汽輪機隔板汽道喉部寬度測量方法及工具的制作方法
【專利摘要】一種汽輪機隔板汽道喉部寬度測量工具，由楔形塞尺和數據處理終端組合而成，所述楔形塞尺包括楔形尺頭、光柵板、觸推板、數據采集及顯示器，所述楔形尺頭、光柵板水平布置，其頂面齊平，通過連接件固定為一體；所述觸推板、數據采集及顯示器水平布置，通過連接件固定為一體；所述數據采集及顯示器為空腹結構，其中心是一條與光柵板適配的通滑槽，所述光柵板位于該滑槽內，可在滑槽內滑動；光柵板的頂面與觸推板的底面接觸；所述楔形塞尺上還設有一條螺旋彈簧，該彈簧的一端固定在光柵板上，另一端固定在數據采集及顯示器上，可確保量具在測量位置自動準確定位。
【專利說明】汽輪機隔板汽道喉部寬度測量方法及工具
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽輪機隔板汽道喉部寬度測量方法及工具，屬于測量【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著汽輪機機組設計技術參數的提高，汽輪機隔板的出汽口面積等設計技術指標要求也不斷提高。由于隔板的出汽口面積的計算是建立在汽道喉寬測量值的基礎上的，因此，汽道喉寬的測量精度將直接影響出汽口面積的計算準確度。
[0003]以往，汽道喉寬測量均通過專用喉寬塞尺測量完成。但該測量方法存在弊端在于:一、塞尺的最小測量精度僅為0.1mm ;二、塞尺存在刻線誤差；三、使用塞尺測量汽道喉寬時，需人工記錄數值，再導入數據表，并進一步計算出出汽口面積。在這個過程中，數據采集效率低，且數據記錄環節多，數據出錯概率較大。
[0004]為解決上述問題， 申請人:設計出“直推式”數顯汽道塞尺。該塞尺的特點是:將常規塞尺與光柵采集技術融合，完成汽道塞尺的自動采集。使用該塞尺測量汽道喉寬時，通過向前推動該塞尺的觸推板即可實現喉寬尺寸的定位和數據采集。數顯尺的顯示數值是光柵尺相對零位移動的相對距離值，經過公式轉化得到最終的汽道喉寬測量值。
[0005]其優點是:
-能夠實現汽道喉寬數據的快速準確采集。當前，使用常規汽道塞尺測量喉寬時需人工讀數、記錄。
[0006]-能夠提高塞尺測量精度。當前，常規汽道塞尺的最小測量精度僅為0.1mm。
[0007]其唯一的缺點是，因光柵尺結構所定，該塞尺的楔形尺頭為“斜面向下”型式，與常規塞尺“斜面向上”型式不一致。經分析，這兩種型式存在一定的系統誤差，測量結果需進行數據補償。
[0008]但是，通過后期的試驗試用，發現該塞尺在使用過程中還存在一些的缺點，具體如下:
-由于該塞尺推進過程中，并未從結構上完全實現自動定位，也就是說，楔形尺頭、觸推板的動態相對位置精度不高，楔形尺頭的推進角度易偏擺，觸推板滑動終了位置定位不準確，影響測量精度；通過對多名測量人員的測量值的統計分析得到，測量值波動較大，其波動值以0.15謹?0.30mm居多。
[0009]-測量過程包含測量定位與數據采集兩個操作工位，一名測量人員使用該塞尺獨立完成汽道喉寬測量存在操作困難。同時，由于塞尺分量較重，在連續測量多個汽道后，測量人員疲勞感強烈。
【發明內容】
[0010]本發明對“直推式”數顯汽道塞尺做了進一步改進，提出如下技術方案:
一種汽輪機隔板汽道喉部寬度測量工具，該測量工具是數顯楔形塞尺，由楔形塞尺和數據處理終端組合而成，所述楔形塞尺包括楔形尺頭、光柵板、觸推板、數據采集及顯示器，所述楔形尺頭、光柵板水平布置，其頂面齊平，通過連接件固定為一體；所述觸推板、數據采集及顯示器水平布置，通過連接件固定為一體；所述數據采集及顯示器為空腹結構，其中心是一條與光柵板適配的通滑槽，所述光柵板位于該滑槽內，可在滑槽內滑動；光柵板的頂面與觸推板的底面接觸；測量時，觸推板連同數據采集及顯示器與光柵板發生相對位移，可改變光柵的長度，采集該光柵變化的長度數據，即得到汽輪機隔板汽道喉部寬度測量數據，該數據經數據處理終端處理，再由顯示器將處理結果顯示出來；所述楔形塞尺上還設有一條螺旋彈簧，該彈簧的一端固定在光柵板上，另一端固定在數據采集及顯示器上。
[0011]所述楔形尺頭上刻有汽道喉寬尺寸刻度線及喉寬尺寸值，所述喉寬尺寸刻度線是一組，其分度為喉寬基準尺寸的十分之一。
[0012]所述楔形尺頭為一組，其幾何尺寸不同，分別對應不同規格的汽輪機汽道喉寬；所述幾何尺寸是指楔形尺頭的高度、長度、斜棱邊的厚度及傾角，其中，高度、長度、斜棱邊的傾角是變量，斜棱邊的厚度常量。
[0013]所述楔形塞尺的尾端有操作手柄，該手柄用輕質材料制成。
[0014]上述的測量工具按如下步驟測量汽輪機隔板汽道喉部寬度:
(1)將楔形尺頭和觸推板的前端面置于塊規上調平，實現量具調“O”；
(2)將楔形尺頭沿著隔板汽道節圓線滑入汽道，楔形尺頭的斜棱邊與導葉片背弧相切，觸推板的前端直角與相鄰導葉片的出汽邊相接觸，沿汽道角度向前推動塞尺，直至推不動為止；
(3)按數據采集按鈕，采集測量數據，送入數據處理終端；
(4)數據處理終端按下式處理測量數據:
輸出值=(喉寬所對應的楔形塞尺基準值+ 0.1X塞尺測量值)X修正系數式中:修正系數為1/cos a =1.005 ； α為楔形尺頭斜棱邊傾角；
(5)將輸出值反饋至顯示器顯示出來。
[0015]本發明的有益效果:
用本塞尺測量汽輪機隔板汽道喉部寬度，在塞尺推進過程中，觸推板發生一種復合運動，一方面，隨楔形尺頭跟進，另一方面，相對于楔形尺頭向后滑動，在觸推板滑動過程中，需克服彈簧的彈力，彈簧被拉伸，其反作用力又為觸推板的跟進運動提供動力，即使操作員在推進塞尺時有擺動，在彈簧的彈力及反作用力的作用下，也能使觸推板的跟進運動和滑動運動保持正常狀態，從而實現楔形尺頭、光柵板動態過程相對位置的自動精確定位，確保觸推板滑動終了位置定位準確，提高了測量精度，據實際應用統計，測量波動值在0.09?
0.15mm之間，在合理范疇之類，且該方法效率高，錯誤率低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本塞尺的結構示意圖圖2是圖1的仰視圖
圖3是圖2中的A-A截面圖圖4是圖2的A向視圖圖5是本塞尺的測量狀態圖圖6是常規汽道塞尺的測量狀態圖圖7是一個具體規格的楔形尺頭放大圖。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1至圖4:本數顯楔形塞尺，由楔形塞尺和數據處理終端7組合而成，二者之間通過數據采集線6連接；所述楔形塞尺包括楔形尺頭1、光柵板2、觸推板3、數據采集及顯示器4，所述楔形尺頭1、光柵板2水平布置，其頂面齊平，通過連接件固定為一體；所述觸推板3、數據采集及顯示器4水平布置，通過連接件固定為一體；所述數據采集及顯示器4為空腹結構，其中心是一條與光柵板2適配的通滑槽，所述光柵板2位于該滑槽內，可在滑槽內滑動；光柵板2的頂面與觸推板的底面接觸；測量時，觸推板3連同數據采集及顯示器4與光柵板2發生相對位移，可改變光柵的長度，采集該光柵變化的長度數據，即得到汽輪機隔板汽道喉部寬度測量數據，該數據經數據處理終端7處理，再由顯示器將處理結果顯示出來。
[0018]本發明的特點是，所述楔形塞尺上還設有一條螺旋彈簧5，該彈簧的一端固定在光柵板2上，另一端固定在數據采集及顯示器4上，當用本量具測量汽輪機隔板汽道喉部寬度時，先將楔形尺頭I和光柵板2的端面調至齊平，再將楔形尺頭I沿著隔板汽道節圓線滑入汽道，楔形尺頭I的斜棱邊與導葉片背弧相切，觸推板3的前端直角與相鄰導葉片的出汽邊相接觸，沿汽道角度向前推動塞尺，直至推不動為止，在塞尺推進過程中，觸推板發生一種復合運動，一方面，隨楔形尺頭跟進，另一方面，相對于楔形尺頭向后滑動，在觸推板滑動過程中，需克服彈簧的彈力，彈簧被拉伸，其反作用力又為觸推板的跟進運動提供動力，即使操作員在推進塞尺時有擺動，在彈簧的彈力及反作用力的作用下，也能使觸推板的跟進運動和滑動運動保持正常狀態，從而實現楔形尺頭、光柵板動態過程相對位置的自動精確定位，確保觸推板滑動終了位置定位準確，提高了測量精度，據實際應用統計，測量波動值在
0.09?0.15mm之間，在合理范疇之類，且該方法效率高，錯誤率低。
[0019]所述楔形尺頭上刻有汽道喉寬尺寸刻度線及喉寬尺寸值，所述喉寬尺寸刻度線是一組，其分度為喉寬基準尺寸的十分之一。
[0020]所述楔形尺頭為一組，其幾何尺寸不同，分別對應不同規格的汽輪機汽道喉寬；所述幾何尺寸是指楔形尺頭的高度、長度、斜棱邊的厚度及傾角，其中，高度、長度、斜棱邊的傾角是變量，斜棱邊的厚度常量。
[0021]所述楔形塞尺的尾端設有操作手柄8，經過后期操作實驗表明，其實手柄可有可無，實際操作時，更多采用手握住塞尺部位，手感比手持柄部更好，手持柄部反而容易產生杠桿撬效應。若要設手柄，須用輕質材料，如塑料等制成。
[0022]下面以一個具體規格的塞尺為例，進一步說明。
[0023]參見圖7:該塞尺用于測量喉寬值在14mm-17mm之間的汽道喉寬，尺頭楔形段長度為30mm，尺頭上的尺寸刻線Hl為14mm (即楔形尺頭的前端高度)，H2為17mm (即楔形尺頭的尾端高度)，HA和HB分別為15mm和16mm。設置尺寸刻線的目的，是讓測量人員可肉眼觀察到測量結果，人工讀取測量數據，對汽道喉寬是否合格進行粗略判斷，人工讀數必然存在讀數誤差，因此，真實的測量數據還是要以數顯數據為準。
[0024]楔形尺頭厚度為5mm，其與導葉片背弧接觸的斜棱邊兩側按60°倒角，倒角后的斜棱邊厚度為1mm。值得說明的是，斜棱邊的厚度必須適當，如過大則直接帶來較大的測量系統誤差，如過小，則尺頭在導葉片背弧上易偏擺，定位難，經試驗對比，Imm是最優取值。
[0025]楔形尺頭與光柵板通過螺栓實現聯接，其聯接部位的下端面應與楔形尺頭的斜邊最低點齊平。這樣設計主要是為了方便使用該塞尺測量時操作人員手持。另外，也可以根據汽道喉寬的不同置換不同規格的楔形尺頭，通用性好。
[0026]光柵板采用前窄后寬型式，前端6mm寬，后端15mm寬。光柵板上覆蓋光柵尺，且設有光柵行程(35_)止動條。
[0027]觸推板與光柵板的前端形狀一致,呈T型結構,前端6mm寬,且其觸頭寬僅為3mm。
[0028]彈簧選用總長80mm且初拉力較小的圓柱螺旋拉伸彈簧。
[0029]數據采集及顯示器4與觸推板通過螺栓聯接。
[0030]手柄8采用輕質材料制作，總長40_。其通過螺栓與光柵板聯接，易拆卸。
[0031]本測量工具的使用狀態見圖6，按如下步驟測量汽輪機隔板汽道喉部寬度:
(1)將楔形尺頭和觸推板的前端面置于塊規上調平，實現量具調“O”；
(2)將楔形尺頭沿著隔板汽道節圓線滑入汽道，楔形尺頭的斜棱邊與導葉片背弧相切，觸推板的前端直角與相鄰導葉片的出汽邊相接觸，沿汽道角度向前推動塞尺，直至推不動為止；
(3)按數據采集按鈕，采集測量數據，送入數據處理終端；
(4)數據處理終端按下式處理測量數據:
輸出值=(喉寬所對應的楔形塞尺基準值+ 0.1X塞尺測量值)X修正系數式中，修正系數為1/cos α =1.005, α為楔形尺頭斜棱邊傾角；
(5)將輸出值反饋至顯示器顯示出來。
[0032]值得說明的是，之所以要對測量數據進行修正，是因測量時，數顯塞尺的楔形尺頭為“斜面向下”形式(圖6所示)，與常規塞尺“斜面向上”形式(圖5所示)不一致，需要進行數據補償。修正系數為l/cOSa=1.005的得出，是根據試驗時實測了不同尺頭的α角，換算后幾乎都在1.005,為了方便后續操作,避免反復重新換算,故將系數定為1.005。
【權利要求】
1.一種汽輪機隔板汽道喉部寬度測量工具，該測量工具是數顯楔形塞尺，由楔形塞尺和數據處理終端組合而成，所述楔形塞尺包括楔形尺頭、光柵板、觸推板、數據采集及顯示器，所述楔形尺頭、光柵板水平布置，其頂面齊平，通過連接件固定為一體；所述觸推板、數據采集及顯示器水平布置，通過連接件固定為一體；所述數據采集及顯示器為空腹結構，其中心是一條與光柵板適配的通滑槽，所述光柵板位于該滑槽內，可在滑槽內滑動；光柵板的頂面與觸推板的底面接觸；測量時，觸推板連同數據采集及顯示器與光柵板發生相對位移，可改變光柵的長度，采集該光柵變化的長度數據，即得到汽輪機隔板汽道喉部寬度測量數據，該數據經數據處理終端處理，再由顯示器將處理結果顯示出來；其特征在于，所述楔形塞尺上還設有一條螺旋彈簧，該彈簧的一端固定在光柵板上，另一端固定在數據采集及顯示器上。
2.如權利要求1所述的汽輪機隔板汽道喉部寬度測量工具，其特征在于，所述楔形尺頭上刻有汽道喉寬尺寸刻度線及喉寬尺寸值，所述喉寬尺寸刻度線是一組，其分度為喉寬基準尺寸的十分之一。
3.如權利要求2所述的汽輪機隔板汽道喉部寬度測量工具，其特征在于，所述楔形尺頭為一組，其幾何尺寸不同，分別對應不同規格的汽輪機汽道喉寬；所述幾何尺寸是指楔形尺頭的高度、長度、斜棱邊的厚度及傾角，其中，高度、長度、斜棱邊的傾角是變量，斜棱邊的厚度常量。
4.如權利要求1所述的汽輪機隔板汽道喉部寬度測量工具，其特征在于，所述楔形塞尺的尾端有操作手柄，該手柄用輕質材料制成。
5.一種汽輪機隔板汽道喉部寬度測量方法，制造一套權利要求1-4所述的測量工具，按如下步驟測量汽輪機隔板汽道喉部寬度: (1)將楔形尺頭和觸推板的前端面置于塊規上調平，實現量具調“O”； (2)將楔形尺頭沿著隔板汽道節圓線滑入汽道，楔形尺頭的斜棱邊與導葉片背弧相切，觸推板的前端直角與相鄰導葉片的出汽邊相接觸，沿汽道角度向前推動塞尺，直至推不動為止； (3)按數據采集按鈕，采集測量數據，送入數據處理終端； (4)數據處理終端按下式處理測量數據: 輸出值=(喉寬所對應的楔形塞尺基準值+ 0.1X塞尺測量值)X修正系數 式中:修正系數為1/cos a =1.005 ； α為楔形尺頭斜棱邊傾角； (5)將輸出值反饋至顯示器顯示出來。
【文檔編號】G01B11/02GK104075663SQ201410262714
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】鞏麗, 李吉忠, 張紹先, 陳仲明, 李旭, 羅霞, 梁軍 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
