RU2530428C1 - Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing - Google Patents
Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530428C1 RU2530428C1 RU2013113499/28A RU2013113499A RU2530428C1 RU 2530428 C1 RU2530428 C1 RU 2530428C1 RU 2013113499/28 A RU2013113499/28 A RU 2013113499/28A RU 2013113499 A RU2013113499 A RU 2013113499A RU 2530428 C1 RU2530428 C1 RU 2530428C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platforms
- impeller
- balancing
- platform
- wheel
- Prior art date
Links
Images
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 обусловленных точностью изготовления оборудования, с помощью которого осуществляют эти измерения.To eliminate 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 errors, both during measurements and due to the accuracy of the equipment used to make these measurements .
Так известен способ балансировки гидроагрегата, который выполняют 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:So there is a method of balancing a hydraulic unit, which is performed 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 неуравновешанной 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
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 балансировки рабочего колеса гидравлической турбины, который характеризуется тем, что центрирование 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. После этого производят нагружение платформ балансируемым колесом, фиксируют его положение видеокамерой верхнего обзора, вводят полученное изображение в компьютер системы измерения и обработки результатов и с использованием этой системы, включающей преобразователи сигналов и контроллер, определяют координаты и значение нагрузки, приходящейся на каждую платформу. На основе этих полученных результатов определяют аналогично центр масс всего колеса, а полученные координаты центра масс накладывают на компьютерное изображение контура рабочего колеса, определяют дисбаланс и точно устанавливают балансировочные грузы. Способ характеризуется 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, а все силоизмерительные датчики координатно группируют на поверхности платформы по диапазону измерения массы рабочего колеса, располагая их по номиналу измерения в вершинах квадратов, смещенных относительно друг друга (см. Патент РФ №2456566, G01M 1/12, опубл. 20.07.2012 г., бюл. №20).There is also known a method of balancing the impeller of a hydraulic turbine, which is characterized in that the wheel 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 cells. At the same time, all force measuring sensors, and, accordingly, the working surfaces of the platforms, are set at the same level of the horizon. After that, the platforms are loaded with a balanced wheel, their position is fixed by a top-view camera, the resulting image is entered into the computer of the measurement and processing system, and using this system, including signal converters and a controller, the coordinates and value of the load per each platform are determined. Based on these results, the center of mass of the entire wheel is determined similarly, and the obtained coordinates of the center of mass are superimposed on the computer image of the impeller contour, the imbalance is determined, and the balancing weights are precisely set. The method is characterized by the fact 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. Strain gauge sensors are used as load cells, and all load cells are coordinated to group on the platform surface according to the measuring range of the impeller mass, placing them according to the measurement value at the vertices of squares offset from each other (see RF Patent No. 2456566,
Указанное изобретение по решаемой задаче и достигаемому техническому результату является наиболее близким аналогом к заявляемому способу и принято в качестве прототипа.The specified invention for the problem to be achieved and the technical result achieved is the closest analogue to the claimed method and is adopted as a prototype.
Однако всем аналогичным способам балансировки крупногабаритных и большегрузных изделий с использованием платформ с датчиками, в том числе и ближайшему аналогу, свойственны следующие недостатки, приобретаемые и установленные в процессе производственной эксплуатации.However, all similar methods of balancing large and heavy products using platforms with sensors, including the closest analogue, are characterized by the following disadvantages, acquired and installed during production operation.
Прежде всего имеет место перегрузка отдельных датчиков по весовым платформам из-за неравномерного выставления верхних опор датчиков всех платформ; влияние разновысотности платформ, а также влияние наклона или прогиба поверхности рабочего стола на результаты балансировки. На результаты балансировки при определенных условиях может оказать влияние и отсутствие учета несплошностей рабочих колес при количестве лопастей, некратном количеству весоизмерительных платформ и вследствие этого - появление дополнительной «мнимой» несбалансированной массы.First of all, there is an overload of individual sensors on weight platforms due to the uneven alignment of the upper sensor supports of all platforms; the influence of platforms of different heights, as well as the influence of the inclination or deflection of the desktop surface on the balancing results. The balancing results under certain conditions may be affected by the lack of accounting for impeller discontinuities with the number of blades, the multiple number of weight measuring platforms and, as a result, the appearance of an additional “imaginary” unbalanced mass.
Решить задачу по устранению недостатков аналога стало возможным за счет изменения схемы нагружения весоизмерительных платформ и применения метода суперпозиции с обеспечением инвариантности системы относительно неравномерности установки стола, платформ и наличия несплошностей рабочих колес гидротурбин.It became possible to solve the problem of eliminating the drawbacks of the analogue by changing the loading scheme of the weighing platforms and using the superposition method to ensure the invariance of the system with respect to the uneven installation of the table, platforms and the presence of discontinuities of the turbine impellers.
Технический результат - повышение точности балансировки достигается за счет того, что производят первоначально центрирование колеса с установлением точек отсчета координат местонахождения силоизмерительных датчиков, размещенных на поверхности платформ, используемых для взвешивания рабочего колеса. При этом обеспечивают приложение нагрузки к центру каждой платформы с помощью силовводящего узла для каждого диапазона веса рабочего колеса. После этого выбирают по методу суперпозиции на поверхности колеса характеристические точки, соответствующие проекциям центров весоизмерительных платформ и осуществляют поворот рабочего колеса по часовой стрелке относительно упомянутых платформ на заданный угол. Затем после каждого его поворота выполняют измерение веса на каждой платформе с каждой выбранной одноименной характеристической точкой с последующим арифметическим усреднением результатов измерений по всем платформам в каждой одноименной характеристической точке и общего веса рабочего колеса также в каждой одноименной характеристической точке, после чего определяют известным образом расчетным путем с использованием системы измерений и обработки результатов дисбаланс и точно устанавливают балансировочные грузы.EFFECT: improving the accuracy of balancing is achieved due to the fact that initially the wheel is centered with the establishment of reference points for the coordinates of the location of the load sensors located on the surface of the platforms used to weigh the impeller. At the same time, a load is applied to the center of each platform using a power-introducing assembly for each impeller weight range. After that, characteristic points corresponding to the projections of the centers of the weight measuring platforms are selected by the method of superposition on the wheel surface and the impeller is rotated clockwise relative to the said platforms by a predetermined angle. Then, after each turn, a weight measurement is performed on each platform with each selected characteristic point of the same type, followed by arithmetic averaging of measurement results for all platforms at each same characteristic point and the total weight of the impeller at each characteristic point of the same name, after which it is determined in a known manner by calculation using a system of measurements and processing results, the imbalance and accurately establish the balancing weights.
Способ также характеризуется и тем, что центрирование рабочего колеса гидравлической турбины проводят по боковой поверхности внешней стенки обода с помощью подпружиненного визирного керна и упоров в виде призм, жестко установленных на рабочей поверхности платформ с силоизмерительными датчиками. На точность балансировки оказывает влияние и то, что силовводящий узел выполняют в виде полусферической формы упора, установленного точно в центр платформы. Также способствует повышению точности балансировки рабочего колеса и система измерений и обработки их результатов, которую образуют из контроллера, преобразователей сигналов, связанных каждый своим входом с выходом силоизмерительных датчиков и подключенных к контроллеру, соединенному с компьютером, а в качестве силоизмерительных датчиков используют тензометрические датчики.The method is also characterized by the fact that the centering of the impeller of a hydraulic turbine is carried out along 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 platforms with load cells. The accuracy of balancing is also influenced by the fact that the power-supply unit is made in the form of a hemispherical form of an emphasis installed exactly in the center of the platform. It also helps to improve the accuracy of impeller balancing and the measurement and processing system of their results, which is formed from the controller, signal converters, each connected with its input to the output of the load sensors and connected to the controller connected to the computer, and strain gauges are used as load sensors.
Способ балансировки рабочего колеса характеризуется еще и тем, что отцентрированное рабочее колесо гидротурбины фиксируют видеокамерой и вводят его изображение в компьютер системы измерения и обработки результатов и после определения вектора и центра масс всего колеса накладывают их на компьютерное изображение. Важным требованием для реализации способа балансировки является и то, что угол установки весоизмерительных платформ и угол поворота характеристических точек, выбранных на рабочем колесе, принимают равным 120°, а количество платформ равно трем.The method of balancing the impeller is also characterized by the fact that the centered impeller of the hydraulic turbine is fixed with a video camera and its image is entered into the computer of the measurement and processing system, and after determining the vector and center of mass of the entire wheel, they are superimposed on the computer image. An important requirement for the implementation of the balancing method is that the installation angle of the weighing platforms and the angle of rotation of the characteristic points selected on the impeller are taken to be 120 °, and the number of platforms is three.
Способ 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 balancing the impeller of a hydraulic turbine is new, because in the sources of information 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, выполняемых с использованием метода суперпозиции с обеспечением инвариантности системы относительно неровности установки стола, платформы и наличия несплошностей рабочих колес гидротурбин, в области гидромашиностроения не являются очевидными.The proposed method as a technical solution has an inventive step, because the totality and sequence of its actions performed using the superposition method to ensure the invariance of the system relative to the unevenness of the installation of the table, platform and the presence of discontinuities of the impellers of hydraulic turbines in the field of hydraulic engineering are not obvious.
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 проиллюстрирован вид платформы сверху с силоизмерительными датчиками, разнесенными по квадратам и силовводящим устройством, на фиг.5 показан вид платформы сбоку с вырывом, где установлен силовводящий узел, на фиг.6 изображен общий вид размещения рабочего колеса на платформах под углом α=120° с выбранными характеристическими точками, а на фиг.7,8 и 9 показаны схемы поворота рабочего колеса на угол 120° в различных положениях одноименных характеристических точек и на фиг.10 условно показано положение центра масс рабочего колеса, радиус и величина дисбаланса относительно осей X и Y.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. Figure 4 illustrates a top view of the platform with load cells spaced in squares and a power input device, Figure 5 shows a side view of the platform with a pullout where the power input unit is installed, Figure 6 shows a general view of the placement of the impeller on the platforms at an angle α = 120 ° with the selected characteristic points, and Figs. 7, 8 and 9 show diagrams of the rotation of the impeller by an angle of 120 ° at different positions of the same characteristic points, and Fig. 10 conditionally shows the position of the center of mass of the impeller, the radius and the imbalance relative to the X and Y axes.
Комплект для ориентированного 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 Х и Y относительно угловых стыков 9 скосов 7 и каждый их вид графически расположен в вершинах своего квадрата 10.The kit for oriented balancing of the impeller of a hydraulic turbine includes
В технических средствах, используемых для балансировки, в том числе и для платформ 1 применяются схемы размещения силоизмерительных датчиков 2 и 3, приведенные на фиг.4.In the technical means used for balancing, including for
Схема расположения силоизмерительных датчиков 2 на малом диапазоне измерения с наибольшим пределом измерения (НПИ) 3 т имеет наклон к оси Y, а схема расположения силоизмерительных датчиков 3 большого диапазона измерения с НПИ 15 т наоборот отклонена от оси Y (фиг.4).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 10, 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 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 16 и обода 17 рабочего колеса реперные точки a, b, c 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 18.For oriented installation of the
На рабочей поверхности 8 всех платформ 1 проведены визирные линии 19, 20 и 21, и на боковой поверхности 16 обода 17 также выполнена разметка этих линий, которая наносится в виде вертикальных рисок 19, 20 и 21, размещенных равноудаленно друг от друга на угол α=120°.On the working
Для обеспечения равномерной нагрузки датчиков 2 и 3 рабочая поверхность 8 каждой платформы 1 снабжена силовводящим узлом 22, выполненным в виде упора полусферической формы, установленным точно в центр платформы.To ensure a uniform load of
Каждая платформа 1 юстируется таким образом, чтобы размеры между реперными точками a, b, c и f, образуемыми концами упоров 14 и подпружиненного керна 15, были постоянными и равными для всех платформ 1, 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 X и Y.Each
В платформах 1 для работы на первом или втором диапазонах используют соответственно группу датчиков 2 или 3. Настройка на диапазон (15 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 G, на каждом из четырех датчиков 2 или 3 диапазона может быть определен радиус-вектор приложения нагрузки.The design of the
Видеокамера 4 верхнего обзора, размещенная консольно с возможностью поворота на стойке 23, 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, mounted cantilevered on a
Для транспортировки и установки на позицию балансировки рабочего колеса, а позже его поворота при взвешивании оно снабжено временно используемым приспособлением 24.For transportation and installation on the position of balancing of the impeller, and later its rotation during weighing, it is equipped with a temporarily used
Для исключения влияния неправильного выставления верхних узлов 25 и 26 силоизмерительных датчиков 2 и 3, негоризонтальности платформ, завышенности платформ относительно друг друга, а также влияния несплошностей рабочих колес гидротурбин был применен метод суперпозиции. Метод суперпозиции заключается в том, что общий результат воздействия на систему многих факторов равен сумме результатов воздействия каждого фактора (сайт Интернета «bip-ip.com/pnntsip-superpozitii»). Применительно к предлагаемому способу балансировки рабочего колеса гидротурбины суть заключается в следующем: на визирных линиях 19, 20 и 21 обода 17 выбирают три характеристические точки A, B и C, соответствующие проекциям центров силовводящего узла 22 весоизмерительных трех платформ 1 (фиг.6, 7, 8 и 9). При таком подходе выполняют три измерения при повороте рабочего колеса на 120°. Так как характеристические точки смещаются вместе с поворотом рабочего колеса, то каждая точка А, В и С будет взвешена на каждой из трех платформ, также установленных под углом α=120° друг к другу.To eliminate the influence of incorrect alignment of the
Характеристические точки A, B и C выбраны на ободе 17 равноудаленно от геометрического центра рабочего колеса и совмещение с центром силовводящих узлов 22 всех трех платформ 1, в силу чего опорная реакция FA, FB и FC каждой платформы будет находиться в их центре и равна весу колеса GA, GB и GC, приходящегося на каждую платформу в этих же точках, а именно FA=GA; FB=GB и FC=GC. Characteristic points A, B and C are selected on the
А так как измерения веса рабочего колеса проводят в трех позициях (1, 2, 3), показанных на фиг.7, 8 и 9 при неподвижных платформах 1, то и реакция опор, а следовательно, и вес в каждой точке каждой платформы трижды будет менять свое значение, т.е.And since the measurement of the weight of the impeller is carried out in three positions (1, 2, 3), shown in Figs. 7, 8 and 9 with fixed
где FA1, FA2 и FA3 - реакция опоры в характеристической точке A на трех позициях 1, 2 и 3 измерения рабочего колеса. То же самое в точках B и C.where F A1 , F A2 and F A3 is the reaction of the support at characteristic point A at three
И, следовательно, среднее значение по каждой характеристической точке составит:And, therefore, the average value for each characteristic point will be:
где i - номер платформы, j - номер измерения,
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 16 обода 17. При этом соблюдают однозначное позиционирование платформ 1 относительно центра вращения рабочего колеса. Платформы 1 устанавливают визирной линией 19 по разметочной риске также 19, нанесенной на внешнем ободе 17 рабочего колеса и точно позиционируют упорами 14 и визирным керном 15, образуя реперные точки a, b, c и f отсчета координат месторасположения силоизмерительных датчиков 2 и 3. При этом все силоизмерительные датчики 2 или 3, а соответственно и рабочие поверхности 8 платформ 1 выставляют в один уровень горизонта, после чего производят нагружение платформ 1 балансируемым колесом, фиксируют его положение видеокамерой 4 верхнего обзора и вводят 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 используются только три платформы 1.When balancing the impeller of a hydraulic turbine, only three
Практическое применение способа показало, что наиболее целесообразно весоизмерение рабочих колес гидравлических турбин с использованием трех платформ 1, так как наиболее устойчивое положение нижней плоскости колеса геометрически определяется тремя точками.Practical application of the method showed that the most appropriate weight measurement of the impellers of hydraulic turbines using three
Исходными для расчетов будут значения средних нагрузок, определяемых по каждой характеристической точке в соответствии с приведенными формулами (1, 2).The initial calculations will be the average loads determined for each characteristic point in accordance with the given formulas (1, 2).
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 Xр.к - координата центра масс рабочего колеса по оси X;where X r.k - the coordinate of the center of mass of the impeller along the X axis;
Yр.к - координата центра масс рабочего колеса по оси Y;Y r.k - the coordinate of the center of mass of the impeller along the Y axis;
XA, XB и XC - координаты характеристических точек относительно оси X;X A , X B and X C - coordinates of the characteristic points relative to the X axis;
YA, YB и YC - координаты характеристических точек относительно оси Y;Y A , Y B and Y C - coordinates of the characteristic points relative to the Y axis;
Для повышения точности вычисления на все силоизмерительные датчики, например 2, одной платформы нагрузка передается через полусферической формы силовводящий узел 22, расположенный в центре каждой платформы, центр которого совпадает с характеристическими точками A, B и C обода 17 после поворота каждой из них на 120°.To increase the accuracy of calculation for all load cells, for example 2, of one platform, the load is transmitted through a hemispherical shape of the
После проведенного первого взвешивания рабочего колеса весом 15 т на позиции 1 (фиг.7), его результат в каждой характеристической точке A, B и C, находящейся на каждой платформе 1 и общий вес заносятся измерительной системой в таблицу компьютера 6. Затем осуществляют поворот рабочего колеса по часовой стрелке относительно неподвижных платформ 1 на угол α=120°, при этом риска 19 с точкой A перемещается на позицию 2 и соответственно остальные точки B и C также перемещаются на новые позиции 3 и 1, и повторно проводят измерения веса, приходящегося на каждую точку A, B и C, и общий вес всего рабочего колеса, результаты величин которых также заносятся в компьютер 6 (фиг.8). После последнего, третьего поворота колеса риска 19 с точкой A окажется на третьей позиции, измеренные результаты с которой также поступят в компьютер 6 и заносятся в таблицу (фиг.11). После проведенных этих трех измерений на позициях 1, 2 и 3 в характеристических точках A, B и C, компьютер программно просчитывает в соответствии с формулами (1) и (2) среднеарифметическое значение нагрузки, приходящейся на каждую характеристическую точку рабочего колеса в целом.After the first weighing of the impeller weighing 15 tons at position 1 (Fig. 7), its result at each characteristic point A, B and C located on each
Все полученные результаты трехкратного взвешивания рабочего колеса гидравлической турбины весом 15 т сведены в таблицу, отображенную на фиг.11.All the results of three-time weighing of the impeller of a hydraulic turbine weighing 15 tons are summarized in the table shown in Fig.11.
Как следует из таблицы, каждое взвешивание рабочего колеса показывает в каждой характеристической точке наличие различной нагрузки. Наибольшая нагрузка в каждой позиции измерения складывается в точке A, в то же время в точках B и C наблюдается примерное весовое равенство. Это свидетельствует о наличии в зоне точки A сплошного участка рабочего колеса и созданного мнимого дисбаланса. Вместе с тем, общий усредненный вес рабочего колеса
При необходимости измерения рабочих колес с более высоким весом, например 50 или 100 тонн, силоизмерительные датчики 2 с НПИ, равным 3 т, выводятся механизмом регулирования 12 из зоны его контакта с плитой 13, а в работу вводятся датчики 3 с НПИ, равным 15 т. После проведения измерительных операций по определению веса все дальнейшие действия способа связаны с работой системы измерений и обработки их результатов.If it is necessary to measure impellers with a higher weight, for example, 50 or 100 tons,
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. На схеме условно показано положение центра масс рабочего колеса, величина и радиус его дисбаланса относительно осей X и Y с тремя платформами (фиг.10). В соответствии со схемой радиус дисбаланса определяют по формуле: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. The diagram conventionally shows the position of the center of mass of the impeller, the magnitude and radius of its imbalance relative to the X and Y axes with three platforms (Fig. 10). In accordance with the scheme, the imbalance radius is determined by the formula:
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
где -
GAср, GBср, GCср - усредненный вес рабочего колеса, приходящийся на каждую из платформ 1;G Asr , G Bsr , G Csr - the average weight of the impeller attributable to each of the
G0 - вес приспособления 24.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
r - радиус колеса;r is the radius of the wheel;
Таким образом, в процессе проведения 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 Xр.к, Yр.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 balancing the impeller, the system for measuring and processing the results programmatically automatically displays 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 the impeller balancing, as it has a low degree of measurement error and a high sensitivity threshold for torque, which are ensured by the constructive construction of
Так для рабочего колеса диаметром 15 м погрешность предложенного способа балансировки по осям X и Y составит до 3,0 мм, а его расчетная чувствительность по моменту балансировки будет находиться в пределах до 180-230 кг·см для имеющейся точности платформ 1.So for the impeller with a diameter of 15 m, the error of the proposed method of balancing along the X and Y axes will be up to 3.0 mm, and its calculated sensitivity at the time of balancing will be in the range up to 180-230 kg · cm for the
Предложенный способ позволяет повысить точность балансировки рабочих колес гидравлических турбин, расширить диапазон их балансировки до 150 т за счет применения усовершенствованных платформ с приложением усилий при нагрузке на силовводящий узел, размещенный в центре каждой платформы, и использования средств программного измерения и оценки результатов, а также применения трехкратного измерения веса рабочего колеса с использованием метода суперпозиции.The proposed method allows to increase the accuracy of balancing the impellers of hydraulic turbines, to expand the range of their balancing up to 150 tons due to the use of advanced platforms with the application of force on the load-bearing unit located in the center of each platform, and the use of software measurement and evaluation of results, as well as application three times measuring the weight of the impeller using the superposition method.
В настоящее время усовершенствованные платформы изготовлены в производстве, проведены их испытания на взвешивании макетного образца рабочего колеса турбины, получены положительные результаты, подтверждающие достижение технического результата, т.е. повышение точности измерения способа балансировки, проведены испытания на балансировке рабочего колеса турбины «Волжская 21» весом ~80 т, по результатам испытаний оборудование введено в промышленную эксплуатацию.Currently, advanced platforms are manufactured, their tests are carried out by weighing a prototype of a turbine impeller, and positive results have been obtained confirming the achievement of a technical result, i.e. improving the accuracy of measuring the balancing method, balancing tests were carried out on the impeller of the
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013113499/28A RU2530428C1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013113499/28A RU2530428C1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2530428C1 true RU2530428C1 (en) | 2014-10-10 |
RU2013113499A RU2013113499A (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53379622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013113499/28A RU2530428C1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2530428C1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109540388B (en) * | 2019-01-10 | 2023-11-17 | 中国长江电力股份有限公司 | Rotary wheel static balance test device and method for axial flow rotating propeller turbine based on three-fulcrum weighing method |
CN113719394B (en) * | 2021-07-29 | 2023-08-25 | 东方电气集团东方电机有限公司 | Correction method for calculating unbalanced moment of rotating wheel of water turbine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU107708A1 (en) * | 1956-07-18 | 1956-11-30 | В.С. Осадченко | Method of dynamic balancing rotors of turbomachines with interchangeable vanes |
SU1150391A1 (en) * | 1983-05-05 | 1985-04-15 | Osherovskij Samuil Kh | Method of static balancing of hydroelectric unit rotor |
RU2456566C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-07-20 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine |
-
2013
- 2013-03-26 RU RU2013113499/28A patent/RU2530428C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU107708A1 (en) * | 1956-07-18 | 1956-11-30 | В.С. Осадченко | Method of dynamic balancing rotors of turbomachines with interchangeable vanes |
SU1150391A1 (en) * | 1983-05-05 | 1985-04-15 | Osherovskij Samuil Kh | Method of static balancing of hydroelectric unit rotor |
RU2456566C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-07-20 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013113499A (en) | 2014-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3101402A1 (en) | Method for determining unbalance amounts of rotor | |
EP3714240B1 (en) | Weighting method and storage medium thereof | |
RU2530428C1 (en) | Method of hydraulic turbine rotor wheel balancing | |
US7966865B2 (en) | Method for balancing radical projections detached from a rotating assembly | |
CN107328524A (en) | Adjustable pitch propeller static balance measuring method and its device | |
RU2456566C1 (en) | Method for static balancing of rotor wheel of hydraulic turbine | |
CN103323090A (en) | Electronic car weighing debugging novel method and device | |
RU2445592C1 (en) | Method of checking quality of operation of stand for determining mass-balancing and mass-inertia characteristics of solid body of rotation | |
RU2460052C1 (en) | Method of static balancing of hydraulic turbine wheel | |
CN109540384B (en) | Two-dimensional centroid measuring device and method based on moment balance principle | |
CN208872464U (en) | Static balance testing device for propeller | |
CN104064105A (en) | Large vertical type unit vertical coaxiality measuring and adjusting experimental device and experimental method | |
RU2332650C1 (en) | Method of determination of body static moment | |
CN113945143B (en) | Shafting centering method and measuring tool | |
RU2539805C1 (en) | Method of determination of static disbalance of workpieces directly on cutting machine | |
RU2525629C1 (en) | Bench to measure mass and coordinates of centre of mass of items | |
CN109540387B (en) | Axial centroid measuring device and method based on moment balance principle | |
CN209181957U (en) | Movable propeller turbine runner static balance test device based on stress rods method | |
CN109540388B (en) | Rotary wheel static balance test device and method for axial flow rotating propeller turbine based on three-fulcrum weighing method | |
CN201177549Y (en) | Vane centroid balancing apparatus | |
CN102284858A (en) | Method for quickly adjusting orthogonal analog disc surface of radar to make orthogonal analog disc surface vertical to pitch axis | |
EP3075988A1 (en) | Detection method of sensor in gas turbine | |
RU2292021C1 (en) | Device for static balancing of helicopter rotor blades | |
CN110346084A (en) | A kind of centroid detection device and method | |
Ruilin et al. | Research on Detcting the Center of a Weight |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210327 |