转子叶片安装位置检测系统及方法与流程

本发明涉及电气检测技术领域，尤其涉及一种转子叶片安装位置检测系统及方法。

背景技术：

重型燃气机是现代制造技术上的皇冠，而叶片是重型燃气机的心脏，其制造技术非常复杂，号称现代制造技术皇冠上的明珠，其在转子上安装位置精度直接影响转子的动平衡和服役性能，是反映转子制造水平的重要指标。叶片形状结构复杂，且转子上不同位置的叶片大小不一，给安装位置精度检测带来很大困难。

现有的检测方法采用万能百分表通过表架上下前后的调节来测量叶片在转子上的安装精度。然而，现有的检测方法，操作复杂，费时费工，这种方法由于测量基准难以把握，测量精度不好保证，成为转子生产的瓶颈。

技术实现要素：

本发明目的在于公开一种转子叶片安装位置检测系统及方法，以实现转子叶片安装位置的非接触式自动检测。

为实现上述目的，本发明公开了一种转子叶片安装位置检测系统，包括：

定位工装，其设有用于定位被测转子的伺服电机和角位移传感器；

测量装置，其设有激光测距仪、用于控制所述激光测距仪经度方向旋转角度的经度伺服电机和经度角位移传感器、以及用于控制所述激光测距仪纬度方向旋转角度的纬度伺服电机和纬度角位移传感器；

控制系统，用于控制所述定位工装的伺服电机带动转子转到起始基准线位置，然后依次旋转转子，使得各个叶片依次到达起始基准线位置，并在任一叶片到达起始基准线位置时，控制所述测量装置测量该叶片上相关测量点到所述激光测距仪的距离，并通过坐标变换得到相关测量点的坐标值p(x,y,z)；

其中，α为经度方向旋转角度，β为纬度方向旋转角度，r为激光测距仪到叶片测量点的距离；然后在确定相关测量点坐标值的同一坐标系下，取各测量点到该叶片理论轮廓法向距离最大值的两倍为该叶片的安装位置误差。

与上述系统相对应的，本发明还公开一种转子叶片安装位置检测方法，包括：

通过非接触式的测量设备定位所测叶片上相关测量点的坐标值p(x,y,z)；

在确定相关测量点坐标值的同一坐标系下，取各测量点到该叶片理论轮廓法向距离最大值的两倍为该叶片的安装位置误差。

本发明具有以下有益效果：

可针对重型燃气机转子上不同位置不同规格叶片安装位置精度实现自动检测，操作简便，提高了检测精度和效率，有效提高转子的制造质量，且不需要针对不同的转子设计专用检测工装，节省了转子的生产成本。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的转子叶片安装位置检测系统的架构图；

图2是本发明实施例公开的起始基准线及叶片燃气轮机转子角度示意图；

图3是本发明实施例公开的测量装置的示意图；

图4是本发明实施例公开的确定测量点坐标的几何示意图；

【标记说明】：

1、定位工装；2、控制系统；3、伺服电机；4、角位移传感器；5、测量装置；6、激光测距仪；7、经度伺服电机；8、经度角位移传感器；9、纬度角位移传感器；10、纬度伺服电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本实施例公开一种转子叶片安装位置检测系统,如图1至图4所示，包括用于定位转子的定位工装1、测量装置5和控制系统2。

其中，定位工装设有用于定位被测转子的伺服电机3和角位移传感器4。

其中测量装置为非接触式的结构，其设有激光测距仪6、用于控制激光测距仪经度方向旋转角度的经度伺服电机7和经度角位移传感器8、以及用于控制激光测距仪纬度方向旋转角度的纬度伺服电机10和纬度角位移传感器9。

本实施例中，测量装置的工作原理如下：

纬度伺服电机控制纬度方向激光测距仪旋转角度，通过纬度角位移传感器形成闭环控制，确保纬度旋转角度的精度；经度伺服电机控制经度方向激光测距仪旋转角度，通过经度角位移传感器形成闭环控制，确保经度旋转角度的精度；激光测距仪经过经纬度旋转后发出测距信号，测量叶片上相关测量点到测距仪基准点的距离。藉此，通过经度方向和纬度方向的配合旋转，使得被测叶片上各个测量点的位置都是可根据控制系统的控制指令便捷地自动捕捉并实现激光对准测距的。

控制系统，用于控制定位工装的伺服电机带动转子转到起始基准线位置，然后依次旋转转子，使得各个叶片依次到达起始基准线位置，并在任一叶片到达起始基准线位置时，控制测量装置测量该叶片上相关测量点到激光测距仪的距离，并通过坐标变换得到相关测量点的坐标值p(x,y,z)；坐标变换公式如下：

其中，α为经度方向旋转角度，β为纬度方向旋转角度，r为激光测距仪到叶片测量点的距离；然后在确定相关测量点坐标值的同一坐标系下，取各测量点到该叶片理论轮廓法向距离最大值的两倍为该叶片的安装位置误差。

在本实施例中，起始基准线位置如图1及图2所示，具体为在转子Z向中心线上标注一根基准线。其中，假设燃气轮机上均匀分布n个叶片，则相邻两叶片之间分布夹角为：

相对转子起始基准线，依次旋转燃气轮机转子，使得n个叶片依次到达起始基准线位置。如图2所示，对于第i个叶片燃气轮机转子角度为：

第i个叶片旋转到起始基准线位置时的测量点集为P_i＝{(x_j,y_j,z_j)|j＝1,2,...,m}，此时第i个叶片测量点集到叶片理论轮廓S(x,y,z)的法向距离最大值的两倍即为第i个叶片的安装外形位置误差，其表达式为：

e_i＝2d_max,i；

d_max,i＝max{d_i,j|j＝1,...,m}。

其中，d_i,j为第i个叶片上的第j个测量点到叶片理论轮廓S(x,y,z)的法向距离。

藉此，本实施例公开的转子叶片安装位置检测系统，可针对重型燃气机转子上不同位置不同规格叶片安装位置精度实现自动检测，操作简便，提高了检测精度和效率，有效提高转子的制造质量，且不需要针对不同的转子设计专用检测工装，节省了转子的生产成本。

实施例2

与上述系统实施例相对应的，本实施例还公开一种转子叶片安装位置检测方法，包括：

步骤S21、通过非接触式的测量设备检测叶片上相关测点的坐标值p(x,y,z)。

值得说明的是：该非接触式的测量设备可以是图3所示的测量设备，也可是本领域技术人员所能想到的其他能根据控制系统的控制指令实现测距并能通过相应参数调整以自动捕捉并确定测量点定位坐标的其他设备所替换，此种变换皆属于本发明的等同替换。

步骤S22、在确定相关测量点坐标值的同一坐标系下，取各测量点到该叶片理论轮廓法向距离最大值的两倍为该叶片的安装位置误差。

值得说明的是：本领域的技术人员很容易想到将本实施例以及上述实施例中的“各测量点到该叶片理论轮廓法向距离最大值的两倍”中的“两倍”替换为其他合理的倍数，此种变换皆视为本发明的等同替换。

综上，本发明实施例公开转子叶片安装位置检测系统及方法，明确提出了非接触式测量的转子叶片安装位置误差指标，为实现转子叶片安装位置的非接触式自动检测提供了出路。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。