汽輪機葉片測頻裝置的製作方法
2023-05-03 05:45:11 1
專利名稱：汽輪機葉片測頻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽輪機葉片的檢測裝置，具體說，是一種汽輪機葉片振動頻率的檢測裝置。
背景技術：
汽輪機葉片是汽輪機的關鍵部件，對機組的正常運行有重要影響，為了保證機組安全運行，需要測量葉片的固有振動頻率，分析其振型，作為製造商全面質量管理、提高產品質量以及用戶安全生產的的重要技術手段，葉片靜頻率檢測正在逐漸成為新機組安裝前以及機組大修時必須進行的重要檢查項目。
汽輪機葉片測頻技術源於日本，以三菱公司為代表的大型汽輪機製造商通常都要檢測汽輪機葉片振動頻率，其檢測裝置包括安裝葉片的機械部分、為固定葉片提供動力的液壓部分和測量葉片頻率的電氣部分，其機械部分具有一質量很大的平臺，平臺上設與葉根形狀吻合的葉片夾具，該夾具與平臺是用同一塊鋼坯加工而成的整體結構，葉片豎直安裝在夾具內，液壓缸布置在夾具下方，與葉片對應，其活塞杆向上頂住葉根端面，將葉片頂緊固定，葉片固定方式完全模擬葉片在轉子上的配裝方式，葉片受力面是葉根端面。其優點是，夾具與平臺是整體結構，可減輕檢測裝置對葉片頻率的影響，但也有缺點，主要是1.由於採用專用夾具，適用範圍有很大局限性，只適用於夾持葉根型式為樅樹型和燕尾型的動葉片(日本生產的葉片只有這兩種型式)，而不能夾持葉根型式為叉型、T型、菌型的動葉片(我國特有)，這些葉片在轉子上的配裝方式是徑向整圈脹緊，葉片受力面是葉根徑向面，模擬的裝夾方式需採取葉片水平布置，立式壓緊固定，上述結構的測頻裝置顯然不能適用；2.由於夾具與平臺是整體結構，不能更換夾具，一套檢測裝置只能檢測一種規格的葉片，需要製造很多檢測裝置，才能滿足檢測不同葉根型式、不同規格葉片的需要，裝置利用率不高；而且檢測裝置的配套設施例如廠房等也大量增加，整個檢測工程的投資巨大。
在我國，目前只有無錫葉片廠檢測葉片頻率，所用的檢測裝置由杭州設計院設計製造，採用專用夾具，在模擬裝配的狀態下測試，葉片受力部位為葉根端面，只能檢測葉根為圓弧形的動葉片。其他汽輪機製造商例如哈爾濱汽輪機廠、北京重型機械廠等均不檢測葉片頻率。
另外，現有的葉片振動頻率檢測裝置的夾具結構過於簡單，由於葉根帶斜度，裝夾葉片時，與夾具的工作面不能全部接觸，受力不均勻，直接影響檢測精度，檢測數據不能真實、準確反應葉片的實際頻率；而且，還因受力面積過窄，裝夾作用力集中，容易損壞葉根。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題，是提供一種可測量各種葉根型式、不同規格葉片的頻率，葉根與夾具接觸良好，受力均勻，不會損傷葉根，檢測數據真實準確的檢測裝置。
本實用新型的技術解決方案是一種汽輪機葉片測頻裝置，包括安裝葉片的機械部分、為固定葉片提供動力的液壓部分和測量葉片頻率的電氣部分，所述機械部分包括平臺和布置在平臺上的葉片夾具；所述葉片夾具與平臺為分體結構，夾具通過連接件固定在平臺上；所述葉片夾具包括立式夾具和臥式夾具，分別布置在平臺的兩端。
所述立式夾具用於葉根端面受力，需豎直夾持的葉片，它包括一框狀基架、位於框內固定在底框上的液壓缸、布置在頂框上表面的葉片模座，該模座與頂框為可拆卸的活動連接，模座上設有與葉片葉根型線一致的滑槽，滑槽的底部設有一通孔；基架頂框上也設有一通孔，該孔與滑槽通孔對應，在同一中垂線上。
所述臥式夾具用於葉根徑向面受力，需水平夾持的葉片，它包括一框狀基架、位於框內固定在頂框下表面的液壓缸、布置在底框上的墊塊、支承於墊塊上的葉片模座，液壓缸活塞杆端面上設有與之連接的壓塊。
本實用新型汽輪機葉片測頻裝置可按下述改進所述立式夾具頂框上的通孔是上大下小的異徑臺階孔，下段小孔內設有之滑動配合的導向柱，導向柱支承於液壓缸活塞杆上；上段大孔內設有支承於導向柱上的萬向活動墊，該萬向活動墊由一對具有相同曲率的凹、凸球面墊塊對扣構成；所述模座的通孔內設有葉根保護墊，在模座底部設有一與滑槽對應的開口向下的矩形槽，槽內設有用於支承葉根保護墊的託板，模座的兩個槽口端面固定設有兩對鉤尖相向的掛鈎，將託板鉤住。
所述臥式夾具底框上的墊塊包括兩塊重疊布置的等高墊塊，等高墊塊上設有萬向活動墊，該萬向活動墊由一對具有相同曲率的凹、凸球面墊塊對扣構成；等高墊塊、萬向活動墊的下半通過一錐形銷連接和定位；葉片模座支承於萬向活動墊上；液壓缸活塞杆端面上設有與之連接的壓塊。
所述平臺與基礎之間設有減振器，該減振器為低頻大阻尼減振器，頻寬1.9-4.8Hz；所述基礎的四周設有隔振溝。
本實用新型汽輪機葉片測頻裝置還可按下述進一步改進所述立式夾具的葉片模座的底部形狀為燕尾形，基架頂框上設有與之適配的燕尾槽，模座置於燕尾槽內；模座上設有豎直布置的螺栓孔，通過螺栓將模座固定在基架上框的燕尾槽內；所述燕尾槽的燕尾部分由一矩形槽和鑲嵌在矩形槽內的斜面鑲條組合而成，槽壁上設有與鑲條對應的頂緊螺栓，頂緊螺栓帶有鎖緊板。
上述結構使本汽輪機葉片測頻裝置具有明顯的優點其一，適用範圍廣；立式夾具可裝夾葉根端面受力的樅樹型和燕尾型的動葉片，加工出各種葉根型式、各種規格的葉片模座，只須更換相應的葉片模座，即可檢測該葉片的頻率；臥式夾具可裝夾、檢測各種規格葉根徑向面受力的葉根型式為叉型、T型、菌型的動葉片。其二，自動導向平衡，葉根受力面與夾具全面接觸，受力均勻，頻率檢測數據真實、準確，葉根不易受損，操作簡單快捷，工作效率高。其三，減振、隔振性能好，受外界振源影響小，檢測結果可靠。
圖1是本汽輪機葉片測頻裝置的結構示意圖。
圖2是本測頻裝置立式夾具的結構示意圖。
圖3是圖2中局部A的放大圖。
圖4是圖3的側視圖。
圖5是本測頻裝置臥式夾具的結構示意圖。
具體實施方式
本汽輪機葉片測頻裝置，包括安裝葉片的機械部分、為固定葉片提供動力的液壓部分和測量葉片頻率的電氣部分，本實用新型是對機械部分的改進，其餘部分與現有測頻裝置相同，在此不予介紹，只對機械部分進行詳細說明。
參見圖1本裝置的機械部分包括平臺1和布置在平臺1上的立式夾具2和臥式夾具3；與現有測頻裝置的區別是，夾具2、3與平臺1為分體結構，夾具2、3分別通過螺栓固定在平臺1上。
本實用新型的主要改進點是葉片夾具，根據葉片的葉根型式，模擬葉片在轉子上的裝配、受力方式，設計出立式夾具2和臥式夾具3，立式夾具2用於葉根端面受力，需豎直夾持的葉片；臥式夾具3用於葉根徑向面受力，需水平夾持的葉片。
參見圖2、圖3、圖4立式夾具2包括一質量很大的框狀基架4、安裝在基架4底框上的液壓缸5和布置在頂框上面的葉片模座6，模座6上設有與葉片葉根型線一致的滑槽，用於安置葉片，滑槽的底部中心設有一通孔；基架4頂框上也有一通孔，該通孔與滑槽通孔對應，在同一中垂線上，這樣，就可使液壓缸5的活塞杆頂住葉根。
檢測不同的葉片需要使用不同的葉片模座6。因此，模座6與基架4的連接方式要便於互換裝卸，本裝置採用燕尾槽加螺栓固定的連接方式，模座6的底部形狀設計為燕尾形，基架4頂框上設與之適配的燕尾槽，模座6置於燕尾槽內；模座6上設豎直布置的螺栓孔，通過螺栓8將模座6固定在基架4上框的燕尾槽內；由於頂緊葉根的作用力很大(有的高達幾十噸)，螺栓8應採用高強度螺栓。
為了保證模座6在水平方向定位準確，燕尾槽內還設有鑲條7(燕尾槽的燕尾部分由一矩形槽和鑲嵌在矩形槽內的斜面鑲條7組合而成)，槽壁上設有與鑲條7對應的頂緊螺栓9，將模座6在水平方向頂緊，消除裝配間隙；為防止頂緊螺栓9鬆動，頂緊螺栓9帶應鎖緊板10。
為了保護葉根，避免裝夾時受損，在葉根下須加保護墊14，位於滑槽的通孔內，該保護墊14應採用硬度小於葉根硬度的材料，例如銅合金，作為易損件可隨時更換。為防止保護墊塊14脫落，在模座6內設計了保護墊塊14的支承定位機構，具體方式是在模座6的底面設有一與滑槽對應的矩形槽，槽內設有用於支承葉根保護墊塊14的託板15，模座的兩個槽口端面固定設有兩對鉤尖相向的掛鈎16，將託板15鉤住。
由於葉根端面與葉根型面(在轉子上的受力面)多數不是平行的，有的設計是平行的，但加工時也不可避免地存在形位誤差。因此，當葉片裝入模座6上的滑槽後，葉根端面通常不是水平的，與夾具的工作面不能全面接觸，即使是同一葉片重複檢測，由於接觸面積及受力部位都有變化，每次的檢測數據都不相同，不能真實反應葉片的實際頻率，這是現有測頻裝置存在的主要缺點之一。
本測頻裝置的一個突出特點，就是在夾具內專門設計了自動平衡機構，確保葉根端面與夾具的工作面能全面接觸，具體方式是把基架4頂框上的通孔設計成上大下小的異徑臺階孔，在下段小孔內設一與之滑動配合的導向柱11，支承於液壓缸5的活塞杆上，在上段大孔內設一萬向活動墊，支承於導向柱11上，該萬向活動墊由一對具有相同曲率的凹、凸球面墊塊12、13對扣構成。這樣，在液壓缸5的活塞杆頂緊葉根的過程中，萬向活動墊的上半球面墊塊及支承於其上的所有墊塊就會自動傾斜，直至夾具的工作端面(即保護墊14的上表面)與葉根端面全面接觸，葉根受力均勻。實踐表明，自動平衡機構對於提高裝置的檢測精度具有至關重要的作用，將葉片多次重複裝夾檢測，檢測數據基本相同，說明檢測數據真實、準確地反應了葉片的實際頻率。經本裝置檢測的葉片送日本三菱公司復檢表明，本裝置的檢測數據比日方的更準確。
參見圖5臥式夾具3同樣包括一質量很大的框狀基架4，不同之處是，液壓缸5反向布置，固定在基架4頂框的下表面，活塞杆端面上設有通過螺栓與之固定連接的壓塊17，作為易損件可隨時更換，在基架4的底框上設有墊塊18，墊塊18由兩塊重疊布置的等高墊塊構成，葉片模座6』放置在墊塊18上。與立式夾具2類似，臥式夾具3也設有自動平衡機構，即在墊塊18上設有萬向活動墊，該萬向活動墊也由一對具有相同曲率的凹、凸球面塊12、13對扣構成；等高墊塊、萬向活動墊的下半通過一錐形銷19連接和定位，錐形銷19位於墊塊的中心線上，依序貫穿基架4底框、墊塊18、萬向活動墊的下半球面塊，將上述墊塊固定在基架4的底框上。
臥式夾具3用於裝夾檢測葉根徑向面受力的葉片，由於這類葉片葉根的兩個徑向受力面不是平行的，而是帶有斜度，而且各種葉片的斜度不相同，因此，自動平衡機構的作用就更為突出，它不僅可使葉根的兩個徑向受力面與夾具工作面全面接觸(其作用原理、過程與立式夾具2相同)，保證檢測數據真實、準確，而且由於它可適應各種斜度的葉片，這就使葉片模座6』具有通用性，從而減少葉片模座6』的數量，大幅度降低了工裝成本。
需要特別說明，本測頻裝置的平臺1與夾具2、3以及夾具2、3本身內部的分體結構，使本裝置成為一個彈性系統，其固有頻率不能等於或接近葉片的振動頻率，否則將發生共振，不僅不能測出葉片的真實頻率，還會因振幅過大損壞裝置，故夾具2、3的質量和平臺1的質量都很大，它們之和大於7000Kg，而葉片的質量通常只有10Kg左右，使裝置的固有頻率遠離葉片頻帶範圍，避免發生共振。
另外，本測頻裝置的安裝位置應儘量遠離各種振源，並應在裝置的基礎四周設置隔振溝，以減輕外部振源的影響，避免引起激振；儘管如此，仍不可避免地存在外部振源的影響，作為本裝置的一種救濟措施，為了減振，在平臺1與基礎之間還設有減振器20，該減振器20採用低頻大阻尼減振器，頻寬1.9-4.8Hz。
權利要求1.一種汽輪機葉片測頻裝置，包括安裝葉片的機械部分、為固定葉片提供動力的液壓部分和測量葉片頻率的電氣部分，所述機械部分包括平臺和布置在平臺上的葉片夾具，其特徵在於所述葉片夾具與平臺為分體結構，夾具通過連接件固定在平臺上；所述葉片夾具包括立式夾具和臥式夾具，分別布置在平臺的兩端；所述立式夾具包括一框狀基架、位於框內固定在底框上的液壓缸、布置在頂框上表面的葉片模座，模座上設有與葉片葉根型線一致的滑槽，滑槽的底部設有一通孔；基架頂框上有一通孔，該孔與滑槽通孔對應，在同一中垂線上；所述臥式夾具包括一框狀基架、位於框內固定在頂框下表面的液壓缸、布置在底框上的墊塊、支承於墊塊上的葉片模座，液壓缸活塞杆端面上設有與之連接的壓塊。
2.根據權利要求1所述的汽輪機葉片測頻裝置，其特徵在於所述立式夾具頂框上的通孔是上大下小的異徑臺階孔，下段小孔內設有之滑動配合的導向柱，導向柱支承於液壓缸活塞杆上；上段大孔內設有支承於導向柱上的萬向活動墊，該萬向活動墊由一對具有相同曲率的凹、凸球面墊塊對扣構成；所述模座的通孔內設有葉根保護墊，在模座底部設有一與滑槽對應的開口向下的矩形槽，槽內設有用於支承葉根保護墊的託板，模座的兩個槽口端面固定設有兩對鉤尖相向的掛鈎，將託板鉤住。
3.根據權利要求1或2所述的汽輪機葉片測頻裝置，其特徵在於所述立式夾具的葉片模座的底部形狀為燕尾形，基架頂框上設有與之適配的燕尾槽，模座置於燕尾槽內；模座上設有豎直布置的螺栓孔，通過螺栓將模座固定在基架上框的燕尾槽內；所述燕尾槽的燕尾部分由一矩形槽和鑲嵌在矩形槽內的斜面鑲條組合而成，槽壁上設有與鑲條對應的頂緊螺栓，頂緊螺栓帶有鎖緊板。
4.根據權利要求1所述的汽輪機葉片測頻裝置，其特徵在於所述臥式夾具底框上的墊塊包括兩塊重疊布置的等高墊塊，等高墊塊上設有萬向活動墊，該萬向活動墊由一對具有相同曲率的凹、凸球面墊塊對扣構成；等高墊塊、萬向活動墊的下半通過一錐形銷連接和定位；葉片模座支承於萬向活動墊上；液壓缸活塞杆端面上固定設有壓塊。
5.根據權利要求1所述的汽輪機葉片測頻裝置，其特徵在於所述平臺與基礎之間設有減振器，該減振器為低頻大阻尼減振器，頻寬1.9-4.8Hz。
6.根據權利要求5所述的汽輪機葉片測頻裝置，其特徵在於所述基礎的四周設有隔振溝。
專利摘要本實用新型公開了一種汽輪機葉片測頻裝置，包括平臺及其上的葉片夾具，特點是平臺與葉片夾具是分體結構，夾具基架與葉片模座也是分體結構，通過更換葉片模座可檢測各種型式、規格葉片的頻率，大幅度降低了測頻工程投資；夾具內設有自動平衡機構，使夾具工作面與葉片受力面全面接觸，確保檢測數據真實、準確；平臺下設有減振器，裝置基礎四周設有隔振溝，可減輕外界振源對裝置的影響，提高檢測精度。
文檔編號G01M15/00GK2786576SQ20052003404
公開日2006年6月7日 申請日期2005年4月29日 優先權日2005年4月29日
發明者王焱, 李田財, 王娟 申請人:東方汽輪機廠