CN105783753A - 利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法 - Google Patents

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江鹏远
宋光伟
侯磊
李秋红
杨彤
张利刚
马宏程
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    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
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Abstract

利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，涉及汽轮机转子测量技术领域。本发明为了实现对汽轮机转子挠度进行直接测量并提高测量精度。用人工手持靶球的方式对转子两端轴颈圆柱部分进行采点，并分别拟合圆柱；将两个圆柱的中心连线，并定义为“轴线”；对转子各级围带进行采点，采点范围在直径方向不小于120°，采点数量不少于20点；每级围带随机选取一点作为该级的“轴向基准点”，建立各级“投影平面”，使其通过“轴向基准点”并垂直于所述“轴线”；将各级围带所采的点分别投影在相应的投影平面上，并分别拟合为投影圆；计算各级投影圆的圆心到轴向的距离，该距离即为转子在该级围带处的挠度值。测试精度能满足测量要求，测量效率较高。

Description

利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机转子挠度测量的方法，涉及汽轮机转子测量技术领域。
背景技术
近年来随着核电汽轮机的不断发展，汽轮机转子的结构尺寸及质量也不断增大，汽轮机转子的挠度对最终通流间隙测量的影响越来越大。而目前在现有技术中，没有提供直接测量汽轮机转子挠度的方法，传统的计算转子挠度的方法误差较大，已无法满足现阶段汽轮机转子挠度测量需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，以实现对汽轮机转子挠度进行直接测量并提高测量精度。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，所述方法是基于包括一台激光跟踪仪和一套转子支架的测量工具来实现的；
所述方法的实现过程为：
步骤一、完成被测汽轮机转子的围带车削加工，并且各级叶轮跳动符合设计(图纸)要求；
步骤二、将被测转子置于所述转子支架上，将所述激光跟踪仪置于转子一侧，保证激光跟踪仪能测到转子轴颈及围带外圆；
步骤三、用人工手持激光跟踪仪的靶球的方式对转子两端轴颈圆柱部分进行采点，并分别拟合所述圆柱的轮廓；将两个圆柱的中心连线，并定义为“轴线”；
步骤四、对转子各级围带进行采点，采点范围在圆周方向不小于120°，采点数量不少于20点；
步骤五、每级围带随机选取一点作为该级的“轴向基准点”，建立各级“投影平面”，使其通过“轴向基准点”并垂直于所述“轴线”；
步骤六、将各级围带所采的点分别投影在相应的投影平面上，并分别拟合为投影圆；
步骤七、计算各级投影圆的圆心到轴线的距离，该距离即为转子在该级围带处的挠度值N。
所述激光跟踪仪的测量空间误差为10μm或5ppm，即所述激光跟踪仪的空间误差为：在2米内不大于10μm，2米以上不大于5ppm，测量范围能覆盖转子，测量半径大于或等于20米。
汽轮机转子的轴颈直径不大于800㎜，轴向误差不大于10μm；转子叶轮直径不大于5m，各级投影圆的圆心误差不大于25μm，整体测量误差不大于35μm。
汽轮机转子各级叶轮处挠度大于或等于0.12mm。
在步骤二中，所述激光跟踪仪连接及预热时间为20min，在步骤三中，采点时间为20～30min。
本发明的有益效果是：
本发明方法，操作简单，检量精度较高。测试精度能满足测量要求，测量效率较高。哈尔滨汽轮机厂有限责任公司对百万核电汽轮机低压转子使用该方法进行测量，利用该测量结果，在最终通流间隙计算与实际测量最大偏差约0.03mm，测量结果满足安装需求。
1.精度方面：激光跟踪仪测量空间误差为10μm或5ppm最大值(即为：空间误差在2米内不大于10μm，2米以上不大于5ppm。5ppm是指误差为测量范围的5×10-6，即10m误差不大于0.05mm)。激光跟踪仪要求空间误差在2米内不大于10μm，2米以上不大于5ppm，测量范围能覆盖转子，根据现阶段转子尺寸特性，通常测量半径大于20米。
通常转子轴颈直径不大于800㎜，那么轴向误差不大于10μm；转子叶轮直径不大于5m，那么各级投影圆的圆心误差不大于25μm，因此整个测量误差不大于35μm，通常转子各级叶轮处挠度大于0.12mm，因此测试系统精度能满足测量要求。
2.测量效率：激光跟踪仪连接及预热时间约20min，采点时间约20～30min，计算时间约5min，整个测量过程约45～55min，测量效率较高。
附图说明
图1是为本发明的汽轮机转子的结构示意图，图2为利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的原理示意图。
图中：1-轴颈，2-围带，2-1表示某级围带投影圆，3-轴线，4-轴颈圆，5-围带投影圆圆心，6-激光跟踪仪，N表示挠度值。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1和2所示，本实施方式所述的利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，是基于包括一台激光跟踪仪和一套转子支架的测量工具来实现的；
所述方法的实现过程为：
步骤一、完成被测汽轮机转子的围带车削加工，并且各级叶轮跳动符合设计(图纸)要求；
步骤二、将被测转子置于所述转子支架上，将所述激光跟踪仪置于转子一侧，保证激光跟踪仪能测到转子轴颈及围带外圆；
步骤三、用人工手持激光跟踪仪的靶球的方式对转子两端轴颈圆柱部分进行采点，并分别拟合所述圆柱的轮廓；将两个圆柱的中心连线，并定义为“轴线”；
步骤四、对转子各级围带进行采点，采点范围在圆周方向不小于120°，采点数量不少于20点；
步骤五、每级围带随机选取一点作为该级的“轴向基准点”，建立各级“投影平面”，使其通过“轴向基准点”并垂直于所述“轴线”；
步骤六、将各级围带所采的点分别投影在相应的投影平面上，并分别拟合为投影圆；
步骤七、计算各级投影圆的圆心到轴线的距离，该距离即为转子在该级围带处的挠度值N。
具体实施方式二：本实施方式所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法中，所述激光跟踪仪的测量空间误差为10μm或5ppm，即所述激光跟踪仪的空间误差为：在2米内不大于10μm，2米以上不大于5ppm，测量范围能覆盖转子，测量半径大于或等于20米。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图1所示，本实施方式所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法中，汽轮机转子的轴颈直径不大于800㎜，轴向误差不大于10μm；转子叶轮直径不大于5m，各级投影圆的圆心误差不大于25μm，整体测量误差不大于35μm。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：如图1所示，本实施方式所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法中，汽轮机转子各级叶轮处挠度大于或等于0.12mm。其它步骤与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：如图1所示，本实施方式所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法在步骤二中，所述激光跟踪仪连接及预热时间为20min，在步骤三中，采点时间为20～30min。其它步骤与具体实施方式一、二、三或四相同。
提供具体实例：给出利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法的实例如下：
1.测量工具：
激光跟踪仪1台、转子支架1套。
2.测量前准备：
2.1被测转子应完成围带车削加工，并且各级叶轮跳动符合图纸要求。
2.2将被测转子置于转子支架上，将激光跟踪仪置于转子一侧，保证激光跟踪仪能测到转子轴颈级围带外圆。
3.测量方法
3.1用人工手持靶球的方式对转子两端轴颈圆柱部分进行采点，并分别拟合圆柱。将两个圆柱的中心连线，并定义为“轴线”。
3.2对转子各级围带进行采点，采点范围在直径方向不小于120°，采点数量不少于20点。
3.3每级围带随机选取一点作为该级的“轴向基准点”，建立各级“投影平面”，使其通过“轴向基准点”并垂直于“轴线”。
3.4将各级围带所采的点分别投影在相应的投影平面上，并分别拟合为投影圆。
3.5计算各级投影圆的圆心到轴向的距离，该距离即为转子在该级围带处的挠度值。
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司对百万核电汽轮机低压转子使用该方法进行测量，利用该测量结果，在最终通流间隙计算与实际测量最大偏差约0.03mm，测量结果满足安装需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，所述方法是基于包括一台激光跟踪仪和一套转子支架的测量工具来实现的；
其特征在于：所述方法的实现过程为：
步骤一、完成被测汽轮机转子的围带车削加工，并且各级叶轮跳动符合设计要求；
步骤二、将被测转子置于所述转子支架上，将所述激光跟踪仪置于转子一侧，保证激光跟踪仪能测到转子轴颈及围带外圆；
步骤三、用人工手持激光跟踪仪的靶球的方式对转子两端轴颈圆柱部分进行采点，并分别拟合所述圆柱的轮廓；将两个圆柱的中心连线，并定义为“轴线”；
步骤四、对转子各级围带进行采点，采点范围在圆周方向不小于120°，采点数量不少于20点；
步骤五、每级围带随机选取一点作为该级的“轴向基准点”，建立各级“投影平面”，使其通过“轴向基准点”并垂直于所述“轴线”；
步骤六、将各级围带所采的点分别投影在相应的投影平面上，并分别拟合为投影圆；
步骤七、计算各级投影圆的圆心到轴线的距离，该距离即为转子在该级围带处的挠度值N。
2.根据权利要求1所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，其特征在于：所述激光跟踪仪的测量空间误差为10μm或5ppm，即所述激光跟踪仪的空间误差为：在2米内不大于10μm，2米以上不大于5ppm，测量范围能覆盖转子，测量半径大于或等于20米。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，其特征在于：汽轮机转子的轴颈直径不大于800mm，轴向误差不大于10μm；转子叶轮直径不大于5m，各级投影圆的圆心误差不大于25μm，整体测量误差不大于35μm。
4.根据权利要求3所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，其特征在于：汽轮机转子各级叶轮处挠度大于或等于0.12mm。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，在步骤二中，所述激光跟踪仪连接及预热时间为20min，在步骤三中，采点时间为20～30min。
6.根据权利要求3所述的一种利用激光跟踪仪对汽轮机转子挠度测量的方法，在步骤二中，所述激光跟踪仪连接及预热时间为20min，在步骤三中，采点时间为20～30min。
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