CN105783857B - 一种汽轮机转子挠度测量方法 - Google Patents

一种汽轮机转子挠度测量方法 Download PDF

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Abstract

一种汽轮机转子挠度测量方法，本发明涉及汽轮机转子挠度测量方法。本发明是为了解决现有技术中没有系统的测量汽轮机转子挠度的方法及测量精度低的问题。本发明步骤为：步骤一、利用3D扫描仪对汽轮机转子进行贴点扫描，得到单个部套点云位置信息；步骤二、通过Vxelements软件处理步骤一中的点云位置信息，得到点云数据模型；步骤三、对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理；步骤四、在Geomagic Qualify中对步骤三处理后的点云数据模型建立测量基准；步骤五、根据步骤四建立的测量基准提取汽轮机转子挠度。本发明应用于汽轮机数字化装配领域。

Description

一种汽轮机转子挠度测量方法
技术领域
本发明涉及汽轮机转子挠度测量方法。
背景技术
弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度，用y表示。简言之就是指轴、梁和桁架等受弯构件在载荷作用下的最大变形，通常指竖向方向y轴的，就是构件的竖向变形。平面弯曲时，梁或轴的轴线将变为一条在梁或轴的纵对称面内的平面曲线，该曲线称为梁或轴的挠曲线。
大型、高速旋转机械，是旋转机械中最为复杂的设备。如大型汽轮发电机组、大型核电机组、航空发动机、高速离心机、高速压缩机等，由于这些设备的转速高、规模大，运转起来行为学十分复杂，一旦设备发生故障，所引起的事故往往是巨大甚至是灾难性的。多级转子轴的挠度，偏心度，影响转子晃度，关系到汽轮机运行的可靠性和汽轮机的效率，对汽轮机转子的安全运行，甚至会产生安全事故。因此对于汽轮机出厂产品转子挠度的测量非常重要，关系到汽轮机整体的安全运行和寿命延长。
在小型汽轮机挠度测量方面，国内一直以来没有系统的测量方法。汽轮机的生产厂家在汽轮机的检测与测量指标中，大多仅对通流间隙进行测量，而忽略了对汽轮机转子挠度的测量。在测量方法上，现行的方法如微调V形铁法等，需要设计特定的工装设备辅助测量挠度，缺乏通用性，并且测量数据及其精度有限。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中没有系统的测量汽轮机转子挠度的方法及测量精度低的问题，而提出的一种汽轮机转子挠度测量方法。
一种汽轮机转子挠度测量方法按以下步骤实现：
步骤一：利用3D扫描仪对汽轮机转子进行贴点扫描，得到单个部套点云位置信息；
步骤二：通过Vxelements软件处理步骤一中的点云位置信息，得到点云数据模型；
步骤三：对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理；
步骤四：在Geomagic Qualify中对步骤三处理后的点云数据模型建立测量基准；
步骤五：根据步骤四建立的测量基准得到汽轮机转子挠度。
发明效果：
本发明方法采用三维扫描设备获取转子点云数据模型，通过截取转子轴段的方法提取转子挠度，该方法的通用性强，不必另外设计辅助工装，并且可获取的数据更为方便、全面，提高了挠度测量的精度，为国内汽轮机生产厂家测量挠度提供了方法。
本发明可应用于虚拟装配过程中，通过使用三维扫面设备可以获得实际加工的转子的点云数据模型，可以实现生产装配过程中的数字化。
本发明同时可用于解决由于协同制造过程中出现的异地装配过程中关键部件——转子与汽缸的装配问题。在得到转子数字模型的基础上，通过提取汽轮机转子挠度，与异地厂家所提供模型进行虚拟装配分析，进而计算汽轮机的通流间隙，为最终实现组装厂和外协厂之间异地系统制造汽轮机提供可行方法。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为扫描汽轮机转子获得的点云数据图；
图3为创建基准平面操作结果图；
图4为创建后轴承截面结果图；
图5为优化曲线结果图；
图6为将截面曲线转化为点的结果图；
图7为对齐坐标系的结果图；
图8为获得挠度值的结果图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，一种汽轮机转子挠度测量方法包括以下步骤：
步骤一：利用(便携式)3D扫描仪对汽轮机单个部套进行贴点扫描，得到单个部套点云位置信息；
步骤二：通过Vxelements软件处理步骤一中的点云位置信息，得到点云数据模型，如图2所示；
步骤三：对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理；
步骤四：在Geomagic Qualify中对步骤三处理后的点云数据模型建立测量基准；
步骤五：根据步骤四建立的测量基准得到汽轮机转子挠度。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤三中对对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理的具体过程为：
应用Geomagic Studio软件中的去除体外孤点操作对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理并进行封装保存。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤四中在Geomagic Qualify中对步骤三处理后的点云数据模型建立测量基准的具体过程为：
步骤四一：根据汽轮机装配图纸创建基准平面，即：按照汽轮机装配图纸，截取转子轴颈前轴承处的中间竖直平面，得到前轴承截面，并将前轴承截面作为基准平面，如图3所示；
步骤四二：根据已创建的基准平面确定后轴承截面，即创建基准平面的平行面，并偏移至后轴承中间处，该平行面即为后轴承截面，如图4所示；
步骤四三：对步骤四一创建的基准平面和步骤四二创建的后轴承截面所在的轴进行截切，得到两截面的曲线；
步骤四四：对步骤四三得到的两截面的曲线进行优化，并对于所述两截面所得到的曲线去除圆内部的全部红色半圆以及圆下方的断裂曲线，如图5所示；
步骤四五：将步骤四四优化后的两截面曲线转化为点，即完成两个截面曲线优化后，利用“曲线”工具下的“创建点”，将两截面曲线转化成相应的点，如图6所示；
步骤四六：将步骤四五中得到的点进行拟合圆操作；
步骤四七：创建轴承圆心连线，即对步骤四六中所拟合的两个圆的圆心进行连线；
步骤四八：在Geomagic Qualify软件中，将坐标Y轴与步骤四七中的轴承圆心连线对齐，所述Y轴为转子轴向。
在之前的数据处理过程中，参照的均是默认坐标系，并未设置世界坐标系；虽然由于位置关系的相对性，在未设置世界坐标系的情况下并不影响数据处理，但由于需要测量各截面圆的挠度，此时在Z轴方向上的零点必须在过两个轴承处拟合圆圆心的直线上，为此需要调整整个点云的坐标系。
对于坐标系的调节使用“对齐”工具实现。在转子两个轴承截面内，对于截面曲线，经过曲线优化，曲线创建点，点拟合成圆等步骤；最后做两轴承圆圆心连线，如图7所示(在软件“对齐”中选择“对齐到全局”按钮，将坐标Y轴与轴承圆心连线对齐(在本次数据处理中，转子轴向为Y轴)。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤五中得到汽轮机转子挠度具体为：
步骤五一：创建所需测量轴段截面曲线，即对步骤四一所建立的基准平面偏移至需要测量的转子轴挠度的轴段位置处，并对轴段进行截切操作创建截面曲线；
步骤五二：优化步骤五一中创建的截面曲线；
步骤五三：将优化后的截面曲线转化为点；
步骤五四：将步骤五三中得到的点进行拟合圆操作；
步骤五五：注释特征(步骤五四中圆心到步骤四八中基准的距离)，对步骤五四中的拟合圆进行注释特征操作，即可读取转子轴截面位置挠度值。
完成坐标对齐之后，利用“分析”工具，对每个圆进行“注释特征”。
在“注释特征”之后，可读取转子轴截面位置挠度值，图8中所显示的是转子前轴承轴颈处的数据，其中TC3Dz项数据即为该截面处的转子挠度值，根据需要提取所需测量截面处的转子挠度值从左至右依次为；0.1198mm，0.1024mm，0.0889mm，0.0817mm，0.0804mm，转子挠度值依次减小，这与转子测量状态时的挠度变化趋势一致。

Claims (1)

1.一种汽轮机转子挠度测量方法，其特征在于，所述汽轮机转子挠度测量方法包括以下步骤：
步骤一：利用3D扫描仪对汽轮机单个部套进行贴点扫描，得到单个部套点云位置信息；
步骤二：通过Vxelements软件处理步骤一中的点云位置信息，得到点云数据模型；
步骤三：对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理；
步骤四：在Geomagic Qualify中对步骤三处理后的点云数据模型建立测量基准；
步骤五：根据步骤四建立的测量基准得到汽轮机转子挠度；
所述步骤三中对对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理的具体过程为：
应用Geomagic Studio软件中的去除体外孤点操作对步骤二获得的点云数据模型进行降噪处理并进行封装保存；
所述步骤四中在Geomagic Qualify中对步骤三处理后的点云数据模型建立测量基准的具体过程为：
步骤四一：根据汽轮机装配图纸创建基准平面，即：按照汽轮机装配图纸，截取转子轴颈前轴承处的中间竖直平面，得到前轴承截面，并将前轴承截面作为基准平面；
步骤四二：根据已创建的基准平面确定后轴承截面，即创建基准平面的平行面，并偏移至后轴承中间处，该平行面即为后轴承截面；
步骤四三：对步骤四一创建的基准平面和步骤四二创建的后轴承截面所在的轴进行截切，得到两截面的曲线；
步骤四四：对步骤四三得到的两截面的曲线进行优化，并对于所述两截面所得到的曲线去除圆内部的全部红色半圆以及圆下方的断裂曲线；
步骤四五：将步骤四四优化后的两截面曲线转化为点，即完成两个截面曲线优化后，利用“曲线”工具下的“创建点”，将两截面曲线转化成相应的点；
步骤四六：将步骤四五中得到的点进行拟合圆操作；
步骤四七：创建轴承圆心连线，即对步骤四六中所拟合的两个圆的圆心进行连线；
步骤四八：在Geomagic Qualify软件中，将Y轴与步骤四七中的轴承圆心连线对齐，所述Y轴为转子轴向；
所述步骤五中得到汽轮机转子挠度具体为：
步骤五一：创建所需测量轴段截面曲线，即对步骤四一所建立的基准平面偏移至需要测量的转子轴挠度的轴段位置处，并对轴段进行截切操作创建截面曲线；
步骤五二：优化步骤五一中创建的截面曲线；
步骤五三：将优化后的截面曲线转化为点；
步骤五四：将步骤五三中得到的点进行拟合圆操作；
步骤五五：对步骤五四中的拟合圆进行注释特征操作，即可读取转子轴截面位置挠度值。
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