专利名称：水轮机桨叶间距调整测量方法及其划线定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水轮机桨叶的测量调整，尤其涉及水轮机桨叶间距调整测量方法及其划线定位装置。
背景技术：
随着电力工业的飞速发展，对水轮机等电力设备的需求不断增长，质量要求日益严格。水轮机桨叶作为水轮机中的关键零件，桨叶转角的准确均匀，直接影响到整个水轮机组的水力性能、发电效率、运行稳定性及该水轮机组的使用寿命，这正是水轮机桨叶转角测量与调整受到人们关注的原因。目前，水轮机的设备生产厂家通常都会在在发货前，对贯流式水轮机转轮进行预装配，并对各桨叶的相应传动零件作好分类标记和位置标记，再拆分运输至水轮机组安装施工现场，然后按照预装配时作好的标记重新组装。这种方式减小了施工现场进行水轮机组安装的难度。但是，这也容易导致水轮机各桨叶的转角大小不相等，且差值较大。例如，当各桨叶的转角设计值为27.5° ±0.5°时，I号桨叶转角为27.9°，4号桨叶转角为27°，两者偏差达0.9°，在水轮机运行一段时期后，发现这种桨叶转角偏差也是造成水轮机工作效率不高的因素之一时，就需要对桨叶的转角进行修正，使各桨叶的转角均匀。然而，由于在现场对水轮机桨叶的转角进行准确测量难度较大，导致停机维修时间延长、维修费用大幅度上升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作方便，测算调整结果准确、有效，可提高水轮机工作效率和运转稳定性的水轮机桨叶间距调整测量方法，以及用于该方法的划线 定位装置。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:一种水轮机桨叶间距调整测量方法，其特征在于:包括以下步骤，I)标记测点:将各桨叶的转角调整至最小位置，在各桨叶的进水边设测点A，出水边设测点B，标记各测点时以桨叶的进、出水边内缘为基准，量至距桨叶内缘L处，设水轮机转轮直径为D，水轮机轮彀直径为d，则L= (D — d) +2 — L1，80mm < L' < 800mm ;2)测量桨叶开口间距:将各桨叶的转角调整至最大位置，依次测量各桨叶与相邻桨叶间开口的间距S，所述间距S为各桨叶进水边测点A与相邻桨叶的出水边测点B的距离；3)确定桨叶开口间距标准值Sd:设测得的所述间距的最大值为Smax，最小值为Smin,则Smin ^ Sd ^ Smax ；4)确定相邻桨叶开口间距的调整量C:C=S - Sd ；
5)逐一测算各桨叶进水边开口间距变化量与调整垫片厚度的转换比例系数以及出水边开口间距变化量与调整垫片厚度的转换比例系数:在测算任一桨叶的转换比例系数时，与其相邻的两桨叶保持原状态，在被测桨叶传动机构中安放调整垫片的位置处，临时增加一个厚度为S的调整垫片，δ的取值范围为4mm < δ < 8_，再测量该桨叶临时调整后与相邻桨叶开口的间距S'，分别确定桨叶进水边和出水边临时调整前后的间距差，各边对应的间距差与调整垫片的厚度δ的比值为各边对应的转换比例系数，SP:转换比例系数=(S' - S)/5 ；6)确定各桨叶的调整垫片厚度修正值:设调整垫片厚度修正值为δ I的桨叶与调整垫片厚度修正值为S 2的桨叶相邻，厚度修正值为δ I的桨叶的进水边与厚度修正值为δ 2的桨叶的出水边的间距调整量为C12，厚度修正值为δ I的桨叶的进水边转换比例系数为al，厚度修正值为δ 2的桨叶的出水边转换比例系数为b2，则相邻桨叶开口间距调整量的计算公式为:C12=alX δ I + b2X δ 2 ；据此列出各相邻桨叶开口间距调整量的计算式，形成多元一次方程组，再求解各桨叶的调整垫片厚度修正值；7)确定各桨叶的新调整垫片厚度:新调整垫片厚度=原调整垫片厚度+调整垫片厚度修正值；8)根据新调整垫片厚度加工制作新调整垫片，再用新调整垫片更换原调整垫片。在进行步骤6)时，临时增加的厚度为δ的调整垫片，所引起的桨叶转角变化不超过I。。在进行步骤9)后，重复步骤2)至步骤3)，对调整后的桨叶间距进行校检。一种用于上述水轮机桨叶间距调整测量方法的划线定位装置，包括上标尺、下标尺和调整螺杆，所述调整螺杆两端均设有螺纹段，所述上标尺和下标尺分设于调整螺杆的两端并分别与一螺纹段相连，上标尺所连螺纹段与下标尺所连螺纹段的螺纹旋向相反。所述上标尺与下标尺平行布置，且上标尺与下标尺一端设有用于夹持被测桨叶的卡口，另一端设有用于对被测桨叶定位的定位挡边。所述上标尺与下标尺之间设有移动导向组件，所述移动导向组件的导向方向与所述调整螺杆的轴线平行。所述移动导向组件包括设于上标尺上的燕尾台和设于下标尺上的燕尾槽，所述燕尾台滑设于所述燕尾槽中。所述上标尺和下标尺上均设有距离刻度尺。与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明的水轮机桨叶间距调整测量方法，巧妙的转换了测算思路，根据各桨叶的实际转角与桨叶开口间距相关的原理，对桨叶开口间距进行测算调整，使桨叶开口间距分布均匀，从而达到将各桨叶的实际转角调整均匀的目的，提高水轮机工作效率和运转稳定性。该方法不仅实现了在水轮机机组现场对各桨叶的实际转角进行测算调整，而且操作方便，测算调整结果准确、有效。本发明的划线定位装置，在使用时，以桨叶工作面(曲率较小)为夹持基准，用上标尺和下标尺之间的卡口夹持被测桨叶的进水边，使定位挡边靠紧桨叶的进水边，沿桨叶进水边径向移动划线定位装置，通过标尺以等宽度在桨叶进水边上标记多点，再将标记点连成光滑曲线(或直线)，以该曲线为基准，量至距桨叶内缘L处并标记为进水边的一测点，按此步骤可以标出桨叶进水边的其它测点，将划线定位装置夹持于被测桨叶的出水边时，则可标出桨叶出水边的各测点；该装置结构简单、操作方便，能够满足水轮机桨叶间距测量的要求，为实现本发明的水轮机桨叶间距调整测量方法提供了技术保障。
图1是本发明的水轮机桨叶间距调整测量方法流程图。图2是本发明的水轮机桨叶间距调整测量方法实施例所调整的水轮机桨叶的俯视结构示意图。图3是水轮机桨叶间距调整的示意图。图4是本发明划线定位装置的主视结构示意图。图5是本发明划线定位装置的左视结构示意图。图6是本发明划线定位装置的俯视结构示意图。图7是本发明划线定位装置中上标尺的主视结构示意图。图8是本发明划线定位装置中下标尺的主视结构示意图。图9是本发明划线定位装置的使用状态示意图。图中各标号表不:1、上标尺；2、下标尺；3、调整螺杆；4、燕尾台；5、燕尾槽；6、卡口 ；7、定位挡边。
具体实施例方式下面以如图2所示的水轮机为例，对本发明的水轮机桨叶间距调整测量方法作进
一步详细说明。本发明的一种水轮机桨叶间距调整测量方法实施例，本实施例对如图2所示的水轮机进行桨叶调整，该水轮机具有五个桨叶，分别记为I至5号桨叶，该方法基本流程如图1所示，其具体包括以下步骤:I)标记测点:将各桨叶的转角调整至最小位置，在每一桨叶均设3组测点，各桨叶进水边的测点为A、A'、k’ '，出水边的测点为B、B'、B''，标记各测点时以桨叶的进、出水边内缘为基准，量至距桨叶内缘L处，设水轮机转轮直径为D，水轮机轮彀直径为d，则L= (D — d) +2 — V，80mm < L' < 800mm本实施例中在标记A、B测点时，L' =IOOmm;在标记A'、B'测点时，L' =400mm ；在标记A' '、B''测点时,L' =700mm ;以上测点标记方式一方面容易保证各组测点分布在同一圆周上，使测算结果更为准确；另一方面简单实用，操作方便，而且，通过标记多组测点进行测算可进一步提升测算结果的精准度。以各组测点为基础按步骤3)至步骤7)分别测算，使各桨叶得到多组调整垫片厚度修正值，下面以各桨叶的一组测点A、B为例对步骤3)至步骤7)进行详细说明。2)测量桨叶开口间距:将各桨叶的转角调整至最大位置，依次测量各桨叶与相邻桨叶间开口的间距S，间距S为各桨叶进水边测点A与相邻桨叶的出水边测点B的距离，本实施例中用S12表示I号桨叶与2号桨叶开口的间距，用S23表示2号桨叶与3号桨叶开口的间距，用S34表示3号桨叶与4号桨叶开口的间距，用S45表示4号桨叶与5号桨叶开口的间距，用S51表示5号桨叶与I号桨叶开口的间距。3)确定桨叶开口间距标准值Sd:设测得的间距的最大值为Smax，最小值为Smin，则Smin ^ Sd^ Smax，本实施例中，Sd取所测得的5个开口间距S的平均值，即Sd= (S12+S23+S34+S45+S51) /5以平均值作为标准值，可以减小调整范围，避免调整后的开口间距偏离设计值过远。4)确定相邻桨叶开口间距的调整量C:C=S - Sd，各桨叶开口间距的调整量为:C12=S12 — SdC23=S23 — SdC34=S34 — SdC45=S45 — SdC51=S51 — Sd5)逐一测 算各桨叶进水边开口间距变化量与调整垫片厚度的转换比例系数以及各桨叶出水边开口间距变化量与调整垫片厚度的转换比例系数:在测算任一桨叶的转换比例系数时，与其相邻的两桨叶保持原状态，在被测桨叶传动机构中安放调整垫片的位置处，临时增加一个厚度为S的调整垫片，δ的取值范围为4mm < δ < 8_，再测量该桨叶临时调整后与相邻桨叶开口的间距S'，分别确定桨叶进水边和出水边临时调整前后的间距差，各边对应的间距差与调整垫片的厚度S的比值为各边对应的转换比例系数，设桨叶进水边临时调整前后与相邻桨叶开口的间距为Sa、S' a，出水边临时调整前后与相邻桨叶开口的间距为S’s' tii,进水边转换比例系数为a,出水边转换比例系数为b,则:a= (S'进一S进)/ δb= (S'出一S 出)/ δ本实施例中，S=6mm，该临时增加的厚度为δ的调整垫片，所引起的桨叶转角变化不超过1°。6)计算各桨叶的调整垫片厚度修正值:设调整垫片厚度修正值为δ 1、δ 2、δ 3、δ4, 5 5的桨叶依次相邻，厚度修正值为δ I的桨叶的进水边与厚度修正值为δ 2的桨叶的出水边的间距调整量为C12，其它类推为C23、C34、C45、C51，各桨叶的进水边转换比例系数为al、a2、a3、a4、a5，各桨叶的出水边转换比例系数为bl、b2、b3、b4、b5，则相邻桨叶开口间距调整量为:C12=alX δ l+b2X δ 2C23=a2X δ 2+b3X δ 3C34=a3X δ 3+b4X δ 4C45=a4X δ 4+b5X δ 5C51=a5X δ 5+blX δ I根据上面的五元一次方程组，解出各桨叶的调整垫片厚度修正值:δ 1= (C12 — b2 X δ 2) /alδ 2= (C23 — b3 X δ 3) /a2δ 3= (C34 — b4 X δ 4) /a3
δ 4= (C45 — b5 X δ 5) /a4δ 5=(C51 — blX δ l)/a5本实施例对各桨叶测点A、B处的测量计算结果见表I。表I各桨叶测点A、B处的测算结果
权利要求
1.一种水轮机桨叶间距调整测量方法，其特征在于:包括以下步骤， 1)标记测点:将各桨叶的转角调整至最小位置，在各桨叶的进水边设测点A，出水边设测点B，标记各测点时以桨叶的进、出水边内缘为基准，量至距桨叶内缘L处，设水轮机转轮直径为D，水轮机轮彀直径为d，则 L= (D —d)+2 —L' ,80mm ≤L≤ 800mm ; 2)测量桨叶开口间距:将各桨叶的转角调整至最大位置，依次测量各桨叶与相邻桨叶间开口的间距S，所述间距S为各桨叶进水边测点A与相邻桨叶的出水边测点B的距离； 3)确定桨叶开口间距标准值Sd:设测得的所述间距的最大值为Smax，最小值为Smin，则Smin ^ Sd ^ Smax ； 4)确定相邻桨叶开口间距的调整量C:C=S - Sd ； 5)逐一测算各桨叶进水边开口间距变化量与调整垫片厚度的转换比例系数以及出水边开口间距变化量与调整垫片厚度的转换比例系数:在测算任一桨叶的转换比例系数时，与其相邻的两桨叶保持原状态，在被测桨叶传动机构中安放调整垫片的位置处，临时增加一个厚度为S的调整垫片，δ的取值范围为4mm < δ < 8_，再测量该桨叶临时调整后与相邻桨叶开口的间距S'，分别确定桨叶进水边和出水边临时调整前后的间距差，各边对应的间距差与调整垫片的厚度δ的比值为各边对应的转换比例系数，SP: 转换比例系数=(S' - S)/5 ； 6)确定各桨叶的调整垫片厚度修正值:设调整垫片厚度修正值为δI的桨叶与调整垫片厚度修正值为S 2的桨叶相邻，厚度修正值为δ I的桨叶的进水边与厚度修正值为δ2的桨叶的出水边的间距调整量为C12，厚度修正值为δ I的桨叶的进水边转换比例系数为al，厚度修正值为δ 2的桨叶的出水边转换比例系数为b2，则相邻桨叶开口间距调整量的计算公式为:C12=alX δ I + b2X δ 2 ； 据此列出各相邻桨叶开口间距调整量的计算式，形成多元一次方程组，再求解各桨叶的调整垫片厚度修正值； 7)确定各桨叶的新调整垫片厚度: 新调整垫片厚度=原调整垫片厚度+调整垫片厚度修正值； 8)根据新调整垫片厚度加工制作新调整垫片，再用新调整垫片更换原调整垫片。
2.根据权利要求1所述的水轮机桨叶间距调整测量方法，其特征在于:在进行步骤6)时，临时增加的厚度为δ的调整垫片，所引起的桨叶转角的变化不超过1°。
3.根据权利要求1或2所述的水轮机桨叶间距调整测量方法，其特征在于:在进行步骤8)后，重复步骤2)至步骤3)，对调整后的桨叶间距进行校检。
4.一种用于权利要求1至3中任一项所述水轮机桨叶间距调整测量方法的划线定位装置，其特征在于:包括上标尺(I)、下标尺(2)和调整螺杆(3)，所述调整螺杆(3)两端均设有螺纹段，所述上标尺(I)和下标尺(2)分设于调整螺杆(3)的两端并分别与一螺纹段相连，上标尺(I)所连螺纹段与下标尺(2)所连螺纹段的螺纹旋向相反。
5.根据权利要求4所述的划线定位装置，其特征在于:所述上标尺(I)与下标尺(2)平行布置，且上标尺(I)与下标尺(2)—端设有用于夹持被测桨叶的卡口(6)，另一端设有用于对被测桨叶定位的定位挡边(7)。
6.根据权利要求5所述的划线定位装置，其特征在于:所述上标尺(I)与下标尺(2)之间设有移动导向组件，所述移动导向组件的导向方向与所述调整螺杆(3)的轴线平行。
7.根据权利要求6所述的划线定位装置，其特征在于:所述移动导向组件包括设于上标尺(1)上的燕尾台(4)和设于下标尺(2)上的燕尾槽(5)，所述燕尾台(4)滑设于所述燕尾槽(5)中。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的划线定位装置，其特征在于:所述上标尺(I)和下标尺(2)上均设有距离刻度尺。
全文摘要
本发明公开了一种水轮机桨叶间距调整测量方法及其划线定位装置，该方法包括以下步骤，1)标记测点；2)测量桨叶开口间距；3)确定桨叶开口间距标准值Sd；4)计算相邻桨叶开口间距的调整量C；5)逐一测算各桨叶进水边位移量与调整垫片厚度的转换比例系数以及出水边位移量与调整垫片厚度的转换比例系数；6)确定各桨叶调整垫片厚度的修正值；7)测量各桨叶原调整垫片的厚度值，确定各桨叶新调整垫片的厚度；8)根据新调整垫片厚度值，加工制作新调整垫片，再用新调整垫片更换原调整垫片。该方法具有操作方便，测算调整结果准确、有效，可提高水轮机工作效率和运转稳定性的优点。该划线定位装置用于上述方法中对各桨叶进行测点标记。
文档编号G01B5/06GK103157976SQ20131009040
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者饶洪德, 刘强, 黄竹青, 刘国全, 刘忠, 曾维才, 肖启志, 贺湘林 申请人:长沙理工大学