RU2456566C1 - Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine - Google Patents
Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456566C1 RU2456566C1 RU2011114592/28A RU2011114592A RU2456566C1 RU 2456566 C1 RU2456566 C1 RU 2456566C1 RU 2011114592/28 A RU2011114592/28 A RU 2011114592/28A RU 2011114592 A RU2011114592 A RU 2011114592A RU 2456566 C1 RU2456566 C1 RU 2456566C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- platform
- platforms
- mass
- coordinates
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Balance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидромашиностроению, точной механике, измерительной технике и может быть использовано для определения координат центра масс и балансировки изделий сложной формы.The invention relates to hydraulic engineering, precision mechanics, measuring equipment and can be used to determine the coordinates of the center of mass and balancing products of complex shape.
Для устранения неуравновешенности рабочего колеса гидравлической турбины во всех случаях применяют различные методы технологической балансировки, которые, однако, не обеспечивают должного уровня точности из-за наличия имеющихся погрешностей, как при выполнении измерений, так и при изготовлении рабочих колес.To eliminate the imbalance of the impeller of a hydraulic turbine in all cases, various methods of technological balancing are used, which, however, do not provide the required level of accuracy due to the presence of existing errors, both during measurements and in the manufacture of impellers.
Так известен способ статической балансировки рабочих колес гидравлических турбин, выполняемый на стенде устойчивого равновесия, который состоит из опорной колонны, на верхнем торце которой укреплена каленая плоская пластина, служащая опорой для качающейся части стенда.So known is a method of static balancing of the impellers of hydraulic turbines, performed on a stand of stable equilibrium, which consists of a support column, on the upper end of which a red-hot flat plate is fixed, which serves as a support for the swinging part of the stand.
В корпусе приспособления, жестко соединенного с колесом турбины, укреплена каленая сферическая опора и размещен набор сменных дисков, который предназначен для регулирования положения центра тяжести системы по высоте. Для обеспечения плавного опускания рабочего колеса на опору используются равномерно расположенные по окружности гидравлические домкраты. При необходимости разгрузки стенда рабочее колесо поднимается с помощью домкратов, а затем опускается на прокладки, устанавливаемые между ее нижним торцом и мерными тумбами. Для того чтобы обеспечить качание балансируемой системы около положения устойчивого равновесия, сферическую опору в приспособлении устанавливают таким образом, чтобы центр тяжести системы был ниже центра сферы.In the body of the device, rigidly connected to the turbine wheel, a red-hot spherical support is strengthened and a set of interchangeable disks is placed, which is designed to regulate the position of the center of gravity of the system in height. To ensure a smooth lowering of the impeller to the support, hydraulic jacks evenly spaced around the circumference are used. If it is necessary to unload the stand, the impeller is lifted with the help of jacks, and then lowered onto the gaskets installed between its lower end and measuring stands. In order to ensure the swing of the balanced system near the position of stable equilibrium, the spherical support in the device is set so that the center of gravity of the system is below the center of the sphere.
Уравнение равновесия такой системы, допуская, что центр тяжести перемещается по дуге окружности, выглядит следующим образом:The equilibrium equation of such a system, assuming that the center of gravity moves along an arc of a circle, is as follows:
P·R-G·Z·sinα-G·µ=0,P · R-G · Z · sinα-G · µ = 0,
где Р - масса уравновешивающего груза, кг;where P is the mass of the balancing load, kg;
R - радиус расположения уравновешивающего груза, см;R is the radius of the balancing load, cm;
G - масса уравновешиваемой системы (с учетом массы приспособления), кг;G is the mass of the balanced system (taking into account the mass of the device), kg;
Z - расстояние от центра тяжести системы до центра сферы, см;Z is the distance from the center of gravity of the system to the center of the sphere, cm;
α - угол отклонения системы от вертикальной оси;α is the angle of deviation of the system from the vertical axis;
µ - коэффициент трения качения.µ is the coefficient of friction of rolling.
Технологический процесс балансировки рабочих колес гидротурбин осуществляется в следующей последовательности.The technological process of balancing the impellers of hydraulic turbines is carried out in the following sequence.
Опорная колонна выставляется на сборочной плите таким образом, чтобы рабочая поверхность плоской каленой пластины находилась в горизонтальном положении при проверке по уровню. Рабочее колесо с укрепленным на нем приспособлением устанавливается на мерные тумбы с прокладками так, чтобы оси рабочего колеса и опорной колонны примерно совпадали, а между сферической опорой и плоской пластиной был зазор 5-10 мм, затем колесо поднимают домкратами, удаляют прокладки и опять опускают до соприкосновения опор приспособления, образуя зазор между ободами рабочего колеса и тумбами в 10-15 мм. После этого определяют фактическое положение центра тяжести системы, а приложением минимального момента проверяется чувствительность приспособления. Далее на верхний торец обода рабочего колеса в двух взаимно перпендикулярных направлениях устанавливаются два уровня, с помощью которых определяют угол наклона балансируемой системы к горизонту. Укладывая в специальные полости, выполненные на верхнем или нижнем ободе рабочего колеса, уравновешивающую массу, систему доводят в горизонтальное положение. При этом статические моменты, создаваемые массами уровней, должны быть скомпенсированы соответствующими противоположно направленными моментами. Необходимая уравновешивающая масса рассчитывается по формуле:The support column is set on the assembly plate so that the working surface of the flat red-hot plate is horizontal when checked by level. The impeller with the fixture mounted on it is mounted on measuring cabinets with gaskets so that the axes of the impeller and the support column are approximately the same, and between the spherical support and the flat plate there is a gap of 5-10 mm, then the wheel is lifted with jacks, the gaskets are removed and again lowered to the contact between the supports of the device, forming a gap between the rims of the impeller and the pedestals of 10-15 mm. After that, the actual position of the center of gravity of the system is determined, and the application of the minimum moment checks the sensitivity of the device. Next, two levels are set on the upper end of the impeller rim in two mutually perpendicular directions, with the help of which the angle of inclination of the balanced system to the horizon is determined. Laying in special cavities made on the upper or lower rim of the impeller, balancing the mass, the system is brought into a horizontal position. Moreover, the static moments created by the masses of levels must be compensated by the corresponding oppositely directed moments. The necessary balancing mass is calculated by the formula:
Р=G·(Z·sinα-µ)/RP = G · (Z · sinα-μ) / R
(обозначение смотри в вышеприведенной формуле.)(see symbol in the above formula.)
(см. Г.А.Броновский, А.И.Гольдфарб. Технология гидротурбостроения, Ленинград, Машиностроение, 1978 г., с.294-298).(see G.A. Bronovsky, A.I. Goldfarb. Hydroturbine technology, Leningrad, Mechanical Engineering, 1978, p. 294-298).
Основными недостатками данного технического решения являются низкая производительность и большая погрешность измерений, вызванная наличием субъективизма в оценке вектора и величины дисбаланса колеса, обусловленная отсутствием автоматизации установки, расчета параметров и контроля за ходом балансировки.The main disadvantages of this technical solution are low productivity and a large measurement error caused by the presence of subjectivity in assessing the vector and the magnitude of the wheel unbalance, due to the lack of installation automation, calculation of parameters and control over the course of balancing.
Известен также и способ статической балансировки гидроагрегата, который осуществляют следующим образом. Гидроагрегат центрируют в направляющих сегментных подшипниках, устанавливают под его ободом динамометры, разводят сегменты подшипников, опускают обод на динамометры и по их показаниям определяют величину дисбаланса из следующих соотношений:There is also known a method of static balancing of a hydraulic unit, which is carried out as follows. The hydraulic unit is centered in the guiding segment bearings, dynamometers are installed under its rim, the bearing segments are bred, the rim is lowered onto the dynamometers and the unbalance value is determined from their readings from the following ratios:
где S - статический момент неуравновешенной массы;where S is the static moment of the unbalanced mass;
Pi - усилие, действующее на i- динамометр;P i - the force acting on the i-dynamometer;
n - число динамометров;n is the number of dynamometers;
Xi и Yi - координаты установки динамометров;X i and Y i - coordinates of the installation of dynamometers;
φ - угол, показывающий направление смещения центра масс.φ is the angle showing the direction of displacement of the center of mass.
После этого устраняют дисбаланс путем установки балансировочного груза, статический момент которого равен S, а угол установки составляетAfter that, eliminate the imbalance by setting the balancing weight, the static moment of which is equal to S, and the installation angle is
φ2=φ+πφ 2 = φ + π
(см. Авторское свидетельство СССР №1150391, F03В 11/04, опубл. 15.04.85, бюл. №14).(see USSR author's certificate No. 1150391,
Однако и этому способу присущи те же недостатки, а именно низкая производительность и недостаточная точность измерения параметров, обусловленные отсутствием автоматизации всего процесса балансировки агрегата.However, this method also has the same drawbacks, namely low productivity and insufficient accuracy of parameter measurement due to the lack of automation of the entire process of balancing the unit.
Вышеприведенные аналоги совпадают с предлагаемым изобретением лишь по функциональному назначению, т.е. по устранению неуравновешенности рабочего колеса гидравлической турбины, но сами операции, последовательность их выполнения, а также средства реализации способа совсем иные, поэтому в качестве возможного прототипа принят аналог по авторскому свидетельству №1150391, F03B 11/04, опубл. 15.04.85, бюл. №14.The above analogues are consistent with the invention only for its intended purpose, i.e. to eliminate the imbalance of the impeller of a hydraulic turbine, but the operations themselves, the sequence of their execution, as well as the means of implementing the method are completely different, therefore, an analogue according to copyright certificate No. 1150391, F03B 11/04, publ. 04/15/85, bull. No. 14.
Решить задачу по устранению недостатков аналогов стало возможным за счет автоматизации всего процесса балансировки рабочего колеса гидравлической турбины, иного применения способа с помощью оригинальной конструкции измерительных платформ.It became possible to solve the problem of eliminating the disadvantages of analogues by automating the entire process of balancing the impeller of a hydraulic turbine, or by using the method using the original design of measuring platforms.
Технический результат - повышение производительности и точности балансировки достигается за счет того, что центрирование рабочего колеса осуществляют по боковой поверхности внешней стенки обода с помощью подпружиненного визирного керна и упоров в виде призм, жестко установленных на рабочей поверхности платформы с силоизмерительными датчиками и образующих в точках касания боковой поверхности колеса реперные точки отсчета координат местоположения силоизмерительных датчиков, при этом все силоизмерительные датчики, а соответственно и рабочие поверхности платформ выставляют в один уровень горизонта. Установив единый для всех платформ уровень горизонта, затем производят их нагружение, фиксируют положение колеса видеокамерой верхнего обзора, вводят его изображение в компьютер системы измерения и обработки результатов и с использованием этой системы, включающей преобразователи сигналов и контроллер, определяют координаты и радиус-вектор приложения нагрузки, приходящейся на каждую платформу. После чего на основе этих полученных измерений определяют аналогично и центр масс всего колеса, причем полученный центр масс накладывают на компьютерное изображение контура рабочего колеса и далее с учетом местонахождения его дисбаланса точно устанавливают балансировочные грузы. Способ также отличается и тем, что систему измерений и обработки их результатов образуют из преобразователей сигналов по количеству силоизмерительных датчиков, подключенных к контроллеру, соединенному с компьютером. В качестве силоизмерительных датчиков используют тензометрические датчики.EFFECT: increased productivity and balancing accuracy is achieved due to the fact that the impeller is centered on the lateral surface of the outer wall of the rim using a spring-loaded target core and stops in the form of prisms rigidly mounted on the working surface of the platform with force measuring sensors and forming a lateral touch point the surface of the wheel reference points of reference coordinates of the location of the load sensors, while all load sensors, and accordingly working surfaces platforms exhibit one horizon level. Having established a horizon level uniform for all platforms, then they are loaded, the wheel is fixed with an overhead camera, its image is entered into a computer of the measurement and processing system, and using this system, including signal converters and a controller, the coordinates and radius vector of the load application are determined attributable to each platform. Then, on the basis of these measurements, the center of mass of the entire wheel is determined similarly, and the resulting center of mass is superimposed on the computer image of the impeller contour, and then, taking into account the location of its imbalance, balancing weights are precisely set. The method also differs in that the system of measurements and processing of their results is formed from signal converters by the number of force sensors connected to the controller connected to the computer. As load sensors use strain gauge sensors.
Технический результат способа обеспечивается также и тем, что силоизмерительные датчики координатно группируют на поверхности платформы по диапазону измерения массы рабочего колеса, располагая их графически по номиналу измерения в вершинах квадратов, смещенных относительно друг друга. Точность позиционирования платформ относительно рабочего колеса выполняют, используя визирные линии, на рабочей их поверхности.The technical result of the method is also ensured by the fact that the force sensors coordinate on the platform surface according to the measuring range of the impeller mass, placing them graphically at the measurement value at the vertices of the squares displaced relative to each other. The accuracy of the positioning of the platforms relative to the impeller is performed using sight lines on their working surface.
Кроме того, предложенный способ позволяет расширить диапазон балансировки рабочих колес гидравлических турбин практически всех существующих типоразмеров, поскольку он предусматривает неограниченную возможность перемещения платформ относительно базы измерения - боковой поверхности обода рабочего колеса, а также возможность группировки силоизмерительных датчиков по их номиналу, располагая их графически в вершинах двух квадратов, смещенных относительно друг друга.In addition, the proposed method allows you to expand the balancing range of the impellers of hydraulic turbines of almost all existing sizes, since it provides unlimited ability to move the platforms relative to the measurement base - the side surface of the impeller rim, as well as the possibility of grouping force sensors according to their nominal value, placing them graphically at the vertices two squares offset relative to each other.
Три платформы с диапазоном 10 т каждая (по трем меткам) применяют при весе рабочего колеса турбины до 30 т и с диапазоном 50 т каждая при весе от 40 до 150 т, и четыре платформы с диапазоном 10 т каждая (по четырем точкам) используют при весе от 30 до 40 т и с диапазоном 50 т каждая выше 150 т.Three platforms with a range of 10 tons each (with three marks) are used with a turbine impeller weighing up to 30 tons and with a range of 50 tons each with a weight of 40 to 150 tons, and four platforms with a range of 10 tons each (with four points) are used for weighing from 30 to 40 tons and with a range of 50 tons each above 150 tons.
Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины является новым, поскольку в источниках информации совокупность предложенных признаков, отраженных в формуле изобретения, в том числе и в дополнительных пунктах, не обнаружена.The method of static balancing of the impeller of a hydraulic turbine is new, since in the information sources the totality of the proposed features reflected in the claims, including in additional paragraphs, is not found.
Предложенный способ, как техническое решение обладает изобретательским уровнем, т.к. совокупность и последовательность его действий с использованием средств компьютерного расчета параметров и видеонаблюдения за процессом балансировки, ориентирование с помощью оригинальной конструкции платформ с особым размещением силоизмерительных датчиков позволяет значительно поднять производительность и точность измерений, и более того, позволяет не только автоматизировать процесс балансировки, но и за счет ориентированного применения платформ расширить диапазон балансировки до практически всех известных типоразмеров рабочих колес гидравлических турбин, что нельзя, по нашему мнению, отнести к методам обычного инженерного проектирования, а совмещение видеоизображения колеса с расчетным положением центра масс и направление радиус-вектора разбалансировки применительно к гидромашиностроению не является очевидным.The proposed method, as a technical solution, has an inventive step, because the combination and sequence of its actions using computer-aided calculation of parameters and video monitoring of the balancing process, orientation using the original design of the platforms with a special placement of power sensors can significantly increase the performance and accuracy of measurements, and moreover, it allows not only to automate the balancing process, but also due to the oriented application of the platforms, expand the balancing range to almost all known standard sizes of working their wheels of hydraulic turbines, which, in our opinion, cannot be attributed to the methods of conventional engineering design, and the combination of the video image of the wheel with the calculated position of the center of mass and the direction of the radius vector of the imbalance in relation to hydraulic engineering is not obvious.
По предлагаемому изобретению разработан технорабочий проект, изготовлены платформы, проведены их испытания, получены положительные результаты, подтверждающие получение технического эффекта, и подготовлена методика выполнения балансировки рабочих колес гидравлических турбин весовым методом.According to the invention, a technical project was developed, platforms were made, their tests were carried out, positive results were obtained confirming the receipt of a technical effect, and a methodology was developed for balancing the impellers of hydraulic turbines by the weight method.
Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки рабочего колеса в сборе на позиции его балансировки, на фиг.2 показана платформа в сборе с силоизмерительным датчиками, упорами и визирным керном (вид сверху), на фиг.3 показан разрез по А-А на фиг.2, на фиг.4 и фиг.5 - рабочее колесо, установленное на 3-х и 4-х платформах, на фиг.6 представлена схема расположениям силоизмерительных датчиков на малом диапазоне измерений с наклоном к оси Y, на фиг.7 - то же большего диапазона измерения с отклонением от оси Y, а на фиг.8 и фиг.9 показаны схемы положения центра масс рабочего колеса с 4-мя и 3-мя платформами.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of the installation of the impeller assembly at its balancing position, Fig. 2 shows a complete assembly with load cells, stops and target core (top view), Fig. 3 shows a section along A -A in figure 2, in figure 4 and figure 5 - the impeller mounted on 3 and 4 platforms, figure 6 presents the layout of the load cells in a small measurement range with an inclination to the axis Y, Fig.7 - the same larger measuring range with a deviation from the Y axis, and Fig.8 and Fig.9 rendered the mass center position circuit impeller with 4 and 3 platforms.
Комплект для ориентированного статического балансирования рабочего колеса гидравлической турбины включает платформы 1 с силоизмерительными датчиками 2 и 3, видеокамеру 4 верхнего обзора и систему измерения и обработки их результатов, включающую преобразователи сигналов (на фиг. не показаны) каждого силоизмерительного датчика 2 и 3, подключенные к контроллеру 5, соединенному с компьютером 6. Платформы 1 выполнены квадратной формы с угловыми скосами 7, преимущественно под углом 45° и применительно к этой форме выбраны соответствующие схемы размещения на их рабочих поверхностях 8 силоизмерительных датчиков 2 малого веса (3 т) и датчиков 3 большого веса (15 т). Размещение силоизмерительных датчиков 2 и 3 сориентировано по осям X и Y относительно угловых стыков 9 скосов 7 и каждый их вид графически расположен в вершинах своего квадрата 10.The kit for oriented static balancing of the impeller of a hydraulic turbine includes a
В технических средствах, используемых для центровки, в том числе и для платформ 1 применяются схемы размещения силоизмерительных датчиков 2 и 3, приведенные на фиг.6 и 7.In the technical means used for alignment, including for
Схема (фиг.6) расположения силоизмерительных датчиков 2 на малом диапазоне измерения с НПИ 3 т имеет наклон к оси Y, а схема (фиг.7) расположения силоизмерительных датчиков 3 большого диапазона измерения с НПИ 15 т наоборот отклонена от оси Y.The arrangement (Fig. 6) of the arrangement of
Таким образом, силоизмерительные датчики 2 и 3 группируют на платформе 1 по диапазону измерения массы колеса, графически располагая их для удобства применения по номиналу измерения в вершинах квадратов, смещенных относительно друг друга. Конструкция самой платформы 1 включает нижнее основание 11, на котором установлены датчики 2 и 3, механизм регулирования опоры 12 и закрывающее их верхнее основание 13. Регулируя механизм опоры 12 датчиков 2 и 3, выравнивают платформу в горизонтальный уровень для любого диапазона измерения, в частности от 10 до 50 т веса рабочего колеса гидравлической турбины (фиг.3).Thus, the
Для ориентированной установки платформы 1 относительно рабочего колеса на ее рабочей поверхности 8 верхнего основания 13 жестко координатно установлены два упора 14 и подпружиненный визирный керн 15, образующие в точках касания боковой поверхности 19 и обода 20 рабочего колеса реперные точки А, В, С и F отсчета координат месторасположения силоизмерительных датчиков 2 и 3. Упоры 14, выполненные в виде призм, и визирный керн 15 неподвижно связаны между собой планкой 16.For oriented installation of the
На рабочей поверхности 8 всех платформ 1 проведены визирные линии 17 и 18, и на боковой поверхности 19 обода 20 рабочего колеса выполнена разметка этих линий в зависимости от веса колеса, которая наносится в виде вертикальных штрихов, размещенных равноудаленно друг от друга. При весе рабочего колеса до 30 т и при весе от 40 до 150 т - три метки под углом α=120°, а при весе в пределах от 30 до 40 т и более 150 т наносят четыре метки под углом β=90°.
Каждая платформа 1 юстируется таким образом, чтобы размеры между реперными точками А, В, С и F были постоянными и равными для всех платформ, а выдвижной визирный керн 15 располагался по любой линии визирования, нанесенной на боковой поверхности обода и рабочей поверхности 8 верхнего основания 13. Разметка и установка упоров 14 проводится относительно датчиков 2 и 3 на всех платформах 1 одинаково, образуя единую систему координат относительно осей Х и Y.Each
В платформах 1 для работы на первом или втором диапазонах используют соответственно группу датчиков 2 или 3. Настройка на диапазон (10 или 50 т) осуществляется путем выведения из соприкосновения верхних опор механизма регулирования 12 одних датчиков и заменой их другими, при этом обеспечивается одинаковый сигнал по каждому датчику.In
Конструкция платформ 1 такова, что каждый из датчиков 2 или 3, установленный на нижнем основании 11, подключен к отдельному нормирующему преобразователю (на фиг. не показаны), а выходы всех преобразователей по последовательному интерфейсу соединены единой информационной шиной с контроллером 5. Таким образом, при приложении нагрузки к платформе, по выходному коду Gi на каждом из четырех датчиков 2 или 3 диапазона может быть определен радиус-вектор приложения нагрузки:The design of the
или координаты ее приложения к j-й платформе:or the coordinates of its application to the j-th platform:
Тогда центр масс каждой платформы 1 будет определяться по следующей формуле:Then the center of mass of each
1. На малом диапазоне, датчики с НПИ 3 т (схема 1) по оси Х и Y1. On a small range, sensors with NPI 3 t (scheme 1) along the X and Y axis
где Xц.м. - центр масс платформы по координате X;where X is the cm - the center of mass of the platform along the X coordinate;
X1,1; X1,2; Х1,3 и X1,4 - координаты каждого из четырех датчиков на платформе;X 1.1 ; X 1.2 ; X 1.3 and X 1.4 are the coordinates of each of the four sensors on the platform;
G1; G2; G3 и G4 - реакции опор на каждом из четырех датчиков платформы. Аналогично по оси Y читаются все исходные координаты и реакции опор.G 1 ; G 2 ; G 3 and G 4 - support reactions on each of the four platform sensors. Similarly, along the Y axis, all the source coordinates and reactions of the supports are read.
2. На большом диапазоне датчики с НПИ 15 т (схема 2)2. Over a wide range of sensors with NPI 15 t (scheme 2)
где X5,1; Х5,2; Х5,3 и Х5,4 - координаты каждого из четырех датчиков на платформе по оси X;where X is 5.1 ; X 5.2 ; X 5.3 and X 5.4 - the coordinates of each of the four sensors on the platform along the X axis;
Y5,1; Y5,2; Y5,3 и Y5,4 - координаты каждого из четырех датчиков на платформе по оси Y;Y 5.1 ; Y 5.2 ; Y 5.3 and Y 5.4 are the coordinates of each of the four sensors on the platform along the Y axis;
GR - вес рабочего колеса, приходящийся на каждую платформу;G R - the weight of the impeller per each platform;
Хц.м. и Yц.м, - координаты центра масс каждой платформы.X ts.m. and Y ts.m , - coordinates of the center of mass of each platform.
Видеокамера 4 верхнего обзора, размещенная консольно с возможностью поворота на стойке 21, подключена к компьютеру 6 и предназначена для фиксирования положения рабочего колеса, установленного на позиции балансировки с последующим введением его изображения на дисплей упомянутого компьютера 6.The top-view video camera 4, which is mounted on a console with the possibility of rotation on the rack 21, is connected to the
Для транспортировки установки на позицию балансировки рабочего колеса оно снабжено временно используемым приспособлением 22.To transport the installation to the position of balancing of the impeller, it is equipped with a temporarily used
Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины осуществляется следующим образом.The method of static balancing the impeller of a hydraulic turbine is as follows.
Установку платформ 1 под рабочее колесо, находящееся в подвешенном состоянии, осуществляют задвижением до касания неподвижными упорами 14 и визирным керном 15 боковой поверхности 19 обода 20. При этом соблюдают однозначное позиционирование платформ 1 относительно центра вращения рабочего колеса. Платформы 1 устанавливают визирной линией 17 или 18 по разметочной риске, нанесенной на внешнем ободе 20 рабочего колеса и точно позиционируют упорами 14 и визирным керном 15, образуя реперные точки А, В, С и F отсчета координат месторасположения силоизмерительных датчиков 2 и 3. При этом все силоизмерительные датчики 2 и 3, а соответственно и рабочие поверхности 8 платформ 1 выставляют в один уровень горизонта, после чего производят нагружение платформ 1 балансируемым колесом, фиксируют положение рабочего колеса видеокамерой 4 верхнего обзора и вводят его изображение в компьютер 6 системы измерения и обработки результатов.The installation of
При нагружении платформ 1 рабочим колесом сигнал от каждого датчика 2 или 3 поступает на контроллер 5 и подается в компьютер 6, определяя автоматически координаты каждого датчика и приходящуюся нагрузку на каждую платформу 1. Ввиду того, что каждая из платформ 1 имеет по четыре опрашиваемых датчика на каждом диапазоне измерения, то это позволяет определить координаты приложения сил на платформу в целом без значительных погрешностей, а следовательно, и достаточно точно определить центр масс и вектор приложения сил всей платформы 1.When the
При балансировке рабочего колеса гидравлической турбины будут использованы в зависимости от ее веса три или четыре платформы 1.When balancing the impeller of a hydraulic turbine, three or four
Исходными для расчетов будут значения векторов-нагрузок, определяемых по каждой платформе 1 в соответствии с приведенными формулами (1, 2, 3).The initial values for the calculations will be the values of the load vectors determined for each
Положение центра масс в целом рабочего колеса определяют по формулам:The position of the center of mass of the impeller as a whole is determined by the formulas:
где Хр.к - координата центра масс рабочего колеса по оси X;where X rk - the coordinate of the center of mass of the impeller along the X axis;
Yp.к - координата центра масс рабочего колеса по оси Y;Y p.k - coordinate of the center of mass of the impeller along the Y axis;
Xn.i - координата каждой платформы по оси X;X ni is the coordinate of each platform along the X axis;
Yn.i - координата каждой платформы по оси Y;Y ni is the coordinate of each platform along the Y axis;
- вес рабочего колеса, приходящийся на каждую платформу; - the weight of the impeller per each platform;
- статический момент рабочего колеса от каждой платформы по оси Х; - the static moment of the impeller from each platform along the X axis;
- статический момент рабочего колеса от каждой платформы по оси Y; - the static moment of the impeller from each platform along the Y axis;
- общий вес рабочего колеса. - the total weight of the impeller.
На изображение корпуса рабочего колеса на мониторе компьютера 6, полученное с помощью видеокамеры 4 верхнего обзора, установленной на консольной стойке 21, индицируется отметка координаты центра масс корпуса рабочего колеса и радиус-векторThe image of the impeller housing on the
, ,
связывающий центр корпуса рабочего колеса и его центр масс. Радиус r, на котором может быть установлен балансировочный груз, задается конструктивно.the connecting center of the impeller housing and its center of mass. The radius r, on which the balancing weight can be installed, is specified constructively.
На схемах условно показаны положения центра масс рабочих колес, величина и радиус их дисбаланса относительно осей X и Y с четырьмя и тремя платформами (фиг.8 и фиг.9).The diagrams conventionally show the position of the center of mass of the impellers, the magnitude and radius of their imbalance relative to the X and Y axes with four and three platforms (Fig. 8 and Fig. 9).
В соответствии со схемами 3 и 4 радиус дисбаланса определяют по формуле:In accordance with
Соответственно, момент, возникающий за счет несовпадения центра масс и оси вращения колеса, составит:Accordingly, the moment arising due to the mismatch of the center of mass and the axis of rotation of the wheel will be:
где Gрк=G1+G2+G3-G0 или G1+G2+G3+G4-G0;where G pk = G 1 + G 2 + G 3 -G 0 or G 1 + G 2 + G 3 + G 4 -G 0 ;
R - радиус вектор смещения осей вращения и центра масс;R is the radius of the displacement vector of the axes of rotation and the center of mass;
G1, G2, G3, G4 - вес рабочего колеса, приходящийся на каждую из платформ 1;G 1 , G 2 , G 3 , G 4 - the weight of the impeller attributable to each of the
G0 - вес приспособления 22.G 0 - the weight of the
Для выполнения балансировки точно накладывают балансировочный груз, масса которого определяется из уравнения:To perform balancing, a balancing weight is precisely imposed, the mass of which is determined from the equation:
где Gб - балансировочный груз;where G b - balancing load;
r - радиус колеса;r is the radius of the wheel;
R∂ - радиус дисбаланса;R ∂ is the imbalance radius;
GPK - вес колеса.G PK is the weight of the wheel.
Таким образом, в процессе проведения статической балансировки рабочего колеса система измерения и обработки результатов программно автоматически индицирует на мониторе компьютера 6 положение центра масс относительно оси его вращения, а также определяет значение Хр.к, Yp.к. и R, а при найденном R точно устанавливает вес и место размещения балансировочного груза, что способствует увеличению производительности измерений неуравновешенности гидравлической турбины.Thus, in the process of carrying out the static balancing of the impeller, the system for measuring and processing the results automatically indicates on the
Предложенный способ обеспечивает высокую точность балансировки рабочего колеса, так как имеет низкую степень погрешности измерений и высокий порог чувствительности по моменту, которые обеспечиваются конструктивным построением платформы 1 в целом, а также точной установкой силоизмерительных датчиков 2 и 3 и упоров-призм 14 на ее рабочей поверхности 8 и ее невертикальностью.The proposed method provides high accuracy of balancing the impeller, as it has a low degree of measurement error and a high sensitivity threshold for torque, which are ensured by the constructive construction of
Проведенные расчеты точности позиционирования платформ 1 под рабочими колесами турбин с весом 15, 40, 150 и 200 т при погрешности разметки 0,5 мм сведены в таблицу 1.The calculations of the accuracy of positioning the
Анализ результатов расчетов позиционирования платформ в таблице 1 показывает, что суммарный порог чувствительности для момента балансировки по всем рассматриваемым рабочим колесам остается в среднем в 1,5 раза ниже допустимого значения.An analysis of the results of calculating the positioning of the platforms in table 1 shows that the total sensitivity threshold for the moment of balancing for all impellers under consideration remains on average 1.5 times lower than the permissible value.
Следовательно, предложенный способ позволяет повысить производительность и точность балансировки рабочих колес гидравлических турбин и дополнительно расширить диапазон их балансировки за счет применения платформ с силоизмерительными датчиками оригинальной конструкции, использования средств программного измерения и оценки результатов.Therefore, the proposed method allows to increase the performance and accuracy of balancing the impellers of hydraulic turbines and to further expand the range of their balancing through the use of platforms with force measuring sensors of the original design, the use of software measurement and evaluation results.
В настоящее время указанные платформы разработаны и изготовлены в производстве, проведены их испытания - получены положительные результаты. Разработана методика балансировки рабочих колес гидравлических турбин весовым методом.Currently, these platforms are designed and manufactured in production, their tests have been carried out, and positive results have been obtained. A technique for balancing the impellers of hydraulic turbines by the weight method has been developed.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114592/28A RU2456566C1 (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114592/28A RU2456566C1 (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2456566C1 true RU2456566C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114592/28A RU2456566C1 (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456566C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530428C1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing |
RU2539805C1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-01-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method of determination of static disbalance of workpieces directly on cutting machine |
CN107436210A (en) * | 2017-08-01 | 2017-12-05 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | A kind of method of static balance of rotary wheel sensitivity adjustment |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1150391A1 (en) * | 1983-05-05 | 1985-04-15 | Osherovskij Samuil Kh | Method of static balancing of hydroelectric unit rotor |
RU2025680C1 (en) * | 1991-03-12 | 1994-12-30 | Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Техномаш" | Method of static balancing of articles |
RU59871U1 (en) * | 2006-01-20 | 2006-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) | LABORATORY EQUIPMENT KIT FOR STUDYING DYNAMIC BALANCING PROCESSES AND SELF-CENTERING OF RAPID BODIES |
RU93777U1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-05-10 | Юрий Александрович Борисов | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER |
CN101598622B (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-05 | 秦皇岛兴龙轮毂有限公司 | Wheel hub balance-jitter detection line |
-
2011
- 2011-04-13 RU RU2011114592/28A patent/RU2456566C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1150391A1 (en) * | 1983-05-05 | 1985-04-15 | Osherovskij Samuil Kh | Method of static balancing of hydroelectric unit rotor |
RU2025680C1 (en) * | 1991-03-12 | 1994-12-30 | Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Техномаш" | Method of static balancing of articles |
RU59871U1 (en) * | 2006-01-20 | 2006-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) | LABORATORY EQUIPMENT KIT FOR STUDYING DYNAMIC BALANCING PROCESSES AND SELF-CENTERING OF RAPID BODIES |
CN101598622B (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-05 | 秦皇岛兴龙轮毂有限公司 | Wheel hub balance-jitter detection line |
RU93777U1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-05-10 | Юрий Александрович Борисов | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Броновский Г.А., Гольдфарб А.И. Технология гидротурбостроения. - Л.: Машиностроение, 1978, с.294-298. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530428C1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing |
RU2539805C1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-01-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method of determination of static disbalance of workpieces directly on cutting machine |
CN107436210A (en) * | 2017-08-01 | 2017-12-05 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | A kind of method of static balance of rotary wheel sensitivity adjustment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107340098B (en) | A kind of four-point method measurement quality, mass center and the inclined method of matter | |
CN104266793A (en) | Fully-balanced loading system of standard torquer | |
CN104091508B (en) | Vertical unit axis throw measures regulation experiment device and experimental technique | |
RU2456566C1 (en) | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine | |
CN102980550B (en) | A kind of high precision test instrument and method measuring large scale mechanical component flatness | |
CN107255509B (en) | A kind of mass property measuring system of four-point method | |
CN102967287B (en) | High-precision detection instrument and method for measuring perpendicularity of large mechanical element | |
CN104408320A (en) | Method for determining center deviation of circular cylinder building structure by plane coordinate method | |
CN110243452A (en) | A kind of electronic balance automatic calibrator | |
CN206891656U (en) | Adjustable pitch propeller static balance measurement apparatus | |
US7966865B2 (en) | Method for balancing radical projections detached from a rotating assembly | |
CN106979843B (en) | A kind of aero-engine center of gravity detection method | |
CN111238729A (en) | Precise static balance balancing method for pitching shaft of large-size photoelectric theodolite | |
CN107328524B (en) | Method and device for measuring static balance of adjustable-pitch propeller | |
RU2460052C1 (en) | Method of static balancing of hydraulic turbine wheel | |
RU2530428C1 (en) | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing | |
CN110260832A (en) | A kind of crane amplitude measurement method | |
RU2458328C1 (en) | Device for determining mass and position of centre of mass of item | |
JP2020003468A (en) | Method and system for determining offset of pressure bearing section of cylindrical body based on axial pressure | |
CN208872464U (en) | Static balance testing device for propeller | |
CN104064105A (en) | Large vertical type unit vertical coaxiality measuring and adjusting experimental device and experimental method | |
CN104792361A (en) | Cone-cylinder shaped part centroid and centroidal deviation measuring device | |
CN105021094B (en) | Small-aspect-ratio missile horizontal measuring method | |
CN106052958A (en) | Single shaft air floating table balance adjusting method and system | |
CN108917789B (en) | Inclinometer orthogonality evaluation method based on relative included angle of pitch axis and roll axis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210414 |