CN2786576Y - 汽轮机叶片测频装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽轮机叶片测频装置，包括平台及其上的叶片夹具，特点是平台与叶片夹具是分体结构，夹具基架与叶片模座也是分体结构，通过更换叶片模座可检测各种型式、规格叶片的频率，大幅度降低了测频工程投资；夹具内设有自动平衡机构，使夹具工作面与叶片受力面全面接触，确保检测数据真实、准确；平台下设有减振器，装置基础四周设有隔振沟，可减轻外界振源对装置的影响，提高检测精度。

Description

汽轮机叶片测频装置

技术领域

本实用新型涉及汽轮机叶片的检测装置，具体说，是一种汽轮机叶片振动频率的检测装置。

背景技术

汽轮机叶片是汽轮机的关键部件，对机组的正常运行有重要影响，为了保证机组安全运行，需要测量叶片的固有振动频率，分析其振型，作为制造商全面质量管理、提高产品质量以及用户安全生产的的重要技术手段，叶片静频率检测正在逐渐成为新机组安装前以及机组大修时必须进行的重要检查项目。

汽轮机叶片测频技术源于日本，以三菱公司为代表的大型汽轮机制造商通常都要检测汽轮机叶片振动频率，其检测装置包括安装叶片的机械部分、为固定叶片提供动力的液压部分和测量叶片频率的电气部分，其机械部分具有一质量很大的平台，平台上设与叶根形状吻合的叶片夹具，该夹具与平台是用同一块钢坯加工而成的整体结构，叶片竖直安装在夹具内，液压缸布置在夹具下方，与叶片对应，其活塞杆向上顶住叶根端面，将叶片顶紧固定，叶片固定方式完全模拟叶片在转子上的配装方式，叶片受力面是叶根端面。其优点是，夹具与平台是整体结构，可减轻检测装置对叶片频率的影响，但也有缺点，主要是：1.由于采用专用夹具，适用范围有很大局限性，只适用于夹持叶根型式为枞树型和燕尾型的动叶片(日本生产的叶片只有这两种型式)，而不能夹持叶根型式为叉型、T型、菌型的动叶片(我国特有)，这些叶片在转子上的配装方式是径向整圈胀紧，叶片受力面是叶根径向面，模拟的装夹方式需采取叶片水平布置，立式压紧固定，上述结构的测频装置显然不能适用；2.由于夹具与平台是整体结构，不能更换夹具，一套检测装置只能检测一种规格的叶片，需要制造很多检测装置，才能满足检测不同叶根型式、不同规格叶片的需要，装置利用率不高；而且检测装置的配套设施例如厂房等也大量增加，整个检测工程的投资巨大。

在我国，目前只有无锡叶片厂检测叶片频率，所用的检测装置由杭州设计院设计制造，采用专用夹具，在模拟装配的状态下测试，叶片受力部位为叶根端面，只能检测叶根为圆弧形的动叶片。其他汽轮机制造商例如哈尔滨汽轮机厂、北京重型机械厂等均不检测叶片频率。

另外，现有的叶片振动频率检测装置的夹具结构过于简单，由于叶根带斜度，装夹叶片时，与夹具的工作面不能全部接触，受力不均匀，直接影响检测精度，检测数据不能真实、准确反应叶片的实际频率；而且，还因受力面积过窄，装夹作用力集中，容易损坏叶根。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种可测量各种叶根型式、不同规格叶片的频率，叶根与夹具接触良好，受力均匀，不会损伤叶根，检测数据真实准确的检测装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种汽轮机叶片测频装置，包括安装叶片的机械部分、为固定叶片提供动力的液压部分和测量叶片频率的电气部分，所述机械部分包括平台和布置在平台上的叶片夹具；所述叶片夹具与平台为分体结构，夹具通过连接件固定在平台上；所述叶片夹具包括立式夹具和卧式夹具，分别布置在平台的两端。

所述立式夹具用于叶根端面受力，需竖直夹持的叶片，它包括一框状基架、位于框内固定在底框上的液压缸、布置在顶框上表面的叶片模座，该模座与顶框为可拆卸的活动连接，模座上设有与叶片叶根型线一致的滑槽，滑槽的底部设有一通孔；基架顶框上也设有一通孔，该孔与滑槽通孔对应，在同一中垂线上。

所述卧式夹具用于叶根径向面受力，需水平夹持的叶片，它包括一框状基架、位于框内固定在顶框下表面的液压缸、布置在底框上的垫块、支承于垫块上的叶片模座，液压缸活塞杆端面上设有与之连接的压块。

本实用新型汽轮机叶片测频装置可按下述改进：

所述立式夹具顶框上的通孔是上大下小的异径台阶孔，下段小孔内设有之滑动配合的导向柱，导向柱支承于液压缸活塞杆上；上段大孔内设有支承于导向柱上的万向活动垫，该万向活动垫由一对具有相同曲率的凹、凸球面垫块对扣构成；所述模座的通孔内设有叶根保护垫，在模座底部设有一与滑槽对应的开口向下的矩形槽，槽内设有用于支承叶根保护垫的托板，模座的两个槽口端面固定设有两对钩尖相向的挂钩，将托板钩住。

所述卧式夹具底框上的垫块包括两块重叠布置的等高垫块，等高垫块上设有万向活动垫，该万向活动垫由一对具有相同曲率的凹、凸球面垫块对扣构成；等高垫块、万向活动垫的下半通过一锥形销连接和定位；叶片模座支承于万向活动垫上；液压缸活塞杆端面上设有与之连接的压块。

所述平台与基础之间设有减振器，该减振器为低频大阻尼减振器，频宽1.9-4.8Hz；所述基础的四周设有隔振沟。

本实用新型汽轮机叶片测频装置还可按下述进一步改进：

所述立式夹具的叶片模座的底部形状为燕尾形，基架顶框上设有与之适配的燕尾槽，模座置于燕尾槽内；模座上设有竖直布置的螺栓孔，通过螺栓将模座固定在基架上框的燕尾槽内；所述燕尾槽的燕尾部分由一矩形槽和镶嵌在矩形槽内的斜面镶条组合而成，槽壁上设有与镶条对应的顶紧螺栓，顶紧螺栓带有锁紧板。

上述结构使本汽轮机叶片测频装置具有明显的优点：其一，适用范围广；立式夹具可装夹叶根端面受力的枞树型和燕尾型的动叶片，加工出各种叶根型式、各种规格的叶片模座，只须更换相应的叶片模座，即可检测该叶片的频率；卧式夹具可装夹、检测各种规格叶根径向面受力的叶根型式为叉型、T型、菌型的动叶片。其二，自动导向平衡，叶根受力面与夹具全面接触，受力均匀，频率检测数据真实、准确，叶根不易受损，操作简单快捷，工作效率高。其三，减振、隔振性能好，受外界振源影响小，检测结果可靠。

附图说明

图1是本汽轮机叶片测频装置的结构示意图。

图2是本测频装置立式夹具的结构示意图。

图3是图2中局部A的放大图。

图4是图3的侧视图。

图5是本测频装置卧式夹具的结构示意图。

具体实施方式

本汽轮机叶片测频装置，包括安装叶片的机械部分、为固定叶片提供动力的液压部分和测量叶片频率的电气部分，本实用新型是对机械部分的改进，其余部分与现有测频装置相同，在此不予介绍，只对机械部分进行详细说明。

参见图1：本装置的机械部分包括平台1和布置在平台1上的立式夹具2和卧式夹具3；与现有测频装置的区别是，夹具2、3与平台1为分体结构，夹具2、3分别通过螺栓固定在平台1上。

本实用新型的主要改进点是叶片夹具，根据叶片的叶根型式，模拟叶片在转子上的装配、受力方式，设计出立式夹具2和卧式夹具3，立式夹具2用于叶根端面受力，需竖直夹持的叶片；卧式夹具3用于叶根径向面受力，需水平夹持的叶片。

参见图2、图3、图4：立式夹具2包括一质量很大的框状基架4、安装在基架4底框上的液压缸5和布置在顶框上面的叶片模座6，模座6上设有与叶片叶根型线一致的滑槽，用于安置叶片，滑槽的底部中心设有一通孔；基架4顶框上也有一通孔，该通孔与滑槽通孔对应，在同一中垂线上，这样，就可使液压缸5的活塞杆顶住叶根。

检测不同的叶片需要使用不同的叶片模座6。因此，模座6与基架4的连接方式要便于互换装卸，本装置采用燕尾槽加螺栓固定的连接方式，模座6的底部形状设计为燕尾形，基架4顶框上设与之适配的燕尾槽，模座6置于燕尾槽内；模座6上设竖直布置的螺栓孔，通过螺栓8将模座6固定在基架4上框的燕尾槽内；由于顶紧叶根的作用力很大(有的高达几十吨)，螺栓8应采用高强度螺栓。

为了保证模座6在水平方向定位准确，燕尾槽内还设有镶条7(燕尾槽的燕尾部分由一矩形槽和镶嵌在矩形槽内的斜面镶条7组合而成)，槽壁上设有与镶条7对应的顶紧螺栓9，将模座6在水平方向顶紧，消除装配间隙；为防止顶紧螺栓9松动，顶紧螺栓9带应锁紧板10。

为了保护叶根，避免装夹时受损，在叶根下须加保护垫14，位于滑槽的通孔内，该保护垫14应采用硬度小于叶根硬度的材料，例如铜合金，作为易损件可随时更换。为防止保护垫块14脱落，在模座6内设计了保护垫块14的支承定位机构，具体方式是：在模座6的底面设有一与滑槽对应的矩形槽，槽内设有用于支承叶根保护垫块14的托板15，模座的两个槽口端面固定设有两对钩尖相向的挂钩16，将托板15钩住。

由于叶根端面与叶根型面(在转子上的受力面)多数不是平行的，有的设计是平行的，但加工时也不可避免地存在形位误差。因此，当叶片装入模座6上的滑槽后，叶根端面通常不是水平的，与夹具的工作面不能全面接触，即使是同一叶片重复检测，由于接触面积及受力部位都有变化，每次的检测数据都不相同，不能真实反应叶片的实际频率，这是现有测频装置存在的主要缺点之一。

本测频装置的一个突出特点，就是在夹具内专门设计了自动平衡机构，确保叶根端面与夹具的工作面能全面接触，具体方式是：把基架4顶框上的通孔设计成上大下小的异径台阶孔，在下段小孔内设一与之滑动配合的导向柱11，支承于液压缸5的活塞杆上，在上段大孔内设一万向活动垫，支承于导向柱11上，该万向活动垫由一对具有相同曲率的凹、凸球面垫块12、13对扣构成。这样，在液压缸5的活塞杆顶紧叶根的过程中，万向活动垫的上半球面垫块及支承于其上的所有垫块就会自动倾斜，直至夹具的工作端面(即保护垫14的上表面)与叶根端面全面接触，叶根受力均匀。实践表明，自动平衡机构对于提高装置的检测精度具有至关重要的作用，将叶片多次重复装夹检测，检测数据基本相同，说明检测数据真实、准确地反应了叶片的实际频率。经本装置检测的叶片送日本三菱公司复检表明，本装置的检测数据比日方的更准确。

参见图5：卧式夹具3同样包括一质量很大的框状基架4，不同之处是，液压缸5反向布置，固定在基架4顶框的下表面，活塞杆端面上设有通过螺栓与之固定连接的压块17，作为易损件可随时更换，在基架4的底框上设有垫块18，垫块18由两块重叠布置的等高垫块构成，叶片模座6’放置在垫块18上。与立式夹具2类似，卧式夹具3也设有自动平衡机构，即在垫块18上设有万向活动垫，该万向活动垫也由一对具有相同曲率的凹、凸球面块12、13对扣构成；等高垫块、万向活动垫的下半通过一锥形销19连接和定位，锥形销19位于垫块的中心线上，依序贯穿基架4底框、垫块18、万向活动垫的下半球面块，将上述垫块固定在基架4的底框上。

卧式夹具3用于装夹检测叶根径向面受力的叶片，由于这类叶片叶根的两个径向受力面不是平行的，而是带有斜度，而且各种叶片的斜度不相同，因此，自动平衡机构的作用就更为突出，它不仅可使叶根的两个径向受力面与夹具工作面全面接触(其作用原理、过程与立式夹具2相同)，保证检测数据真实、准确，而且由于它可适应各种斜度的叶片，这就使叶片模座6’具有通用性，从而减少叶片模座6’的数量，大幅度降低了工装成本。

需要特别说明，本测频装置的平台1与夹具2、3以及夹具2、3本身内部的分体结构，使本装置成为一个弹性系统，其固有频率不能等于或接近叶片的振动频率，否则将发生共振，不仅不能测出叶片的真实频率，还会因振幅过大损坏装置，故夹具2、3的质量和平台1的质量都很大，它们之和大于7000Kg，而叶片的质量通常只有10Kg左右，使装置的固有频率远离叶片频带范围，避免发生共振。

另外，本测频装置的安装位置应尽量远离各种振源，并应在装置的基础四周设置隔振沟，以减轻外部振源的影响，避免引起激振；尽管如此，仍不可避免地存在外部振源的影响，作为本装置的一种救济措施，为了减振，在平台1与基础之间还设有减振器20，该减振器20采用低频大阻尼减振器，频宽1.9-4.8Hz。

Claims (6)

1.一种汽轮机叶片测频装置，包括安装叶片的机械部分、为固定叶片提供动力的液压部分和测量叶片频率的电气部分，所述机械部分包括平台和布置在平台上的叶片夹具，其特征在于：

所述叶片夹具与平台为分体结构，夹具通过连接件固定在平台上；

所述叶片夹具包括立式夹具和卧式夹具，分别布置在平台的两端；

所述立式夹具包括一框状基架、位于框内固定在底框上的液压缸、布置在顶框上表面的叶片模座，模座上设有与叶片叶根型线一致的滑槽，滑槽的底部设有一通孔；基架顶框上有一通孔，该孔与滑槽通孔对应，在同一中垂线上；

所述卧式夹具包括一框状基架、位于框内固定在顶框下表面的液压缸、布置在底框上的垫块、支承于垫块上的叶片模座，液压缸活塞杆端面上设有与之连接的压块。

2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片测频装置，其特征在于：所述立式夹具顶框上的通孔是上大下小的异径台阶孔，下段小孔内设有之滑动配合的导向柱，导向柱支承于液压缸活塞杆上；上段大孔内设有支承于导向柱上的万向活动垫，该万向活动垫由一对具有相同曲率的凹、凸球面垫块对扣构成；所述模座的通孔内设有叶根保护垫，在模座底部设有一与滑槽对应的开口向下的矩形槽，槽内设有用于支承叶根保护垫的托板，模座的两个槽口端面固定设有两对钩尖相向的挂钩，将托板钩住。

3.根据权利要求1或2所述的汽轮机叶片测频装置，其特征在于：所述立式夹具的叶片模座的底部形状为燕尾形，基架顶框上设有与之适配的燕尾槽，模座置于燕尾槽内；模座上设有竖直布置的螺栓孔，通过螺栓将模座固定在基架上框的燕尾槽内；所述燕尾槽的燕尾部分由一矩形槽和镶嵌在矩形槽内的斜面镶条组合而成，槽壁上设有与镶条对应的顶紧螺栓，顶紧螺栓带有锁紧板。

4.根据权利要求1所述的汽轮机叶片测频装置，其特征在于：所述卧式夹具底框上的垫块包括两块重叠布置的等高垫块，等高垫块上设有万向活动垫，该万向活动垫由一对具有相同曲率的凹、凸球面垫块对扣构成；等高垫块、万向活动垫的下半通过一锥形销连接和定位；叶片模座支承于万向活动垫上；液压缸活塞杆端面上固定设有压块。

5.根据权利要求1所述的汽轮机叶片测频装置，其特征在于：所述平台与基础之间设有减振器，该减振器为低频大阻尼减振器，频宽1.9-4.8Hz。

6.根据权利要求5所述的汽轮机叶片测频装置，其特征在于：所述基础的四周设有隔振沟。

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