CN87106358A - 测定涡轮机叶片径向对准的仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量安装就位的涡轮机转子叶片的对准的一种仪器。该仪器包括一个精密的基座，以便在临近叶片的转子表面上定位，从而建立一条切线，该切线垂直于通过叶片安装槽中心的转子径线。一立柱从该基座上伸出，并载有接触叶片下部的定位接触点和与叶片上部接触以便定位的测量接触点，该测量接触点使测量装置显示叶片的对准误差。

Description

这项发明是有关涡轮机的，更确切地说，是有关测量涡轮机转子叶片径向对准的仪器。
在涡轮机里，例如，在汽轮机里，转子的周围有规则地安装着许多叶片。蒸汽或者其它气体对叶片的作用使转子及和它联结着的一系列叶片转动。作用在这些转动叶片上的力包括由转动引起的离心力，这些力在叶片的联结部分产生很大的力，使叶片存在着沿径向甩出的趋向。在许多涡轮机里，此联结部分包括圣诞树状的根部，该根部装入与其相配合的转子的槽中。当叶片被完全固定时，从根部的二边延伸出去的凸起同样承受着很大的把叶片固定在转子上的力。不管怎样，若叶片没有根据通过槽中心的转子的径线被对准，则根部的某一边的凸起就要承受比另一边大的应力，结果，很可能引起超负荷，以至于损伤机器。因此，必须用在转子径线上的各个叶片的中心线来对准涡轮机的叶片。
提供一个经过改进的，用于测量涡轮机转子叶片的径向对准的仪器是此项发明的重要目的。
根据本发明的仪器在转子表面可全位置测量转子上叶片的径向对准。每一个叶片包括一个根部，一个平台和一扇翼面，根部用于支承与槽配合的叶片。平台与根部相连接，翼面从平台沿径向向外延伸而终止于一个整体包箍，该仪器的特征在于：一个狭长的基座具有基本平行的上、下面;第一和第二两个从该基座的下平面上凸起的接触点之间具有一定间隔;该接触点用于支承该基座，使其处于转子附近且平行于转子表面切线的平面里;一个立柱的一端固定于该基座，并位于转子径线的延长线上;当仪器在测量位置上时，从该支柱延伸出来并接触叶片平台的位置上产生第三个接触点;一个测量装置上装有与其配合工作，可来回移动的测杆，该测杆相对于该测量装置的伸缩运动使测量装置显示读数;把该测量装置装在该立柱上以便仪器在测量位置时使该测杆接触该包箍的装置;以及测量装置的校准装置，它可以使该测量装置显示叶片径向对准相对于通过叶片根部中心的转子径向线的偏差。
下面，通过举例和图解来讲解这一发明。
图1.是装在转子周围的叶片的局部剖视图。
图2.是一个整体包箍叶片的轴向图。
图3.是一个整体包箍叶片的径向图。
图4.是一个整体包箍叶片的切向图。
图5.是画有涡轮机叶片的，正处于工作位置的此发明仪器的典型形式的轴向图。
图6是画有涡轮机叶片的，正处于工作位置的本发明仪器的另一型式的切向图。
图7.是图6中本发明仪器的径向图。
图8.是说明如何校准该仪器的正视图。
现参见附图，具体来说，参见图1，图中表示部分装在涡轮机转子3某一部位的典型的叶片1。
在图2、3和4中显示得很清楚，每一个涡轮机叶片都有一个圣诞树形的根部5，它与转子3里的一个同样形状的槽配合，以使叶片1与转子3紧密结合，为防止叶片的轴向移动，叶片1和转子3（未画出）都有一个互相配准的半圆形槽7，用销子（未画出）把它们一起销住。根部5从平台6延伸出来。
从平台6向外径向延伸的部分是一个叶片的翼面9，翼面9分别具有前缘11和后缘13。翼面9径向外具有与叶片一体的包箍15。此包箍15有一个前平面17和一个后平面19。前平面17一般是平行于轴的径向平面21的，图中用线20表示，前平面17的延伸平面2穿过根部5的中心（即叶片的中心线），后平面19的延伸面23与平面21形成一个角“α”，通常，其大小等于360°除以转子周围边上叶片的数目。
前平面17延伸过翼面9的前缘，翼面9的后缘13则基本延伸过包箍15的后平面23。
包箍15的外周经机械加工，形成一个园柱形的环面，此环面与迷宫式密封圈一起形成一个可在机内转动的密封环。
每一个叶片1都必须根据转子3的径线对准，更确切地说，叶片的中心线21必须与转子3的径线对准，若能达到这种对准，根部5上的每一个凸起25在涡轮机工作时，就承受叶片1上的同样的离心力和应力，如果叶片1中有一个未对准，它的根部5就要承受偏心力，结果使根部一边的一个或多个凸起25受力增大。这种力的增加可能超越根部的承受能力，导致叶片根部的损坏，也可能使固定叶片根部的槽损坏。无论是由于根部损坏，还是转子的槽损坏，叶片的分离对涡轮机来说，都是重大事故。因此，在装配涡轮机时，确保叶片的对准是十分必要的。
现在，对照图5-8，说明本发明测量转子3上叶片1对准的左侧形式和右侧形式。图5是沿转子表面的简化的轴向图，表明本发明的左侧形式和叶片1（虚线）。在此推荐实施例中，本发明包括一个仪器27，它具有一个狭长的基座29和一个与基座基本垂直的支柱31，当把立柱画在图中心时，因此它是垂直的，显然，立柱仅仅是一个支承件，也只需沿转子3的径向向外延伸。呈球形脚33，35，形式的第一和第二触点，装在基座29的下表面，并保持一定间隔。在机械技术中，球形脚是众所周知的，脚形球在转子3表面和仪器之间提供了接触点，支承了基座29，使其处于临近转子表面且与转子表面切线平行的平面里。但是可以看出，在脚形球与转子表面的接触点之间的连线垂直于转子径线，因而平行于转子表面的切线。脚球33、35可以用本专业众所周知的方法装到基座29上。例如，可以通过钻孔以及攻丝，然后拧入柱螺栓的安装方法。立柱31的一端通过螺栓或焊接固定到基座29上（图中未画出）。
为了使结构简单和使用方便，基座29和立柱31都经过加工，这两个狭长零件的相对表面30，32和34，36，分别是基本平行的。
立柱31支承着一个从其下部伸出并带有一个球脚39的臂37。当仪器处于测量位置，臂37的定位使球形脚39接触叶片平台6的表面8，产生了第三个接触点。要注意平台6是叶片1中精加工的部位，与根部5有精确的位置关系，经机加工的平面8平行于叶片的中心线21。
在立柱31离开基座29的远端，装有第二个臂41，它支承着一个测量装置43，如图所示为一个千分表。该测量装置43包括一个千分表44以及一个可来回移动的测杆45。当仪器在测量位置时，臂41支承着测量装置43，使测杆45和叶片1的包箍15的侧面17接触。测量装置43借助第三触点校准，因此，叶片1的对准对于穿过叶片根部中心的转子的径线的任何偏差，必然导致一个非零的读数。包箍15是叶片1中被精密机加工的部分，测杆45碰到的表面17经过加工与轴的径向面21平行，臂37与41可以通过螺栓或螺钉联结到立柱31上，如图中的47或49所示，不过，也可以采用把臂刚性安装到立柱31上的其它方法，而且，臂杆37和41在图5-7中为L型，若改变一下形式和/或安装装置，也可采用直臂。一套螺栓50支住了臂41。
现对照图8说明校准仪器27的装置。仪器的校准台座51包括台基53和它的垂直件55，这个校准台座被用来确定测量装置43的零点。台基53有一个经过精加工的顶面57。件55装在台基53上，形成一个垂直的基准。仪器27放到面57上，用与件55接触的球形脚39来使其定位。根据要对准的涡轮机叶片的设计特点或外形，把不同厚度的填隙片59置于件55和测量装置43的测杆45之间。为了适应不同大小的包箍15或包箍15与平台6之间的偏置，填隙片59要予先挑选。当仪器27处于靠紧件55的位置时，松开仪表前盖上的锁61，使测量装置43的读数为零，然后旋紧锁61。这样，就完成了对仪器27的校准，为测量转子3上叶片1的对准做好了准备工作。
测量叶片对准的方法可以参考图5-6。仪器27置于邻近某一叶片1的转子3上。球形脚33，35置于转子表面，保证仪器和转子的径线对准。众所周知，转子表面沿轴向有许多交错的凸面和凹面（见图6），凸面中有许多为装入叶片根部5的槽。仪器27在使用时，在要测量的叶片1相临的转子的凹面里定位，仪器27在转子表面，沿圆周移动，一直到球形脚39碰到叶片平台6。为了在检查每个叶片的对准时，不必握住仪器27使其定位，例如，可以在基座29上，用一根具有弹性的带子65绕在转子3的周围。为此，在基座29上安装一个具有双折唇边的保持器66，以便接纳带子65，又能让它滑动。当球形脚39触及平台6时，测量装置43上的任何非零读数都表示叶片的中心线相对于转子径线的偏差。如果偏差超出允许的限度，则此叶片1就要被撤换。
当叶片1被安装在转子的槽里并从转子3的圆周面上径向向外伸出时（如图1所示），用上述方法，仪器27即可保证涡轮机叶片1的中心线21对准于一条予选的涡轮机转子3的径线，基座29和其球形脚33以及立柱31和球形脚35构成调整装置，以便与转子3的圆周面接合，并且当叶片1安装就位时，使仪器27在转子上相对于叶片1做调整运动。臂37和球形脚39组成了可调装置，当叶片1安装就位时可以和接合叶片的一个部分（最好是平台6）的调整装置一道作调整运动。
虽然本发明的描述是结合具有接合在转子轴向槽中的根部的涡轮机叶片进行的，显然，本发明也可用于其它类型的叶片，例如接合在转子切向槽中的叶片。虽然图中所示测量装置为千分表，但是也可使用其它类型的装置，例如游标千分尺。

Claims (2)

1、相对于涡轮机转子(3)表面，全位置测量转子叶片(1)径向对准的一种仪器(27)，每一叶片包括在转子(3)上的配合槽中支承叶片(1)的一个根部(5)，装在根部(5)上的一个平台(6)和从平台(6)径向伸出并止于整体包箍(15)的翼面(9)，该仪器的特征在于：
一个具有基本平行的上、下面(30，32)的狭长基座(29)；
从该基座(29)上凸起的并且相互有一定间隔的第一、第二接触点(33，35)，用这两个接触点把基座(29)支承在临近于转子(3)并与转子(3)表面切线平行的平面上；
一端与该基座(29)刚性连接的立柱(31)，该立柱(31)是沿转子(3)的径向向外延伸的；
一个从该立柱(31)伸出的第三接触点(39)，当该仪器(27)在测量位置时，调整第三接触点(39)的位置，使其接触叶片平台(6)；
一个测量装置(43)具有一个与其配合工作的往复移动的测杆(45)，该测杆(45)相对于该测量装置(43)的伸缩运动，使该测量装置显示读数；
当该仪器(27)在测量位置时，把该测量装置(43)安装在该立柱(31)上，以便使该测杆(45)接触包箍(15)的装置(41)；以及
校准该测量装置(43)以便使其显示的读数反映叶片(1)相对于通过叶片根部(5)的中心线(21)的转子径线对准的偏差。
2、权利要求1的仪器，特征在于：该测量装置（43）包括一个千分表（44）和基本与叶片中心线（21）垂直的测杆（45），该测杆（45）与包箍（15）的前平面（17）上予定的点接触。
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