汽轮机隔板汽道喉部宽度测量方法及工具的制作方法
【专利摘要】一种汽轮机隔板汽道喉部宽度测量工具，由楔形塞尺和数据处理终端组合而成，所述楔形塞尺包括楔形尺头、光栅板、触推板、数据采集及显示器，所述楔形尺头、光栅板水平布置，其顶面齐平，通过连接件固定为一体；所述触推板、数据采集及显示器水平布置，通过连接件固定为一体；所述数据采集及显示器为空腹结构，其中心是一条与光栅板适配的通滑槽，所述光栅板位于该滑槽内，可在滑槽内滑动；光栅板的顶面与触推板的底面接触；所述楔形塞尺上还设有一条螺旋弹簧，该弹簧的一端固定在光栅板上，另一端固定在数据采集及显示器上，可确保量具在测量位置自动准确定位。
【专利说明】汽轮机隔板汽道喉部宽度测量方法及工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽轮机隔板汽道喉部宽度测量方法及工具，属于测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着汽轮机机组设计技术参数的提高，汽轮机隔板的出汽口面积等设计技术指标要求也不断提高。由于隔板的出汽口面积的计算是建立在汽道喉宽测量值的基础上的，因此，汽道喉宽的测量精度将直接影响出汽口面积的计算准确度。
[0003]以往，汽道喉宽测量均通过专用喉宽塞尺测量完成。但该测量方法存在弊端在于:一、塞尺的最小测量精度仅为0.1mm ;二、塞尺存在刻线误差；三、使用塞尺测量汽道喉宽时，需人工记录数值，再导入数据表，并进一步计算出出汽口面积。在这个过程中，数据采集效率低，且数据记录环节多，数据出错概率较大。
[0004]为解决上述问题， 申请人:设计出“直推式”数显汽道塞尺。该塞尺的特点是:将常规塞尺与光栅采集技术融合，完成汽道塞尺的自动采集。使用该塞尺测量汽道喉宽时，通过向前推动该塞尺的触推板即可实现喉宽尺寸的定位和数据采集。数显尺的显示数值是光栅尺相对零位移动的相对距离值，经过公式转化得到最终的汽道喉宽测量值。
[0005]其优点是:
-能够实现汽道喉宽数据的快速准确采集。当前，使用常规汽道塞尺测量喉宽时需人工读数、记录。
[0006]-能够提高塞尺测量精度。当前，常规汽道塞尺的最小测量精度仅为0.1mm。
[0007]其唯一的缺点是，因光栅尺结构所定，该塞尺的楔形尺头为“斜面向下”型式，与常规塞尺“斜面向上”型式不一致。经分析，这两种型式存在一定的系统误差，测量结果需进行数据补偿。
[0008]但是，通过后期的试验试用，发现该塞尺在使用过程中还存在一些的缺点，具体如下:
-由于该塞尺推进过程中，并未从结构上完全实现自动定位，也就是说，楔形尺头、触推板的动态相对位置精度不高，楔形尺头的推进角度易偏摆，触推板滑动终了位置定位不准确，影响测量精度；通过对多名测量人员的测量值的统计分析得到，测量值波动较大，其波动值以0.15謹?0.30mm居多。
[0009]-测量过程包含测量定位与数据采集两个操作工位，一名测量人员使用该塞尺独立完成汽道喉宽测量存在操作困难。同时，由于塞尺分量较重，在连续测量多个汽道后，测量人员疲劳感强烈。
【发明内容】
[0010]本发明对“直推式”数显汽道塞尺做了进一步改进，提出如下技术方案:
一种汽轮机隔板汽道喉部宽度测量工具，该测量工具是数显楔形塞尺，由楔形塞尺和数据处理终端组合而成，所述楔形塞尺包括楔形尺头、光栅板、触推板、数据采集及显示器，所述楔形尺头、光栅板水平布置，其顶面齐平，通过连接件固定为一体；所述触推板、数据采集及显示器水平布置，通过连接件固定为一体；所述数据采集及显示器为空腹结构，其中心是一条与光栅板适配的通滑槽，所述光栅板位于该滑槽内，可在滑槽内滑动；光栅板的顶面与触推板的底面接触；测量时，触推板连同数据采集及显示器与光栅板发生相对位移，可改变光栅的长度，采集该光栅变化的长度数据，即得到汽轮机隔板汽道喉部宽度测量数据，该数据经数据处理终端处理，再由显示器将处理结果显示出来；所述楔形塞尺上还设有一条螺旋弹簧，该弹簧的一端固定在光栅板上，另一端固定在数据采集及显示器上。
[0011]所述楔形尺头上刻有汽道喉宽尺寸刻度线及喉宽尺寸值，所述喉宽尺寸刻度线是一组，其分度为喉宽基准尺寸的十分之一。
[0012]所述楔形尺头为一组，其几何尺寸不同，分别对应不同规格的汽轮机汽道喉宽；所述几何尺寸是指楔形尺头的高度、长度、斜棱边的厚度及倾角，其中，高度、长度、斜棱边的倾角是变量，斜棱边的厚度常量。
[0013]所述楔形塞尺的尾端有操作手柄，该手柄用轻质材料制成。
[0014]上述的测量工具按如下步骤测量汽轮机隔板汽道喉部宽度:
(1)将楔形尺头和触推板的前端面置于块规上调平，实现量具调“O”；
(2)将楔形尺头沿着隔板汽道节圆线滑入汽道，楔形尺头的斜棱边与导叶片背弧相切，触推板的前端直角与相邻导叶片的出汽边相接触，沿汽道角度向前推动塞尺，直至推不动为止；
(3)按数据采集按钮，采集测量数据，送入数据处理终端；
(4)数据处理终端按下式处理测量数据:
输出值=(喉宽所对应的楔形塞尺基准值+ 0.1X塞尺测量值)X修正系数式中:修正系数为1/cos a =1.005 ； α为楔形尺头斜棱边倾角；
(5)将输出值反馈至显示器显示出来。
[0015]本发明的有益效果:
用本塞尺测量汽轮机隔板汽道喉部宽度，在塞尺推进过程中，触推板发生一种复合运动，一方面，随楔形尺头跟进，另一方面，相对于楔形尺头向后滑动，在触推板滑动过程中，需克服弹簧的弹力，弹簧被拉伸，其反作用力又为触推板的跟进运动提供动力，即使操作员在推进塞尺时有摆动，在弹簧的弹力及反作用力的作用下，也能使触推板的跟进运动和滑动运动保持正常状态，从而实现楔形尺头、光栅板动态过程相对位置的自动精确定位，确保触推板滑动终了位置定位准确，提高了测量精度，据实际应用统计，测量波动值在0.09?
0.15mm之间，在合理范畴之类，且该方法效率高，错误率低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本塞尺的结构示意图图2是图1的仰视图
图3是图2中的A-A截面图图4是图2的A向视图图5是本塞尺的测量状态图图6是常规汽道塞尺的测量状态图图7是一个具体规格的楔形尺头放大图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1至图4:本数显楔形塞尺，由楔形塞尺和数据处理终端7组合而成，二者之间通过数据采集线6连接；所述楔形塞尺包括楔形尺头1、光栅板2、触推板3、数据采集及显示器4，所述楔形尺头1、光栅板2水平布置，其顶面齐平，通过连接件固定为一体；所述触推板3、数据采集及显示器4水平布置，通过连接件固定为一体；所述数据采集及显示器4为空腹结构，其中心是一条与光栅板2适配的通滑槽，所述光栅板2位于该滑槽内，可在滑槽内滑动；光栅板2的顶面与触推板的底面接触；测量时，触推板3连同数据采集及显示器4与光栅板2发生相对位移，可改变光栅的长度，采集该光栅变化的长度数据，即得到汽轮机隔板汽道喉部宽度测量数据，该数据经数据处理终端7处理，再由显示器将处理结果显示出来。
[0018]本发明的特点是，所述楔形塞尺上还设有一条螺旋弹簧5，该弹簧的一端固定在光栅板2上，另一端固定在数据采集及显示器4上，当用本量具测量汽轮机隔板汽道喉部宽度时，先将楔形尺头I和光栅板2的端面调至齐平，再将楔形尺头I沿着隔板汽道节圆线滑入汽道，楔形尺头I的斜棱边与导叶片背弧相切，触推板3的前端直角与相邻导叶片的出汽边相接触，沿汽道角度向前推动塞尺，直至推不动为止，在塞尺推进过程中，触推板发生一种复合运动，一方面，随楔形尺头跟进，另一方面，相对于楔形尺头向后滑动，在触推板滑动过程中，需克服弹簧的弹力，弹簧被拉伸，其反作用力又为触推板的跟进运动提供动力，即使操作员在推进塞尺时有摆动，在弹簧的弹力及反作用力的作用下，也能使触推板的跟进运动和滑动运动保持正常状态，从而实现楔形尺头、光栅板动态过程相对位置的自动精确定位，确保触推板滑动终了位置定位准确，提高了测量精度，据实际应用统计，测量波动值在
0.09?0.15mm之间，在合理范畴之类，且该方法效率高，错误率低。
[0019]所述楔形尺头上刻有汽道喉宽尺寸刻度线及喉宽尺寸值，所述喉宽尺寸刻度线是一组，其分度为喉宽基准尺寸的十分之一。
[0020]所述楔形尺头为一组，其几何尺寸不同，分别对应不同规格的汽轮机汽道喉宽；所述几何尺寸是指楔形尺头的高度、长度、斜棱边的厚度及倾角，其中，高度、长度、斜棱边的倾角是变量，斜棱边的厚度常量。
[0021]所述楔形塞尺的尾端设有操作手柄8，经过后期操作实验表明，其实手柄可有可无，实际操作时，更多采用手握住塞尺部位，手感比手持柄部更好，手持柄部反而容易产生杠杆撬效应。若要设手柄，须用轻质材料，如塑料等制成。
[0022]下面以一个具体规格的塞尺为例，进一步说明。
[0023]参见图7:该塞尺用于测量喉宽值在14mm-17mm之间的汽道喉宽，尺头楔形段长度为30mm，尺头上的尺寸刻线Hl为14mm (即楔形尺头的前端高度)，H2为17mm (即楔形尺头的尾端高度)，HA和HB分别为15mm和16mm。设置尺寸刻线的目的，是让测量人员可肉眼观察到测量结果，人工读取测量数据，对汽道喉宽是否合格进行粗略判断，人工读数必然存在读数误差，因此，真实的测量数据还是要以数显数据为准。
[0024]楔形尺头厚度为5mm，其与导叶片背弧接触的斜棱边两侧按60°倒角，倒角后的斜棱边厚度为1mm。值得说明的是，斜棱边的厚度必须适当，如过大则直接带来较大的测量系统误差，如过小，则尺头在导叶片背弧上易偏摆，定位难，经试验对比，Imm是最优取值。
[0025]楔形尺头与光栅板通过螺栓实现联接，其联接部位的下端面应与楔形尺头的斜边最低点齐平。这样设计主要是为了方便使用该塞尺测量时操作人员手持。另外，也可以根据汽道喉宽的不同置换不同规格的楔形尺头，通用性好。
[0026]光栅板采用前窄后宽型式，前端6mm宽，后端15mm宽。光栅板上覆盖光栅尺，且设有光栅行程(35_)止动条。
[0027]触推板与光栅板的前端形状一致,呈T型结构,前端6mm宽,且其触头宽仅为3mm。
[0028]弹簧选用总长80mm且初拉力较小的圆柱螺旋拉伸弹簧。
[0029]数据采集及显示器4与触推板通过螺栓联接。
[0030]手柄8采用轻质材料制作，总长40_。其通过螺栓与光栅板联接，易拆卸。
[0031]本测量工具的使用状态见图6，按如下步骤测量汽轮机隔板汽道喉部宽度:
(1)将楔形尺头和触推板的前端面置于块规上调平，实现量具调“O”；
(2)将楔形尺头沿着隔板汽道节圆线滑入汽道，楔形尺头的斜棱边与导叶片背弧相切，触推板的前端直角与相邻导叶片的出汽边相接触，沿汽道角度向前推动塞尺，直至推不动为止；
(3)按数据采集按钮，采集测量数据，送入数据处理终端；
(4)数据处理终端按下式处理测量数据:
输出值=(喉宽所对应的楔形塞尺基准值+ 0.1X塞尺测量值)X修正系数式中，修正系数为1/cos α =1.005, α为楔形尺头斜棱边倾角；
(5)将输出值反馈至显示器显示出来。
[0032]值得说明的是，之所以要对测量数据进行修正，是因测量时，数显塞尺的楔形尺头为“斜面向下”形式(图6所示)，与常规塞尺“斜面向上”形式(图5所示)不一致，需要进行数据补偿。修正系数为l/cOSa=1.005的得出，是根据试验时实测了不同尺头的α角，换算后几乎都在1.005,为了方便后续操作,避免反复重新换算,故将系数定为1.005。
【权利要求】
1.一种汽轮机隔板汽道喉部宽度测量工具，该测量工具是数显楔形塞尺，由楔形塞尺和数据处理终端组合而成，所述楔形塞尺包括楔形尺头、光栅板、触推板、数据采集及显示器，所述楔形尺头、光栅板水平布置，其顶面齐平，通过连接件固定为一体；所述触推板、数据采集及显示器水平布置，通过连接件固定为一体；所述数据采集及显示器为空腹结构，其中心是一条与光栅板适配的通滑槽，所述光栅板位于该滑槽内，可在滑槽内滑动；光栅板的顶面与触推板的底面接触；测量时，触推板连同数据采集及显示器与光栅板发生相对位移，可改变光栅的长度，采集该光栅变化的长度数据，即得到汽轮机隔板汽道喉部宽度测量数据，该数据经数据处理终端处理，再由显示器将处理结果显示出来；其特征在于，所述楔形塞尺上还设有一条螺旋弹簧，该弹簧的一端固定在光栅板上，另一端固定在数据采集及显示器上。
2.如权利要求1所述的汽轮机隔板汽道喉部宽度测量工具，其特征在于，所述楔形尺头上刻有汽道喉宽尺寸刻度线及喉宽尺寸值，所述喉宽尺寸刻度线是一组，其分度为喉宽基准尺寸的十分之一。
3.如权利要求2所述的汽轮机隔板汽道喉部宽度测量工具，其特征在于，所述楔形尺头为一组，其几何尺寸不同，分别对应不同规格的汽轮机汽道喉宽；所述几何尺寸是指楔形尺头的高度、长度、斜棱边的厚度及倾角，其中，高度、长度、斜棱边的倾角是变量，斜棱边的厚度常量。
4.如权利要求1所述的汽轮机隔板汽道喉部宽度测量工具，其特征在于，所述楔形塞尺的尾端有操作手柄，该手柄用轻质材料制成。
5.一种汽轮机隔板汽道喉部宽度测量方法，制造一套权利要求1-4所述的测量工具，按如下步骤测量汽轮机隔板汽道喉部宽度: (1)将楔形尺头和触推板的前端面置于块规上调平，实现量具调“O”； (2)将楔形尺头沿着隔板汽道节圆线滑入汽道，楔形尺头的斜棱边与导叶片背弧相切，触推板的前端直角与相邻导叶片的出汽边相接触，沿汽道角度向前推动塞尺，直至推不动为止； (3)按数据采集按钮，采集测量数据，送入数据处理终端； (4)数据处理终端按下式处理测量数据: 输出值=(喉宽所对应的楔形塞尺基准值+ 0.1X塞尺测量值)X修正系数 式中:修正系数为1/cos a =1.005 ； α为楔形尺头斜棱边倾角； (5)将输出值反馈至显示器显示出来。
【文档编号】G01B11/02GK104075663SQ201410262714
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】巩丽, 李吉忠, 张绍先, 陈仲明, 李旭, 罗霞, 梁军 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司