CN108692643A - 一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪 - Google Patents

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褚伟俊
许智强
于若甫
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Shanghai Huaneng Group Fuel Engine Power Generation Co Ltd
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Shanghai Huaneng Group Fuel Engine Power Generation Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，包括套设在主轴上并可沿着主轴移动的旋转箱单元、固定在旋转箱单元外壁上的可伸缩的支架、设置在支架顶端并与汽缸内壁抵接的千分表、用于驱动旋转箱单元旋转的旋转驱动单元，以及用于驱动旋转箱单元沿主轴移动的移动驱动单元。与现有技术相比，本发明利用电机驱动方式，结合齿轮齿条、齿轮内齿圈、直线电机、角度传感器，面对复杂多变的汽轮机内壁环境，可以实现多级、多尺度的圆度测量，得到可靠的数据。本仪器可以对整个汽轮机汽缸内壁进行高精度的自动测量，大大节约了拼缸装配时间，提高了汽轮机装配的生产效率。

Description

一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪
技术领域
本发明涉及汽轮机技术领域，具体涉及一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪。
背景技术
汽轮机是一种将蒸汽动能转换为涡轮转动动能的机械，适用于火力发电和核能发电，世界上大部分电能是汽轮机所产生。但是在实际电厂生产环境下，汽轮机经常处于高负荷的运转状态，为使其能正常运作，所以需要经常检修。在汽轮机装配时，汽轮机转子动叶片位置至关重要，确保动叶片与汽缸内壁间距在设计范围内，是评估汽轮机拼缸质量的重要技术参数。目前在拼缸前多采用塞片等测量工具测量汽轮转子动叶片与汽缸内壁之间的静态间隙。但是，采用该方法只能获得静止状态下间隙，无法获取动态下各叶片间隙的准确值。中国专利CN102829699B公开了：“测量汽轮机动叶与汽缸内壁间隙的装置和方法”，其装置固定在汽缸壁上，通过转动动叶片，测量动叶片与内壁之间的距离。但是，一周测量结束后，无法自动换位到其他的叶片处，移动性受到限制；同时，仅仅测量的是内壁一点与所有动叶片距离，而非全部或多数内壁点与动叶片的距离，若要实现该目标，需要多点布置装置，这无疑大幅增加了工作量和成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确度高的汽轮机汽缸内壁圆度测量仪。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，该圆度测量仪包括套设在主轴上并可沿着主轴移动的旋转箱单元、固定在旋转箱单元外壁上的可伸缩的支架、设置在支架顶端并与汽缸内壁抵接的千分表、用于驱动旋转箱单元旋转的旋转驱动单元，以及用于驱动旋转箱单元沿主轴移动的移动驱动单元。
所述的旋转箱单元包括滑动套设在主轴上且和主轴形状契合的前法兰和后法兰、设置在前法兰和后法兰之间的旋转箱，所述前法兰和后法兰上设有与主轴同轴心的圆弧形滑轨，所述旋转箱旋转连接在前法兰和后法兰的圆弧形滑轨中，所述旋转箱靠近后法兰的一侧设有内齿圈，所述内齿圈与圆弧形滑轨同轴心。由于设置了前法兰和后法兰，所以旋转箱只能沿着圆弧形滑轨做旋转，而无法在其他维度上移动，因此确保测量的准确度。
所述的支架下方设有直线电机，所述直线电机固定在旋转箱上，且直线电机的伸缩方向沿着圆弧形滑轨的直径方向。
所述的旋转驱动单元包括固定在后法兰上的旋转伺服电机以及与旋转伺服电机连接的旋转齿轮，所述旋转齿轮与所述旋转箱的内齿圈啮合。
所述的移动驱动单元包括固定在前法兰上的移动伺服电机、与移动伺服电机连接的移动齿轮，所述主轴上固定设有沿主轴轴向分布的齿条，所述移动齿轮与齿条啮合。
所述的旋转箱单元中设有用于感应圆度测量仪在主轴上倾斜程度的角度传感器。由于本发明的圆度测量仪具有一定的重量，所以套设在主轴上时，主轴不可避免会有一定的弯曲，而且圆度测量仪位于主轴两端及位于主轴中间所产生的弯曲是不一样的，而这部分弯曲会对内壁圆度的测量产生影响，因此，本发明设置了角度传感器，可以感应圆度测量仪在主轴上的倾斜程度，并根据主轴的材质、圆度测量仪的重量等因素，确定在该位置主轴的偏心度，在算法的补偿下，又增加了测量精度。
本发明的工作过程如下：
测量时，将主轴的两端用卡盘固定在汽轮机汽缸两端；将圆度测量仪套设在主轴上，通过直线电机将千分表抵接在汽缸内壁，在旋转伺服电机的驱动下，旋转齿轮转动，带动内齿圈即旋转箱旋转，从而使得旋转箱沿着前法兰和后法兰中的前弧形滑轨和后弧形滑轨作旋转运动，通过千分表测得汽缸内壁的圆度数据；测量主轴上其他位置的圆度时，直线电机带动千分表缩短，同时移动伺服电动机带动移动齿轮旋转，配合主轴上的齿条，使旋转箱单元沿主轴做轴向运动，移动一定距离后，再通过直线电机将千分表与汽缸内壁抵接，驱动旋转箱，测得该处圆度；同时，角度传感器的数据经计算后得到获取主轴的偏心，通过获取的偏心值，补偿数据，提高测量精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明利用电机驱动方式，结合齿轮齿条、齿轮内齿圈、直线电机、角度传感器，面对复杂多变的汽轮机内壁环境，可以实现多级、多尺度的圆度测量，得到可靠的数据。本仪器可以对整个汽轮机汽缸内壁进行高精度的自动测量，大大节约了拼缸装配时间，提高了电厂的生产效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为主轴，2为前法兰，3为前圆弧形滑轨，4为旋转箱，5为内齿圈，6为移动伺服电机，7为移动齿轮，8为齿条，9为旋转伺服电机，10为旋转齿轮，11为直线电机，12为支架，13为千分表，14为角度传感器，15为后法兰，16为后圆弧形导轨，17为数据处理器。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其结构如图1所示，包括套设在汽轮机气缸主轴1上并可沿着主轴1移动的旋转箱单元、固定在旋转箱单元外壁上的可伸缩的支架12、设置在支架12顶端并与汽缸内壁抵接的千分表13、用于驱动旋转箱单元旋转的旋转驱动单元以及用于驱动旋转箱单元沿主轴1移动的移动驱动单元。
旋转箱单元包括滑动套设在主轴1上且和主轴1形状契合的前法兰2和后法兰15、设置在前法兰2和后法兰15之间的旋转箱4，前法兰2和后法兰15上分别设有与主轴1同轴心的前圆弧形滑轨3和后圆弧形滑轨16，旋转箱4旋转连接在前圆弧形滑轨3和后圆弧形滑轨16中，旋转箱4靠近后法兰15的一侧设有内齿圈5，内齿圈5与圆弧形滑轨同轴心。
支架12下方设有直线电机11，直线电机11固定在旋转箱4上，且直线电机11的伸缩方向沿着圆弧形滑轨的直径方向。
旋转驱动单元包括固定在后法兰15上的旋转伺服电机9以及与旋转伺服电机9连接的旋转齿轮10，旋转齿轮10与旋转箱4的内齿圈5啮合。
移动驱动单元包括固定在前法兰15上的移动伺服电机6、与移动伺服电机6连接的移动齿轮7，主轴1上固定设有沿主轴1轴向分布的齿条8，移动齿轮7与齿条8啮合。
旋转箱单元中设有用于感应圆度测量仪在主轴1上倾斜程度的角度传感器14。
测量时，将主轴1的两端用卡盘固定在汽轮机汽缸两端；将圆度测量仪套设在主轴1上，通过直线电机11将千分表13抵接在汽缸内壁，在旋转伺服电机9的驱动下，旋转齿轮10旋转，带动内齿圈5即旋转箱4旋转，从而使得旋转箱4沿着前法兰2和后法兰15中的前圆弧形滑轨3和后圆弧形滑轨16作旋转运动，通过千分表13测得汽缸内壁的圆度数据；测量主轴1上其他位置的圆度时，直线电机11带动千分表13缩短，同时移动伺服电动机带动移动齿轮7旋转，配合主轴1上的齿条8，使旋转箱单元沿主轴1做轴向运动，移动一定距离后，再通过直线电机11将千分表13与汽缸内壁抵接，驱动旋转箱4，测得该处圆度；同时，角度传感器14的角度数据经计算后得到获取主轴1的偏心，通过获取的偏心值，并配合数据处理器17对测得的数据进行补偿修正，提高测量精度。

Claims (6)

1.一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其特征在于，该圆度测量仪包括套设在主轴上并可沿着主轴移动的旋转箱单元、固定在旋转箱单元外壁上的可伸缩的支架、设置在支架顶端并与汽缸内壁抵接的千分表、用于驱动旋转箱单元旋转的旋转驱动单元，以及用于驱动旋转箱单元沿主轴移动的移动驱动单元。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其特征在于，所述的旋转箱单元包括滑动套设在主轴上且和主轴形状契合的前法兰和后法兰、设置在前法兰和后法兰之间的旋转箱，所述前法兰和后法兰上设有与主轴同轴心的圆弧形滑轨，所述旋转箱旋转连接在前法兰和后法兰的圆弧形滑轨中，所述旋转箱靠近后法兰的一侧设有内齿圈，所述内齿圈与圆弧形滑轨同轴心。
3.根据权利要求2所述的一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其特征在于，所述的支架下方设有直线电机，所述直线电机固定在旋转箱上，且直线电机的伸缩方向沿着圆弧形滑轨的直径方向。
4.根据权利要求2所述的一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其特征在于，所述的旋转驱动单元包括固定在后法兰上的旋转伺服电机以及与旋转伺服电机连接的旋转齿轮，所述旋转齿轮与所述旋转箱的内齿圈啮合。
5.根据权利要求2所述的一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其特征在于，所述的移动驱动单元包括固定在前法兰上的移动伺服电机、与移动伺服电机连接的移动齿轮，所述主轴上固定设有沿主轴轴向分布的齿条，所述移动齿轮与齿条啮合。
6.根据权利要求1所述的一种汽轮机汽缸内壁圆度测量仪，其特征在于，所述的旋转箱单元中设有用于感应圆度测量仪在主轴上倾斜程度的角度传感器。
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