架轴7的两侧延伸，且转动支架8的径向两侧分别连接有竖向支撑架3，两个竖向支撑架3上以主轴2的轴线为对称线对称连接有测量板4，两测量板4上对称设有弧形凸口61，弧形凸口61的形状与水轮机转轮室的弧形轮廓相适配。 

如图8和图4所示，所述主轴2顶部设有锥台62，锥台62上套设有第一锥孔板63，第一锥孔板63上设有与所述锥台62相适配的锥孔；第一锥孔板63上方的主轴2上螺接有双螺帽64，双螺帽64的下端将所述第一锥孔板63压紧在所述锥台62上，使双螺帽64、第一锥孔板63和主轴2形成一个牢固的整体结构。 

如图4和图8所示，所述第一锥孔板63向下螺栓连接有第一顶板15，第一顶板15向下通过燕尾槽结构连接有第一中间板16，该燕尾槽结构的长度方向为左右方向；第一中间板16左右两侧分别向上设有第一中间板凸起65，左右两侧的第一中间板凸起65上分别设有调节螺栓66，该处各调节螺栓66的内端分别顶压在所述第一顶板15的左右两侧。 

如图4所示，第一中间板16向下通过燕尾槽结构连接有第一底板51，该燕尾槽结构的长度方向为前后向，与第一顶板15和第一中间板16之间的燕尾槽结构相互垂直；第一底板51的前后两侧分别向上凸起设有第一底板凸起67，前后两侧的第一底板凸起67上分别设有调节螺栓66，所述该处的两个调节螺栓66的内端分别顶压在所述第一中间板16的前后两侧；调节该处的两个调节螺栓66，即可通过第一中间板16对主轴2的位置进行微调。 

如图4以及图1、图3所示，第一底板51通过固定螺钉68连接有安装板18，第一底板51与安装板18之间还设有第一顶丝69。箱型架11中部向上设有开口71，安装板18连接在所述箱型架11的开口71处。 

如图4和图8所示，所述安装板18、第一底板51、第一中间板16以及第一顶板15的中心皆设有供主轴2通过的中心孔，上述各中心孔的内径皆大于主轴2的外径，以便安装主轴2以及微调主轴2的位置。所述安装板18、第一底板51、第一中间板16、第一顶板15以及上述四者间的连接结构组成所述上求心器91。 

如图5和图3所示，所述下求心器92由上至下包括第二锥孔板72、紧定螺帽73、第二顶板74、第二中间板75和第二底板76，第二底板76位于主轴2的下方，第二锥孔板72和紧定螺帽73分别套设在所述主轴2上并分别与主轴2之间螺纹连接，第二锥孔板72紧压在所述紧定螺帽73上，使第二锥孔板72、紧定螺帽73和所述主轴2固定连接在一起并形成一体化的固定结构。 

如图5所示，所述第二顶板74通过螺栓连接在第二锥孔板72底面上，所述第二顶板74向下通过燕尾槽结构与所述第二中间板75相连接，该燕尾槽结构的长度方向为图5所示的前后方向。第二中间板75的前后两侧分别向上凸起设有第二中间板凸起77，前后两侧的第二中间板凸起77上分别设有调节螺栓66，该处两调节螺栓66的内端分别顶压在所述第二顶板74的前后两侧。 

如图5所示，所述第二中间板75向下通过燕尾槽结构与所述第二底板76相连接，该燕尾槽结构的长度方向为图5中的左右方向（图5中该处燕尾槽结构被沿长度方向剖开）；所述第二底板76的左右两侧分别向上凸起设有第二底板凸起78，左右两侧的第二底板凸起78上分别设有调节螺栓66，该处两调节螺栓66的内端分别顶压在所述第二中间板75的左右两侧。 

如图5、图2以及图1和图3所示，所述第二底板76上沿周向均匀设有四个拉环79，每一拉环79连接一个所述的拉紧装置12。 

  

如图9、图4和图5所示，所述各处燕尾槽结构均相同，均在上下相邻的两层板体间设置。

如图9所示，燕尾槽结构均包括在上层板体80上设置的开口向下的燕尾槽81，下层板体82向上设有与上层板体燕尾槽81相适配的燕尾凸起86，一侧燕尾凸起86与燕尾槽壁之间设有楔形条83，楔形条83一侧的燕尾槽侧壁上设有燕尾顶丝70，燕尾顶丝70顶紧所述楔形条83。 

如图9所示，所述主轴2穿过所述的各燕尾槽结构中的燕尾槽81，所述上层板体80燕尾槽81槽体的中部向下凸起设有长条形的加固凸台84，加固凸台84的中部设有供主轴2通过的凸台中心孔85。 

在图4中，第一顶板15上的燕尾槽与第一中间板16上的燕尾凸起86的配合结构与中间板16上的燕尾槽和底板51上的燕尾凸起的配合结构相同。图视方向未示出第一顶板15上的燕尾槽与第一中间板16上的燕尾凸起86之间的配合结构。同样，图5中未示出第二中间板75和第二底板76之间的燕尾槽结构。 

如图7和图1所示，所述两个竖向支撑架3与相应的测量板4的连接结构相同；所述竖向支撑架3的上部内侧设有上滑轨87，所述竖向支撑架3的下部内侧设有下滑轨88。通过上下滑轨实现测量板4的上下调整。 

上滑轨87上设有上检测半径调整器89，所述上检测半径调整器89通过上滑轨87与竖向支撑架3连接，并通过销轴90与所述测量板4相铰接。 

如图7和图1所示，下滑轨88上设有下检测半径调整器93，所述下检测半径调整器93通过下滑轨88与竖向支撑架3连接，并通过铰制孔螺栓94与所述测量板4相连接，所述测量板4的下部设有圆弧形孔95，所述铰制孔螺栓94设在所述圆弧形孔95内。测量板4可环绕销轴90摆动一定角度后，通过铰制孔螺栓94紧固定位，从而微调并固定测量板4的位置。 

如图1至图3，以及图5所示，所述上求心器91外罩设有上防尘罩1，所述下求心器92上罩设有下防尘罩6；上防尘罩1设置在箱型架11上，下防尘罩6连接在第二底板76上。 

如图6所示，所述转动支架轴7上部通过推力圆锥滚子轴承28与主轴2相连接，转动支架轴7的顶部设有上轴承端盖24。所述转动支架轴7下部通过向心球轴承27与主轴2相连接，转动支架轴7的底部设有下轴承端盖26。 

所述转动支架8与竖向支撑架3之间还连接有斜撑5，以增强转动支架8与竖向支撑架3相连接的结构强度。 

本发明中，主轴2优选采用无缝钢管加工而成；箱型架11优选由两个型号一致的工字钢以及腹板焊接而成；转动支架8优选采用箱型桁架结构；竖直支撑架3优选采用长方形框架结构。 

主轴2上端和底端的内表面作为检测圆柱面，安装本发明时，通过检测圆柱面相对于基准铅垂线的圆跳动来判断主轴2轴线是否与基准铅垂线重合。所述基准铅垂线是指整个水轮机组的基准线。 

  

使用时，将本发明中的箱型架11固定在水轮机转轮室的上平面上。求心器采用燕尾槽结构可承受倾覆力，并通过调节上、下求心器91、92中的各处调节螺栓66以及各处燕尾槽结构（各处燕尾凸起86与各处燕尾槽81之间均可沿燕尾槽81的长度方向调节相对位置）实现在前后、左右方向上对主轴2进行微调，以使主轴2轴线与基准铅垂线（基准铅垂线是整个水轮机组的基准线）重合。

使用本发明的水轮机转轮室检修用圆度测量装置的方法如下： 

第一是检测圆柱基准面相对于基准铅垂线的圆跳动来判断主轴2轴线是否与基准铅垂线重合（如使用千分尺或千分表检测），根据检测结果调节上、下求心器91、92，直到主轴2轴线与基准铅垂线重合。

   第二是调整检测板。首先是沿滑轨上下调整检测半径调整器的垂直位置；其次是使检测板绕销轴90摆动至合适位置，然后拧紧圆弧形孔95上的铰制孔螺栓94及螺栓上设置的螺帽，以将检测板和检测半径调整器固定在一起；最后是通过检测半径调整器调整检测板的水平位置以调节本发明的检测半径。 

第三是测量。首先在测量板4的弧形凸口61上从上至下依次设置若干测量器，测量器可为接触式或者非接触式，可使用塞规、塞尺或者激光测量（测量技术均为常规技术）等等。此时本发明的水轮机转轮室检修用圆度测量装置位于水轮机转轮室中间，两测量板4的两弧形凸口61正对水轮机转轮室的弧面，转轮室不动。其次是转动支架8带动测量板4环绕转轮室转动，所述两测量板4弧形凸口61上的测量器检测出测量板4弧形凸口61到转轮室侧壁的距离，以此为依据，计算出水轮机转轮室圆度。 

采用两个转动支架8带动两测量板4在旋转中检测，可使整机受力平衡，运转平稳，有随机测量误差小的优点。 

Claims (8)

1.水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：包括空心主轴（2），以指向主轴（2）轴线的方向为内向，反向为外向；

空心主轴（2）外表面通过轴承连接有中空的转动支架轴（7）；主轴（2）顶部设有上求心器（91），主轴（2）底部设有下求心器（92）；上求心器（91）向下连接有箱型架（11），所述主轴（2）穿过所述箱型架（11）；所述下求心器（92）沿周向均匀连接有三个以上的拉紧装置（12）；

所述转动支架轴（7）上连接有水平设置的转动支架（8），转动支架（8）向转动支架轴（7）的两侧延伸，且转动支架（8）的径向两侧分别连接有竖向支撑架（3），两个竖向支撑架（3）上以主轴（2）的轴线为对称线对称连接有测量板（4），两测量板（4）上对称设有弧形凸口（61），弧形凸口（61）的形状与水轮机转轮室的弧形轮廓相适配。

2.根据权利要求1所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：所述主轴（2）顶部设有锥台（62），锥台（62）上套设有第一锥孔板（63），第一锥孔板（63）上设有与所述锥台（62）相适配的锥孔；第一锥孔板（63）上方的主轴（2）上螺接有双螺帽（64），双螺帽（64）的下端将所述第一锥孔板（63）压紧在所述锥台（62）上；

所述第一锥孔板（63）向下螺栓连接有第一顶板（15），第一顶板（15）向下通过燕尾槽结构连接有第一中间板（16），该燕尾槽结构的长度方向为左右方向；第一中间板（16）左右两侧分别向上设有第一中间板凸起（65），左右两侧的第一中间板凸起（65）上分别设有调节螺栓（66），该处各调节螺栓（66）的内端分别顶压在所述第一顶板（15）的左右两侧；

第一中间板（16）向下通过燕尾槽结构连接有第一底板（51），该燕尾槽结构的长度方向为前后向，与第一顶板（15）与第一中间板（16）之间的燕尾槽结构相互垂直；第一底板（51）的前后两侧分别向上凸起设有第一底板凸起（67），前后两侧的第一底板凸起（67）上分别设有调节螺栓（66），所述该处的两个调节螺栓（66）的内端分别顶压在所述第一中间板（16）的前后两侧；

第一底板（51）通过固定螺钉（68）连接有安装板（18），箱型架（11）中部向上设有开口，安装板（18）连接在所述箱型架（11）的开口处；

所述安装板（18）、第一底板（51）、第一中间板（16）以及第一顶板（15）的中心皆设有供主轴（2）通过的中心孔；

所述安装板（18）、第一底板（51）、第一中间板（16）、第一顶板（15）以及上述四者间的连接结构组成所述上求心器（91）。

3.根据权利要求2所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：

所述下求心器（92）由上至下包括第二锥孔板（72）、紧定螺帽（73）、第二顶板（74）、第二中间板（75）和第二底板（76），第二底板（76）位于主轴（2）的下方，第二锥孔板（72）和紧定螺帽（73）分别套设在所述主轴（2）上并分别与主轴（2）之间螺纹连接，第二锥孔板（72）紧压在所述紧定螺帽（73）上，使第二锥孔板（72）、紧定螺帽（73）和所述主轴（2）固定连接在一起；

所述第二顶板（74）通过螺栓连接在第二锥孔板（72）底面上，所述第二顶板（74）向下通过燕尾槽结构与所述第二中间板（75）相连接，该燕尾槽结构的长度方向为前后方向；第二中间板（75）的前后两侧分别向上凸起设有第二中间板凸起（77），前后两侧的第二中间板凸起（77）上分别设有调节螺栓（66），该处两调节螺栓（66）的内端分别顶压在所述第二顶板（74）的前后两侧；

所述第二中间板（75）向下通过燕尾槽结构与所述第二底板（76）相连接，该燕尾槽结构的长度方向为左右方向；所述第二底板（76）的左右两侧分别向上凸起设有第二底板凸起（78），左右两侧的第二底板凸起（78）上分别设有调节螺栓（66），该处两调节螺栓（66）的内端分别顶压在所述第二中间板（75）的左右两侧；

所述第二底板（76）上沿周向均匀设有四个拉环（79），每一拉环（79）连接一个所述的拉紧装置（12）。

4.根据权利要求2或3所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：所述各燕尾槽结构均相同，均在上下相邻的两层板体间设置，

燕尾槽结构包括在上层板体（80）上设置的开口向下的燕尾槽（81），下层板体（82）向上设有与上层板体燕尾槽（81）相适配的燕尾凸起（86），一侧燕尾凸起（86）与燕尾槽壁之间设有楔形条（83），楔形条（83）一侧的燕尾槽侧壁上设有燕尾顶丝（70），燕尾顶丝（70）顶紧所述楔形条（83）；

所述主轴（2）穿过所述的各燕尾槽结构中的燕尾槽（81），所述上层板体（80）燕尾槽（81）槽体的中部向下凸起设有长条形的加固凸台（84），加固凸台（84）的中部设有供主轴（2）通过的凸台中心孔（85）。

5.根据权利要求4所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：

所述两个竖向支撑架（3）与相应的测量板（4）的连接结构相同；

以指向主轴（2）轴线的方向为内向，反向为外向，所述竖向支撑架（3）的上部内侧设有上滑轨（87），所述竖向支撑架（3）的下部内侧设有下滑轨（88），通过上、下滑轨实现测量板（4）的上下调整；

上滑轨（87）上设有上检测半径调整器（89），所述上检测半径调整器（89）通过上滑轨（87）与竖向支撑架（3）连接，并通过销轴（90）与所述测量板（4）相铰接；

下滑轨（88）上设有下检测半径调整器（93），所述下检测半径调整器（93）通过下滑轨（88）与竖向支撑架（3）连接，并通过铰制孔螺栓（94）与所述测量板（4）相连接，所述测量板（4）的下部设有圆弧形孔（95），所述铰制孔螺栓（94）设在所述圆弧形孔（95）内。

6.根据权利要求5所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：所述上求心器（91）外罩设有上防尘罩（1），所述下求心器（92）上罩设有下防尘罩（6）；上防尘罩（1）设置在箱型架（11）上，下防尘罩（6）连接在第二底板（76）上。

7.根据权利要求6所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：

所述转动支架轴（7）上部通过推力圆锥滚子轴承（28）与主轴（2）相连接，转动支架轴（7）的顶部设有上轴承端盖（24）；

所述转动支架轴（7）下部通过向心球轴承（27）与主轴（2）相连接，转动支架轴（7）的底部设有下轴承端盖（26）。

8.根据权利要求7所述的水轮机转轮室检修用圆度测量装置，其特征在于：所述转动支架（8）与竖向支撑架（3）之间还连接有斜撑（5）。

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