CN116659788B - 一种汽轮机叶轮振动性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽轮机叶片振动检测技术领域，具体公开一种汽轮机叶轮振动性能测试装置，其包括前支架、后支架、安装载具、带轮和驱动电机。其中：所述前支架、后支架间隔设置，所述安装载具水平设置，其从头到尾依次包括直管段、锥形管和支撑管，所述直管段的侧壁上沿着其周向均匀分布有若干条开口槽，所述开口槽从直管段的外端口处延伸至锥形管的侧壁上。所述支撑管的两端分别转动连接在前支架、后支架上。所述带轮套在支撑管上且两者固定连接，所述驱动电机与带轮之间传动连接，以驱动安装载具转动。本发明的上述轮机叶轮振动性能测试装置能够更加便捷地适用于多种规格的叶轮的安装测试，提高了振动测试的效率。

Description

一种汽轮机叶轮振动性能测试装置

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片振动检测技术领域，尤其涉及一种汽轮机叶轮振动性能测试装置。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

汽轮机中转动部件的组合体称为转子，是汽轮机中最重要的部件之一。叶轮是汽轮机转子的重要组成部分，一般指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。汽轮机叶轮的主要作用是将蒸汽的动能转变为机械能，即：作用在叶轮上的高温蒸汽驱动转轴转动产生扭矩，并向外输出机械功，用以驱动压缩机、泵或发电机工作。在叶轮工作的过程中，其不仅处于高温环境中，并且在以高速旋转的过程中受多种复杂、交变的作用力，再加上高温蒸汽带来的冲击力，使叶轮本身，尤其是叶片部分处于强烈振动的状态中。因此，在叶轮生产制造阶段需要对其各项性能进行质检，振动性能的测试是其中之一。通过振动测试可获得叶轮、叶片的振动频率、阻尼、振型等振动参数，以便为叶轮的生产制造提供科学的依据，提高良品率，防止不合格产品流出。目前，用于测试叶轮振动性能的装置普遍存在不同规格的叶轮需要更换测试设备上的整个载具单元的问题，不仅操作繁琐，而且严重影响测试效率，给检测工作带来了诸多不便。

发明内容

针对上述提及的问题，本发明提供一种汽轮机叶轮振动性能测试装置，其能够适用于多种规格的叶轮的安装测试，提高了振动测试工作的效率。具体地，本发明公开如下所示的技术方案。

一种汽轮机叶轮振动性能测试装置，包括：前支架、后支架、安装载具、带轮、驱动电机、紧固件、连接杆、伸缩装置、电磁铁和第一限位件。其中：所述前支架、后支架间隔设置，所述安装载具水平设置，其从头到尾依次包括直管段、锥形管和支撑管。所述直管段的侧壁上沿着其周向均匀分布有若干条开口槽，所述开口槽从直管段的外端口处延伸至锥形管的侧壁上。所述支撑管的两端分别转动连接在前支架、后支架上。所述带轮套在支撑管上且两者固定连接，所述驱动电机与带轮之间传动连接，以驱动所述安装载具整体旋转。所述紧固件包括圆柱体和固定在其侧壁上的翼板，所述翼板的数量、分布与开口槽相对应，所述圆柱体滑动插入在直管段和锥形管的管腔中，且所述翼板通过开口槽延伸至直管段、锥形管的外部。所述连接杆位于安装载具的管腔中，且该连接杆的头端活动穿过圆柱体中心处的滑孔后与第二限位件可拆卸连接，所述连接杆的尾端位于支撑管的尾端外部且与所述伸缩装置上的电磁铁对准。所述第一限位件套在连接杆的尾端上且两者可拆卸连接。

进一步地，还包括旋转摆镜和激光传感器。其中：所述旋转摆镜设置在前支架的前方位置处，所述激光传感器与旋转摆镜连接，以对固定安装在所述安装载具头端上的叶轮进行振动性测试。

进一步地，所述连接杆的尾端固定有磁吸附板，该磁吸附板与所述电磁铁正对，以便将所述磁吸附板吸附在电磁铁上，进而利用所述伸缩装置驱动连接杆进行直线往复运动。

进一步地，所述支撑管的外径小于锥形管的较大一端的直径，该较大一端贴覆在所述前支架的侧壁上，所述支撑管的两端分别位于前支架、后支架上的安装孔中。

进一步地，所述翼板的高度不小于锥形管的较大一端的半径，以便适应不同规格的叶轮的安装固定。

进一步地，所述翼板面向叶轮的边为直角边，以增大和叶轮的轮盘之间的接触面积。

进一步地，所述连接杆的侧壁上固定有支撑件，且所述支撑件位于支撑管内，以对所述连接杆形成滑动支撑。

进一步地，所述支撑管的尾端端面中心处具有通孔，所述连接杆从该通孔穿出后延伸至支撑管的尾端外部，且所述螺孔盘的直径大于通孔的直径。

进一步地，所述第二限位件为六方螺纹管，其套在所述连接杆的头端上且两者螺纹连接。

进一步地，所述支撑管与前支架、后支架上的所述安装孔之间通过轴承转动连接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益技术效果：

（1）本发明的汽轮机叶轮振动性能测试装置通过所述直管段、锥形管和支撑管构成的安装载具可实现对不同规格大小的待测叶轮的安装，从而有助于提高测试工作的效率。其中：所述锥形管能够适应不同孔径的叶轮的轮盘的安装；同时，本发明在所述直管段的侧壁上沿着其周向设置了若干条开口槽，并且所述开口槽从直管段的外端口处延伸至锥形管的侧壁上。为了进一步使不同规格大小的叶轮能够固定在所述锥形管上，本发明采用了由圆柱体及固定在其侧壁上的翼板构成的紧固件，这种特殊构造的紧固件装配在所述安装载具中后，可在所述连接杆的牵拉作用下沿着安装载具的管腔前进，进而利用从所述开口槽伸出的翼板驱动叶轮沿着直管段向锥形管自动前进，直至所述叶轮的轮盘卡紧在锥形管上。这种紧固件不仅能够实现叶轮的固定，而且利用所述翼板使紧固件适于各种规格大小的叶轮的安装固定。而所述开口槽不仅作为翼板前进的轨道，同时还能够约束紧固件与安装载具同步转动。

（2）安装过程中，所述叶轮在翼板的驱动下沿着锥形的外壁面管前进，所述锥形管和翼板的配合实现了对不同规格的轮盘的自动校正作用，最终使所述轮盘与锥形管处于同轴同心的状态，防止测试过程中的偏心转动影响测试准确性的问题。在测试完成后，由于所述轮盘安装在斜面状的锥形管上，当所述伸缩装置驱动连接杆逐渐向安装载具的头端运动时，利用叶轮的自重驱动翼板自动使所述紧固件组件退出至直管段，恢复至安装的初始状态，从而实现紧固件和叶轮的初步自动拆卸。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为下列实施例中汽轮机叶轮振动性能测试装置的主视图。

图2为下列实施例中安装载具的结构示意图。

图3为下列实施例中紧固件和连接杆的主视图。

图4为下列实施例中紧固件的侧视图。

图5为下列实施例中第二限位件的结构示意图。

图6为下列实施例中汽轮机叶轮振动性能测试装置在使用状态下的结构示意图。

上述图中标记分别代表：1-前支架、2-后支架、3-安装载具、4-带轮、5-驱动电机、6-紧固件、7-连接杆、8-伸缩装置、9-电磁铁、10-第一限位件、11-旋转摆镜、12-激光传感器、13-叶轮、14-磁吸附板、301-直管段、302-锥形管、303-支撑管、304-开口槽、305-通孔、601-圆柱体、602-翼板、603-滑孔、604-第二限位件、701-支撑件、1301-轮盘。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。现结合说明书附图和具体实施例对本发明的汽轮机叶轮振动性能测试装置进一步说明。

参考图1，示例一种汽轮机叶轮振动性能测试装置，包括：前支架1、后支架2、安装载具3、带轮4、驱动电机5、紧固件6、连接杆7、伸缩装置8、电磁铁9和第一限位件10。具体地：所述前支架1、后支架2间隔设置，其主要用于支撑所述安装载具3，该安装载具3水平设置，其两端分别支撑连接在所述前支架1、后支架2上。

具体地，参考图1和图2，所述安装载具3从头到尾依次包括直管段301、锥形管302和支撑管303。其中：所述直管段301的一端一体化连接在锥形管302的直径较小的一端上，且两者之间平滑过渡。所述支撑管303的一端与锥形管302的直径较大的一端连接，且所述直管段301、锥形管302、支撑管303的管腔相互连连通，其中，所述直管段301和锥形管302的管腔内径相同，所述支撑管303的管腔内径不小于锥形管302的管腔内径。所述直管段301的侧壁上开设有开口槽304，所述开口槽304从直管段301的外端口处延伸至锥形管302的侧壁上且靠近锥形管302的直径较大的一端。在本实施例中，所述开口槽304的数量为四条，其沿着直管段301和锥形管302的周向均匀、间隔分布。应当理解的是，所述开口槽304的数量也可以为两条、三条、五条......等，具体可根据实际需要选择。所述前支架1、后支架2上具有安装孔，所述支撑管303与前支架1、后支架2上的所述安装孔之间通过轴承转动连接，所述直管段301和锥形管302位于前支架1的前方，所述支撑管303的尾端穿出后支架2上的安装孔后延伸至后支架2的后方。

所述带轮4套在支撑管303上且两者固定连接，所述带轮4与固定在驱动电机5的电机轴上的主动轮之间通过皮带传动连接，从而利用所述驱动电机5驱动带轮4转动，进而驱动所述支撑管303转动，同时携带安装固定在所述锥形管302上的叶轮13旋转，以对叶轮13在高速转动下的振动性能进行测试，所述旋转速率可根据测试需要进行设定。

参考图3和图4，所述紧固件6包括：圆柱体601、翼板602。其中：所述翼板602垂直固定在圆柱体601的外侧壁上，且所述翼板602的数量、分布与开口槽304一一对应，例如，本实施例中所述开口槽304为四条，且均匀分布在直管段301和锥形管302的外壁上，所述开口槽304的间隙宽度大于翼板602的厚度。因此，所述翼板602的数量为四块，其均匀分布在圆柱体601的外侧壁上，即相邻翼板602之间的夹角为90°。从而在使用时，所述圆柱体601滑动插入在直管段301和锥形管302的管腔中，同时所述翼板602通过开口槽304延伸至直管段301、锥形管302的外部，这部分外部的翼板602起到挤压套在所述锥形管302上的叶轮13的轮盘1301，使其前进并最终紧固在锥形管302上的作用（参考图6）。

参考图1和图3，所述连接杆7位于安装载具3的管腔中，且该连接杆7的头端活动穿过圆柱体601中心处的滑孔603后与第二限位件604可拆卸连接。所述连接杆7的侧壁上固定有间隔分布的圆柱形的支撑件701，且所述支撑件701位于支撑管303的管腔内，以对所述连接杆7形成滑动支撑。参考图5，所述第二限位件604为六方螺纹管，其套在所述连接杆7的头端上且两者螺纹连接。所述支撑管303的尾端端面中心处具有通孔305，所述连接杆7的尾端从该通孔305穿出后延伸至支撑管303的尾端外部，且所述连接杆7的尾端上套有第一限位件10，所述第一限位件10为螺孔盘，其和所述连接杆7螺纹连接，所述螺孔盘的外径大于通孔305的直径，以便将螺孔盘紧固在支撑管303的尾端端面上。

继续参考图1，所述连接杆7的尾端与所述伸缩装置8上的电磁铁9对准，该伸缩装置8可采用直线电机、气缸或液压缸等能够驱动所述电磁铁9进行直线往复运动的装置，以便利用所述电磁铁9对连接杆7进行吸附连接，进而牵拉连接杆7，使所述紧固件6向直管段301和锥形管302的管腔内运动，使套在所述直管段301上的叶轮13沿着锥形管302的外壁逐渐向上运动，最后实现叶轮13的固定。

本实施例的汽轮机叶轮振动性能测试装置能够适用于多种规格大小的叶轮的安装测试，其原因在于：首先，本实施例采用了由所述直管段301、锥形管302和支撑管303构成的特殊结构的安装载具3，所述直管段301便于初步将叶轮13的轮盘1301套在上面形成支撑，所述锥形管302连续变化的管径可适应不同叶轮13的轮盘1301（规格大小不同，所述轮盘1301的孔径大小不同）的安装。为了进一步使不同规格大小的所述叶轮13能够可拆卸固定在所述锥形管302上，本实施例首先在所述直管段301和锥形管302的侧壁上设置开口槽304，同时采用由所述圆柱体601及固定在其侧壁上的翼板602构成的特殊构造的紧固件6。将所述轮盘1301套在直管段301上后，将所述圆柱体601的一端插到直管段301的端口中，并使所述翼板602进入直管段301上的开口槽304中。同时所述连接杆7头端穿过圆柱体601上的通孔305后与所述六方螺纹管螺纹连接，即可完成所述紧固件6和叶轮13在安装载具3上的初步安装。然后通过所述伸缩装置8牵拉连接杆7，使所述圆柱体601向直管段301和锥形管302的管腔内运动。此时所述翼板602不仅沿着开口槽304前进，而且驱动叶轮13的轮盘1301逐渐向锥形管302运动，直至所述轮盘1301达到与其孔径相适应的位置并卡紧在锥形管302上。然后旋转所述螺孔盘使其紧固在支撑管303的尾端端面上，即可完成所述叶轮13在锥形管302上的安装和固定，此时所述电磁铁9与连接杆7脱离。

上述构造的紧固件6不仅能够实现叶轮13的固定，而且利用所述翼板602可驱动不同规格的叶轮13并使其固定在锥形管302上。所述开口槽304不仅作为翼板602前进的轨道，同时还能够约束紧固件6与安装载具3同步转动，以便进行振动性能的测试。另外，在所述轮盘1301沿着锥形管302前进的过程中，在所述锥形管302和翼板602的配合下还实现了对不同规格的轮盘1301的自动校正作用，最终使所述轮盘1301与锥形管302处于同轴同心的状态，防止测试过程中的偏心转动影响测试准确性的问题。

在测试完成后，所述电磁铁9在伸缩装置8的驱动下再次与连接杆7吸附连接，然后旋转松弛连接在所述连接杆7上的螺孔盘。所述伸缩装置8的伸缩杆逐渐向左伸出。由于所述轮盘1301安装在斜面状的锥形管302上，此时，轮盘1301施加在所述翼板602上的作用力使圆柱体601逐渐向左运行退出至直管段301，同时，由于所述翼板602的约束也使叶轮13退出锥形管302的动作逐渐进行，提高安全性的同时恢复至安装的初始状态，实现了紧固件6和叶轮13的初步自动拆卸。

参考图1和图6，在另一实施例中，上述实施例的所述汽轮机叶轮振动性能测试装置还包括旋转摆镜11和激光传感器12。其中：所述旋转摆镜11设置在前支架1的前方位置处，所述激光传感器12与旋转摆镜11连接，以对固定安装在所述安装载具3上的叶轮13进行振动性测试。测试时，所述旋转摆镜11将激光传感器12产生的激光折射成一定角度打在叶轮13上的待测位置，从而对所述叶轮13在高速转动过程中产生的振动特性进行检测，以获取待测部位的频率、阻尼、振型等振动参数，然后基于这些振动参数分析叶轮13的抗疲劳性能，为叶轮13的生产制造提供科学依据。应当理解的是，也可以采用其他任意适合的测试设备对叶轮13的振动性能进行测试，并不局限于上述的旋转摆镜11和激光传感器12。

参考图1和图6，在另一实施例中，上述实施例的所述汽轮机叶轮振动性能测试装置的所述连接杆7的尾端还垂直固定有一块磁吸附板14，该磁吸附板14与所述电磁铁9正对，以便更加牢固地将所述磁吸附板14吸附在电磁铁9上，进而利用所述伸缩装置8驱动连接杆7进行直线往复运动。因此，所述磁吸附板14可采用钢板等能够被电磁铁9磁力吸附的材质。

在另一实施例中，上述实施例的所述汽轮机叶轮振动性能测试装置的所述翼板602面向叶轮13的边为直角边，以增大和叶轮13的轮盘1301之间的接触面积。例如，参考图3和图6，所述翼板602为直角三角形，其一条直角边沿着圆柱体601的长度方向分布且两者固定连接在一起，另一条直角边与所述圆柱体601的外壁垂直，在使用时该直角边可直接贴覆在所述轮盘1301的壁面上，不仅接触面积大，使叶轮13的固定更加牢固，而且还有助于减小两者相互挤压在轮盘1301上造成的压痕。

在另一实施例中，上述实施例的所述汽轮机叶轮振动性能测试装置的所述翼板602的高度不小于锥形管302的较大一端的半径，这样可使所述翼板602能够满足锥形管302范围内最大规格的叶轮13的安装固定。这是由于随着所述翼板602逐渐向锥形管302内运动，位于锥形管302外部的翼板602逐渐变短，因此所述翼板602的高度越高，能够固定的叶轮13轮盘1301的直径越大，适用的叶轮规格越多。

在另一实施例中，参考图2，上述实施例的所述汽轮机叶轮振动性能测试装置的所述支撑管303的外径小于锥形管302的较大一端的直径，该较大一端贴覆在所述前支架1的侧壁上，所述支撑管303的两端分别位于前支架1、后支架2上的安装孔中。这种结构的安装载具3可以避免所述支撑管303的直径过大，减小驱动安装载具3所需的驱动力和能耗。

最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，包括：

前支架、后支架，所述前支架、后支架间隔设置；

安装载具，其水平设置，该安装载具从头到尾依次包括直管段、锥形管、支撑管；其中：所述直管段的侧壁上沿其周向均布若干条开口槽，该开口槽从直管段的外端口处延伸至锥形管侧壁上；所述支撑管的两端分别与前支架、后支架转动连接；

带轮，所述带轮套在支撑管上且两者固定，该带轮与驱动电机传动连接；

紧固件，所述紧固件包括圆柱体和固定在其侧壁上的翼板，所述翼板的数量、分布与开口槽相对应，且所述圆柱体滑动插入在直管段和锥形管的管腔中，且所述翼板通过开口槽延伸至直管段、锥形管的外部；

连接杆，所述连接杆位于安装载具的管腔中，且该连接杆的头端活动穿过圆柱体中心处的滑孔后与第二限位件可拆卸连接；

伸缩装置，所述连接杆的尾端位于支撑管的尾端外部且与连接在该伸缩装置上的电磁铁对准；以及

第一限位件，所述第一限位件套在连接杆的尾端上且两者可拆卸连接；

使用时，所述伸缩装置能够驱动所述电磁铁进行直线往复运动，以利用所述电磁铁对连接杆进行吸附连接，进而牵拉所述连接杆，使所述紧固件向直管段和锥形管的管腔内运动，使套在所述直管段上的叶轮沿着锥形管的外壁逐渐向上运动，最后实现叶轮的固定。

2.根据权利要求1所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，还包括旋转摆镜和激光传感器；其中：所述旋转摆镜设置在前支架的前方位置处，所述激光传感器与旋转摆镜连接。

3.根据权利要求1所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述连接杆的尾端固定有磁吸附板，该磁吸附板与所述电磁铁正对。

4.根据权利要求1所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述支撑管的外径小于锥形管的较大一端的直径，该较大一端贴覆在所述前支架的侧壁上，所述支撑管的两端分别位于前支架、后支架上的安装孔中。

5.根据权利要求4所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述支撑管与前支架、后支架上的所述安装孔之间通过轴承转动连接。

6.根据权利要求1所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述翼板的高度不小于锥形管的较大一端的半径。

7.根据权利要求1所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述翼板面向叶轮的边为直角边。

8.根据权利要求1-7任一项所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述连接杆的侧壁上固定有支撑件，且所述支撑件位于支撑管内。

9.根据权利要求8所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述支撑管的尾端端面中心处具有通孔，所述连接杆从该通孔穿出后延伸至支撑管的尾端外部。

10.根据权利要求1-7任一项所述的汽轮机叶轮振动性能测试装置，其特征在于，所述第二限位件为六方螺纹管，其套在所述连接杆的头端上且两者螺纹连接。