一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法
【专利摘要】一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法，属于小型汽轮机通流间隙测量领域。解决了现有全缸状态时小型汽轮机内部细小通流间隙值无法通过三维扫描方法测量及现有半缸状态的通流间隙测量精度低的问题。首先根据汽轮机各单部套零件图纸在CATIA软件中建立汽轮机各部套三维模型；对建立的汽轮机各部套三维模型的关键件进行简化，获得有限元模型；确定有限元模型中需加载的单部套的载荷；将CATIA中各部套三维模型导入到ABAQUS软件中；确定需要提取的关键点位置；在半缸状态下提取关键点通流间隙值；模拟在合缸状态，进行有限元仿真确定各关键点补偿量；根据补偿量对半缸状态下的关键点值进行补偿。用于对汽轮机通流间隙补偿。
【专利说明】
一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法
技术领域
[0001 ]本发明属于小型汽轮机通流间隙测量领域。
【背景技术】
[0002] 汽轮机通流间隙是汽轮机转子与汽轮机静子之间轴向及径向间隙的统称，它直接 关系到机组运行效率，而通流间隙是在机组总装过程中动静部分装配在一起后，通过反复 测量及修配的方式最终调整到设计要求的范围内，即通流间隙准确与否很大程度上取决于 装配测量。目前，工程上是按照传统的方式进行测量的，对于汽轮机轴向通流间隙采用直接 测量的方式进行，比如用卡尺、斜度尺等直接对目标位置进行测量读数。而对于汽轮机径向 通流间隙的测量是将转子落入汽轮机缸体内部，对于左右两侧的径向间隙的测量采用塞尺 测量，而落入转子后的底部测量一般采用压胶带的方式进行，即在汽缸下半安装完成后，在 汽缸内部间隙测量位置层叠的放置若干层胶带，落入转子后将转子吊出，然后观察有压痕 的胶带的厚度，以此作为径向间隙值，由于胶带每层厚度为〇.2mm。所以该方法测量的精度 为0.2mm，测量精度较低。
[0003] 采用非接触式激光三维扫描、接触式打点测量等现代高精度等方法可以得到小型 汽轮机半缸状态的通流间隙值，在实际应用中，半缸状态测量的通流间隙值与实际的小型 汽轮机运行时的合缸状态的通流间隙值有一定的差异，需要将半缸状态的通流间隙值进行 补偿与优化。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了解决现有全缸状态时小型汽轮机内部细小通流间隙值无法通过三 维扫描方法测量及现有半缸状态的通流间隙测量精度低的问题，本发明提供了一种合缸状 态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法。
[0005] -种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法，该方法包括如下步骤：
[0006] 步骤一、根据汽轮机各单部套零件图纸在CATIA软件中建立汽轮机各部套三维模 型，汽轮机各部套三维模型中关键件包括前轴承座、整段转子、前汽缸上部、前汽缸下部、隔 板、后汽缸上部、后汽缸下部和后轴承座；
[0007] 步骤二、对建立的汽轮机各部套三维模型的关键件进行简化，获得有限元模型；
[0008] 步骤三、在CATIA软件中的根据质量分析确定有限元模型中各单部套的载荷；
[0009] 步骤四、将步骤二中获得的有限元模型导入到ABAQUS软件中，获得全缸装配体分 析模型，再将全缸装配体分析模型中的前汽缸上部和后汽缸上部拆除，获得半缸装配体分 析模型；
[0010] 步骤五、根据汽轮机装配图纸及出厂检测要求书确定需要提取的各关键点位置； [0011]步骤六、在半缸状态下通过非接触式激光三维扫描获得各关键点所对应的通流间 隙实际测量初始值；
[0012]步骤七、半缸装配体分析模型施加步骤三中获得的相应的各单部套的载荷，进行 有限元分析，获得半缸状态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值;再对全缸装 配体分析模型施加步骤三中获得的相应的各单部套的载荷，进行有限元分析，获得全缸状 态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值;将全缸状态下，步骤五中各关键点所 对应的通流间隙的仿真值与半缸状态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值相 对应的部分分别作差，获得各关键点所对应的通流间隙的变化值；
[0013] 步骤八、根据各关键点所对应的通流间隙的变化值对半缸状态下的各关键点所对 应的通流间隙实际测量初始值进行相应的补偿，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿。
[0014] 所述的步骤五中获得的各关键点位置包括:转子前后汽封处沿圆周方向上平均分 布的四个点、转子各级轴根处沿圆周方向上平均分布的四个点、转子各级尾带处沿圆周方 向上平均分布的四个点、全缸缸体洼窝处沿圆周方向上平均分布的四个点及各级隔板沿圆 周方向上平均分布的四个点。
[0015] 所述的步骤八中，根据各关键点所对应的通流间隙的变化值对半缸状态下的各关 键点所对应的通流间隙实际测量初始值进行相应的补偿，完成对汽轮机通流间隙误差的补 偿的具体过程为：
[0016] 将步骤六获得的各关键点所对应的通流间隙实际测量初始值与步骤七获得的各 关键点所对应的通流间隙的变化值分别进行叠加，得到各关键点所对应的补偿后的通流间 隙值，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿。
[0017] 本发明带来的有益效果是，通过非接触式激光三维扫描的方式结合本发明的技 术，实现了对小型汽轮机内部细小通流间隙值的测量;二是本发明首先通过汽轮机各项实 际数据建模，在仿真状态下求取合缸及半缸状态下的各关键点所对应的通流间隙的变化 值，根据各关键点所对应的通流间隙的变化值对半缸状态下的各关键点所对应的通流间隙 实际测量初始值进行相应的补偿，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿，使得小型汽轮机通 流间隙的测量精度提高了 77.5%，改进了原有传统方法，如压铅丝等的测量方法，本发明方 法简单，测量结果精确，补偿精度高。
【附图说明】
[0018] 图1为缸体和隔板连接关系图；
[0019] 图2为汽轮机转子轴颈汽封尺处的截面图；
[0020] 图3为限元分析的流程图；
[0021] 图4为合缸状态下各级关键点处的A、C向通流间隙变化量的曲线图；
[0022] 图5为合缸状态下各级关键点处的A、C向通流间隙补偿量的曲线图；
[0023] 图6为合缸状态下各级关键点处的B、D向通流间隙变化量的曲线图；
[0024] 图7为合缸状态下各级关键点处的B、D向通流间隙补偿量的曲线图；
[0025] 图8为转子合缸状态下补偿前后的对比图；
[0026] 图9为转子合缸状态下，所提取的左右支撑点圆心竖直方向上的变化量；
[0027] 图10为各级关键点b处形变位移值的补偿前后对比图；
[0028] 图11为各级关键点D处实际补偿量的数据波形图；
[0029] 图12为统一转子基准后的各级关键点处的A、C向通流间隙补偿值的曲线图；
[0030] 图13为【具体实施方式】一所述的一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方 法的流程图。
【具体实施方式】
[0031 ]【具体实施方式】一：参见图13说明本实施方式，本实施方式所述的一种合缸状态下 小型汽轮机通流间隙误差补偿方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0032]步骤一、根据汽轮机各单部套零件图纸在CATIA软件中建立汽轮机各部套三维模 型，汽轮机各部套三维模型中关键件包括前轴承座、整段转子、前汽缸上部、前汽缸下部、隔 板、后汽缸上部、后汽缸下部和后轴承座；
[0033]步骤二、对建立的汽轮机各部套三维模型的关键件进行简化，获得有限元模型；
[0034]步骤三、在CATIA软件中的根据质量分析确定有限元模型中各单部套的载荷；
[0035]步骤四、将步骤二中获得的有限元模型导入到ABAQUS软件中，获得全缸装配体分 析模型，再将全缸装配体分析模型中的前汽缸上部和后汽缸上部拆除，获得半缸装配体分 析模型；
[0036] 步骤五、根据汽轮机装配图纸及出厂检测要求书确定需要提取的各关键点位置；
[0037] 步骤六、在半缸状态下通过非接触式激光三维扫描获得各关键点所对应的通流间 隙实际测量初始值；
[0038] 步骤七、半缸装配体分析模型施加步骤三中获得的相应的各单部套的载荷，进行 有限元分析，获得半缸状态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值;再对全缸装 配体分析模型施加步骤三中获得的相应的各单部套的载荷，进行有限元分析，获得全缸状 态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值;将全缸状态下，步骤五中各关键点所 对应的通流间隙的仿真值与半缸状态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值相 对应的部分分别作差，获得各关键点所对应的通流间隙的变化值；
[0039] 步骤八、根据各关键点所对应的通流间隙的变化值对半缸状态下的各关键点所对 应的通流间隙实际测量初始值进行相应的补偿，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿。
【具体实施方式】 [0040] 二:本实施方式与一所述的一种合缸状态下小型汽轮 机通流间隙误差补偿方法的区别在于，所述的步骤五中获得的各关键点位置包括:转子前 后汽封处沿圆周方向上平均分布的四个点、转子各级轴根处沿圆周方向上平均分布的四个 点、转子各级围带处沿圆周方向上平均分布的四个点、全缸缸体洼窝处沿圆周方向上平均 分布的四个点及各级隔板沿圆周方向上平均分布的四个点。
【具体实施方式】 [0041] 三:本实施方式与一所述的一种合缸状态下小型汽轮 机通流间隙误差补偿方法的区别在于，所述的步骤八中，根据各关键点所对应的通流间隙 的变化值对半缸状态下的各关键点所对应的通流间隙实际测量初始值进行相应的补偿，完 成对汽轮机通流间隙误差的补偿的具体过程为：
[0042] 将步骤六获得的各关键点所对应的通流间隙实际测量初始值与步骤七获得的各 关键点所对应的通流间隙的变化值分别进行叠加，得到各关键点所对应的补偿后的通流间 隙值，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿。
[0043] 实施例
[0044] 以某型号的13.8MW小型汽轮机组合缸状态下通流间隙补偿为例。
[0045] 步骤一、根据小型汽轮机相关图纸在CATIA中建立汽轮机各部套三维设计模型；
[0046] 根据小型汽轮机的各部套零件设计图纸，建立汽轮机三维设计模型，根据装配设 计图纸确定复杂模型有限元的可行性和具体应简化的部位。该汽轮机的整体结构主要可以 分为以下几个部分，分别是前轴承座上部、前轴承座下部、前汽缸上部、前汽缸下部、后汽缸 上部、后汽缸下部、后轴承座上部、后轴承座下部、各级隔板内部套、转子等10个主要的部分 组成。
[0047] 由于汽轮机复杂叶片的建立会导致有限元分析过程中局部区域的网格划分过细， 致使有限元分析计算量剧增，影响计算效率。为此，需要对叶片进行三维实体建模，通过质 量分析得出各级叶片的载荷。然后，对分析模型进行加载，以实现模拟仿真的效果。复杂叶 片模型的建立需要对各档型值点坐标用Excel的加载宏选项，以样条曲线的形式导入到 CATIA的创成式外形设计模块。
[0048] 叶片的每档型线是由进汽边和出汽边的两条样条曲线以及这两个样条曲线的两 个共切圆组成。
[0049] 经过公切圆修整后的型线为叶片该档闭合型线。
[0050] 将各级型线导入后形成完整的型线档，然后建立导引线和初始截面，将各档型线 按照导引线进行多截面实体操作，得出最终的叶片三维实体。
[0051] 将动叶片根据静叶片安装角、安装角变化角度以及0档型线位置来确定叶片安装 位置，建模后简化前的转子装配总图。
[0052]步骤二、对建立的汽轮机各部套关键件的复杂模型进行系统性的简化。在有限元 分析前，需将小型汽轮机关键件的复杂模型进行系统性的简化。由于有限元分析主要分析 缸体和各部套在自身重力下产生的形变量，在不进行应力分析的情况下可以不必考虑细小 特征对模型的影响，如螺栓孔、螺钉、局部细小特征、对整体形变影响不大的微小形状特征 等，均可予以简化。
[0053]对于转子部分，在简化过程中由于复杂叶片的在后期有限元分析过程中会造成不 必要的网格划分过细，影响计算效率，考虑转子的结构是由各级叶片均匀装配在整段转子 上的，整段转子是真正的被加载对象，提供足够的刚度，而叶片和围带均作为载荷。将汽轮 机的各级叶片和围带进行相应的简化，各级汽封处的细小汽封尺对于载荷的变化和转子的 刚度影响甚微，也应予以简化，同时考虑后端齿轮和联轴器是装配在转子上的，也就是说齿 轮并不提供刚度，仅仅是提供载荷。对于转子上的调节级处的细小特征予以简化，只保留提 供刚度的转子轴段。
[0054]对于小型汽轮机缸体模型的简化，由于小型汽轮机的螺栓在合缸状态下是处于拧 紧状态的，拧紧的螺栓成均布分布，数量较多，预紧力造成螺栓接触面局部处于过盈状态。 在前汽缸下部和后汽缸下部的连接部分，可以简化螺栓和配合孔的特征，将二者连接的接 触形式设置为联接状态，以达到简化模型的目的。
[0055] 对于前轴承座和后轴承座，结构比较复杂，简化的程度较高。前轴承座的一些螺栓 孔、螺栓以及不必要的吊环、吊耳等特征均予以简化。
[0056] 步骤三、确定有限元模型中需加载的单部套的载荷。根据叶片和围带部分的在 CATIA系统中的质量分析来确定转子各档的载荷。以第六级叶片为例，
[0057]经过CATIA质量分析后，根据图纸情况计算出加载在整段转子上各档叶片和部套 的实际载荷，得出汽轮机各档载荷值如表1。
[0058]表1汽轮机各档载荷值
[0060] 简化后的模型，计算汽缸上端大气阀载荷，经过计算的汽缸上端的大气阀载荷如 表2。
[0061] 表2汽缸上端的大气阀载荷
[0063] 隔板本身和缸体之间是通过搭子来传递力的，缸体通过搭子为隔板提供必要的支 撑，由于隔板套存在大量复杂的叶片，影响有限元分析网格划分。需简化隔板套部分，将隔 板套认为定向载荷以搭子加载到下缸体上，进而传递到汽轮机缸体上。缸体和隔板链接方 式如图1。
[0064] 通过设计图纸可以查得隔板质量和搭子作用面积数据，进而算出相互作用的压 强，以及各级隔板载荷数据如表3。
[0065]表3各级隔板载荷数据
[0067] 步骤四、将CATIA各部套三维模型导入到ABAQUS中。
[0068] 步骤五、确定需要提取关键点位置:转子前后汽封处、转子各级轴根处、转子各级 围带处的a、b、c、d(左、下、右、上）点以及缸体或隔板上对应的A、B、C、D(左、下、右、上）点各 向的位移变化值。此外，还需要提取上下缸搭子位移和隔板对应点的汽封位移。本实施例中 测量的关键点的位置一共有十八级，即前气封1，前气封2，前气封3，前气封4，前气封5，2级 轴根，2级轴顶，3级轴根，3级轴顶，4级轴根，4级轴顶，5级轴根，5级轴顶，6级轴根，6级轴顶， 后汽封1，后汽封2，后汽封3。每一级具有相似性，以某一级为例，在有限元分析软件中，对有 限元分析模型的各级关键点测量位置处处做竖直截面，可得单部套组合件间两个圆环组成 的通流间隙截面图，沿内圆圆周水平和竖直平方向平均分布的四个点为a、b、c、d，即内圆圆 周的左、下、右、上四点，沿外圆圆周水平和竖直平方向平均分布的四个点为A、B、C、D，即外 圆圆周的左、下、右、上四点。
[0069] 步骤六、在半缸状态下提取关键点通流间隙值。
[0070] 有限元分析是将复杂模型分解成多个子单元，对各个子单元进行数值解的计算， 用有限个子单元近似模拟复杂模型。ABAQUS软件有限元分析流程如图3所示。需要定义材 料、截面属性、装配关系、接触形式、接触状态、分析步、输出变量、载荷和边界条件等参数设 置。通过分析计算，输出分析点沿指定方向的变形量。
[0071] 步骤七、模拟合缸状态，进行有限元仿真确定各关键点补偿量。
[0072] 将所提取的全部数据从汽轮机前轴承座投影，任取一个隔板内汽封尺处的截面， 如图2所示。A、B、C、D各向通流间隙变化量是由隔板汽封位置位移和转子对应位置的位移变 化量叠加形成的。
[0073] B、D向变形量为负表示变形方向向下，为正表示变形方向向上。A、C向为正值，表示 变形是指向轴心方向的，为负值表示变形是远离轴心方向的。转子和缸体A、C向为正值表示 通流间隙呈变小趋势，缸体B、D点和转子b点变形量为负表示通流间隙呈变小趋势，转子d点 变形量为负值表示通流间隙呈变大趋势。
[0074] 根据实际合缸状态加载全部载荷，包括各级隔板载荷、转子载荷、大气阀载荷以及 缸体各部分自身重力的载荷，对整个汽轮机缸体进行加载。
[0075] 经过有限元分析计算得出收敛解，由于数据量较大，用时较长，完成共计12个增量 步的计算，得出收敛解。
[0076] 汽轮机合缸状态提取的数据包括转子各级前后汽封处、转子各级轴根处、转子各 级围带处的a、b、c、d以及缸体或隔板上对应的A、B、C、D各向的位移变化值，其中A、C向从垂 直于转子位移云图中提取，B、D向从竖直方向位移云图中提取。
[0077] 此外，还需要提取上下缸搭子位移和隔板对应点的汽封位移。从而，提供完整的计 算通流间隙变化量的数据。
[0078] 所提取的各级搭子的变形量，然后，用搭子形变量和隔板自身形变量进行叠加得 出隔板变形量。
[0079]表4各级搭子变形量
[0081 ]表5合缸状态下各级轴根处形变量
[0083]表6合缸状态下各级轴顶汽封的形变量
[0086] 合缸状态下各级前汽封和后汽封变形量如表7和表8所示。
[0087] 表7合缸状态下各级前汽封的形变量
[0089]表8合缸状态下各级前汽封的形变量
[0091] 根据所提取的各测量点变形量，计算出合缸状态下各级通流间隙的变化量，其中， A、C向通流间隙变化量如图4。
[0092] 由于垂直于轴方向上的整体变形量较小，故通流间隙变化量较小，且均呈现负值， 表示通流间隙变小。负值产生的原因是转子由于自身重力导致两侧变宽，上下变窄，同时隔 板本身由于两侧搭子支撑下受自身重力而导致的两侧收窄，中间下沉所致。这种现象越是 靠近后汽封越明显，主要是因为转子越靠近第六级受重力作用越明显。并且各级轴根处的 变形要小于轴顶处，也说明轴根处本身受重力影响较小造成的。根据A、C向通流间隙变化 量，得出A、C向通流间隙补偿量，如图5。可见，补偿的最大量仅为6um，补偿数据在补偿数量 较小时呈现不规则形态。
[0093] 由于两种状态的主要区别是沿竖直方向上的，故测量补偿沿B、D向补偿量更为明 显，B、D向通流间隙变化量如图6所示。
[0094] 可见就某一方向来看，两种通流间隙的补偿趋势是相同的。转子的重量超过3吨， 造成转子合缸状态的通流间隙变化量较大。且B向通流间隙变化趋势主要是变小，D向通流 间隙变化趋势为变大，符合转子受自身重力的挠度方向。得出B、D向通流间隙补偿量如图7。
[0095] 可见，B向补偿是朝着通流间隙变小的方向补偿，D向则是朝着通流间隙变大的方 向补偿。
[0096] 通过分析可以得出，转子自身挠度会导致D向通流间隙变大，B向通流间隙变小的 趋势。转子本身受到弯矩作用会产生两端变宽，上下变窄，整体通流间隙变化应该呈D向变 大，其余各向变小的趋势。
[0097] 步骤八、根据补偿量对半缸状态下的关键点值进行补偿。
[0098] 小型汽轮机上缸体的有限元分析与数据补偿
[0099] 转子在实际进行三维激光扫描时，状态是由两个V块支撑与汽封尺处进行扫描的， 这样扫描出的结果和实际合缸状态有较大的出入。将该种状态进行有限元分析。
[0100] 转子支撑扫描状态和转子合缸状态的分析基准是不统一的，先要统一数据基准， 针对转子而言，基准统一为转子两支撑点中心的连线，转子挠度的数据提取均以该基准做 补偿。提取转子支撑位置中心处的竖直方向形变量分别为-〇.〇〇7mm和-0.009mm，平均补偿 量为0.008mm，以b点为例，补偿前后对比图如图8。
[0101] 转子合缸状态下，所提取的左右支撑点（即：点(xl，yl)，点（X2，y2))圆心竖直方向 形变分别为-〇. 0054mm和-0.0591mm相差较大，需要进行线性补偿，如图9。
[0102] 由提取的竖直位移和转子尺寸可以获得支撑点坐标和对应挠度变化量，以转子起 始点为圆心可以计算出转子中心线直线方程，由转子中心线到x轴投影即可得出合缸状态 下转子各点挠度补偿量，由于投影角度十分微小，故近似看成相等。计算补偿直线函数，以b 向为例补偿前后的对比图如图10。
[0103] 可见，补偿后的挠度曲线图更加接近实际转子挠度变化情况。根据基准统一补偿 后的两种支撑方式的各通流点四向变形量算出两种支撑方式各点变形量的相对差值。
[0104] 由于实际测量条件的限制，在数据采集时，采用上缸体在四个支撑台支承的状态 下测得。
[0105] 由于这种支承方式和实际合缸状态支承方式的偏差是未知的。为此，对上缸体处 于该种放置状态的形变情况进行有限元分析，与转子实际合缸状态进行对比，以确定通流 间隙补偿量。
[0106] 上缸体以四个支撑台为支撑的情况下，经过有限元分析，可以得出，缸体实际的变 形量达到0.468mm，最大变形量是合缸状态下的最大变形量0.137mm的342%。上缸体实际对 通流间隙的影响是通过搭子传导的。然而，若进行上缸体测量状态和合缸状态的对比需要 统一基准。选中分面作为基准进行基准统一，提取搭子相对于中分面的变形量。同时对于合 缸状态也需将提取的数据以中分面为基准进行计算。
[0107] 若提取上缸体相对于中分面D向变形量数据，所相对的中分面应该是该级汽封所 在截面的中分面变形量。由于上缸体本身是对称结构，仅提取一侧数据即可，所提取的前、 后汽封D向补偿数据分别如表9和表10。
[0108] 表9前汽封D向补偿数据表
[0110]表10前汽封D向补偿数据表
[0113] 汽轮机上缸部分2~4级隔板是通过搭子连接在上缸体上的，对应的2~4级轴根轴 顶处D向相对形变量就是搭子相对于中分面的形变量和隔板本身形变量叠加的结果，2~4 级轴根轴顶D向补偿数据如表11。
[0114] 表11 2~4级轴根轴顶D向补偿数据
[0116] 5~6级隔板是由下缸体支撑的，所以这两级D向形变量是跟随下缸体一样以下端 大底面为基准得出相对变形量，即搭子变形量和隔板变形量的叠加。
[0117]通过实际补偿量的数据，如图11。
[0118] 可以看出各级轴根处的补偿量小于各级轴顶处的补偿量，主要是轴根处的刚度要 大于轴顶处的相对刚度。而第5、6级隔板的整体补偿量较大，主要原因是第5、6级隔板是放 置在下缸体上的，不受上缸形变影响。6级隔板本身质量较大，为1.6吨是二级隔板的质量的 3.4倍，相对补偿量较大。
[0119] 小型汽轮机下缸体的有限元分析与数据补偿
[0120] 下缸体实际测量过程先放入了 2、4、6级隔板，然后将隔板取出，再放入3、5级隔板。
[0121] 在有限元计算时，对这两种情况分别加载，得出的3、5级隔板加载的位移云图。
[0122] 两种加载方式对前汽封和后汽封通流间隙影响甚微，对搭子位移影响较大。为此， 分别提取两种状态下的搭子位移量，结果如表12。可见由加载的搭子的位移要大于无载荷 的搭子。由于两组隔板是分开扫描的，为此，在叠加搭子位移形变时，也应该分别叠加。
[0123] 表12两种状态下的搭子位移量
[0125] 由于轴顶处通流间隙计算方法和轴根处相似，以第6级隔板通流间隙补偿计算为 例，根据转子数据提取情况分别就合缸状态和两V块支撑状态计算出，转子各点的相对补偿 量，如表13。
[0126] 表13转子各点的相对补偿量
[0128] 第6级隔板在合缸状态和半合缸状态下计算隔板叠加变形量，并计算出相对补偿 量，如表14。
[0129] 表14相对补偿量
[0131]最后，根据隔板和转子相对补偿量，计算出通流间隙变化量，如表15。
[0132] 表15通流间隙变化量
[0134] 其中测量状态下的隔板放置在橡胶垫上扫描的。提取的隔板变形数据按照该种放 置状态进行提取。
[0135] 前汽封和后期汽封计算方法相似，以1档前汽封为例，补偿数据如表16。
[0136] 表16补偿数据
[0138] 计算出的通流间隙补偿量如表17。
[0139] 表17通流间隙补偿量
[0141]将所有通流间隙补偿量汇总，得出的A、C向通流间隙补偿值如图12。
【主权项】
1. 一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法，其特征在于，该方法包括如下 步骤： 步骤一、根据汽轮机各单部套零件图纸在CATIA软件中建立汽轮机各部套三维模型，汽 轮机各部套三维模型中关键件包括前轴承座、整段转子、前汽缸上部、前汽缸下部、隔板、后 汽缸上部、后汽缸下部和后轴承座； 步骤二、对建立的汽轮机各部套三维模型的关键件进行简化，获得有限元模型； 步骤三、在CATIA软件中的根据质量分析确定有限元模型中各单部套的载荷； 步骤四、将步骤二中获得的有限元模型导入到ABAQUS软件中，获得全缸装配体分析模 型，再将全缸装配体分析模型中的前汽缸上部和后汽缸上部拆除，获得半缸装配体分析模 型； 步骤五、根据汽轮机装配图纸及出厂检测要求书确定需要提取的各关键点位置； 步骤六、在半缸状态下通过非接触式激光三维扫描获得各关键点所对应的通流间隙实 际测量初始值； 步骤七、半缸装配体分析模型施加步骤三中获得的相应的各单部套的载荷，进行有限 元分析，获得半缸状态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值;再对全缸装配体 分析模型施加步骤三中获得的相应的各单部套的载荷，进行有限元分析，获得全缸状态下， 步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值;将全缸状态下，步骤五中各关键点所对应 的通流间隙的仿真值与半缸状态下，步骤五中各关键点所对应的通流间隙的仿真值相对应 的部分分别作差，获得各关键点所对应的通流间隙的变化值； 步骤八、根据各关键点所对应的通流间隙的变化值对半缸状态下的各关键点所对应的 通流间隙实际测量初始值进行相应的补偿，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿。2. 根据权利要求1所述的一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法，其特征 在于，所述的步骤五中获得的各关键点位置包括:转子前后汽封处沿圆周方向上平均分布 的四个点、转子各级轴根处沿圆周方向上平均分布的四个点、转子各级围带处沿圆周方向 上平均分布的四个点、全缸缸体洼窝处沿圆周方向上平均分布的四个点及各级隔板沿圆周 方向上平均分布的四个点。3. 根据权利要求1所述的一种合缸状态下小型汽轮机通流间隙误差补偿方法，其特征 在于，所述的步骤八中，根据各关键点所对应的通流间隙的变化值对半缸状态下的各关键 点所对应的通流间隙实际测量初始值进行相应的补偿，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿 的具体过程为： 将步骤六获得的各关键点所对应的通流间隙实际测量初始值与步骤七获得的各关键 点所对应的通流间隙的变化值分别进行叠加，得到各关键点所对应的补偿后的通流间隙 值，完成对汽轮机通流间隙误差的补偿。
【文档编号】G06F17/50GK105893695SQ201610252030
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】吕民, 高彤, 黄新涛, 赵寒达, 王强, 高鸣哲, 邵文迪
【申请人】哈尔滨工业大学