一种燃机透平叶片重量矩的测量方法与流程

本发明涉及一种测量方法，具体涉及一种燃机透平叶片重量矩的测量方法。

背景技术

透平机械是一种具有叶片的动力式流体机械，其特点为装有叶片的转子做高速旋转运动，流体(气体/液体)流经叶片之间的通道时，叶片与流体之间产生力的相互作用，借以实现能量的转化。透平机械最主要的部件是旋转元件(转子/叶轮)，安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片，具体工作原理如下：流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流过转子时流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转，然后透平轴直接或经传动机构带动其他机械工作，输出机械功。透平机械按能量转化方向的不同可以分为原动机和从动机。透平机械中最常见的为汽轮机，广泛应用于工业驱动汽轮机、发电燃汽轮机&汽轮机、船舶燃气轮机以及航空发动机领域。

对于以高速旋转的透平转子来说，影响其使用寿命的最主要的原因就是转子部件的平衡量，而平衡量的判定因素就是叶片转动时的离心力（f=mω²r）【f：离心力；m：叶片质量；r：叶片重心到回转中心的距离半径；ω：转子的角速度】，由于转子部件工作旋转时角速度一致，所以影响离心力的唯一因素为质量矩mr,也称为重量矩。通常该重量矩的运算是通过叶片质量m乘以其重心到回转中心的距离，其中重心到回转中心的距离在实际测量时分为叶片重心到安装位置的距离l1和安装位置到回转中心的距离r，其中后一个距离值r可以直接测量获得，而重心到安装位置的距离则难以精确测量，因为叶片重心位置会根据其尺寸，重量改变而改变，更加无法直接测量获得，故而对重量矩则无法实现精确测量运算。

技术实现要素：

发明目的：本发明为了解决现有技术的不足，提供了一种燃机透平叶片重量矩的测量方法，在现有的运算公式，采用力矩平衡原理对其力矩进行转换，采用可以测量的数值来替代无法精确测量的数值，从而实现对重量矩的快捷精准测量运算。

本发明采用的技术方案：一种燃机透平叶片重量矩的测量方法，包括如下步骤：

步骤1、将一电子秤和一个凸台分别放置在水平面上，且相互之间具有一定距离，且电子秤与凸台的上表面位于同一水平面；

步骤2、将叶片放置台的两端分别架设到电子秤与凸台上，其与电子秤的支撑点为a，与凸台的支撑点为b，此时放置台处于水平状态；

步骤3、调整电子秤的数值显示为零，然后将透平叶片安装到放置台上，使其根部的端面与放置台b点处的端面之间距离为r，且该距离与叶片实际安装时，其安装位置与回转中心的距离半径r一致，读取此时的电子秤数值为wa，同时测量支撑点a和支撑点b之间的垂直距离l；

步骤4、已知叶片重量矩m1=w1*(r+l1)，其中w1为叶片质量，l1为叶片重心到安装位置的距离，r为叶片安装位置到回转中心的距离半径，根据力矩平衡原理对重量矩进行转换，以支撑点b为回转点，其逆时针方向力矩w1*(r+l1)应与其顺时针方向力矩wa*l相等，故而得到m1=w1*(r+l1)=wa*l。

一种燃机透平叶片重量矩的测量方法，针对重型燃机叶片的测量，包括如下内容：

步骤1、将两个电子秤分别放置在水平面上，且相互之间具有一定距离，且两个电子秤上表面位于同一水平面；

步骤2、将叶片放置台的两端分别架设到两个电子秤上，且两侧的支撑点分别为a和b，此时放置台处于水平状态；

步骤3、调整两个电子秤的数值显示为零，然后将透平叶片安装到放置台上，使其根部的端面与放置台b点处的端面齐平，读取此时支撑点a对应的电子秤数值为wa，而支撑点b对应的电子秤数值为wb，同时测量支撑点a和支撑点b之间的垂直距离l；

步骤4、根据力矩平衡原理对重量矩进行转换，包括

基于叶片重量矩m1=w1*(r+l1)，

其中：l1为叶片重心到安装位置的距离，r为叶片安装位置到回转中心的距离半径；w1为叶片质量，也就是wa+wb，

故而m1=w1*(r+l1)=w1*r+w1*l1=(wa+wb)*r+w1*l1；

根据力矩平衡原理对w1*l1进行转换，以支撑点b为平衡点，其逆时针方向力矩应w1*l1与其顺时针方向力矩wa*l相等，故而得到m1=(wa+wb)*r+wa*l。

有益效果：本发明所揭示的一种燃机透平叶片重量矩的测量方法，具有如下有益效果：

在保证电子秤精度和量程的前提下，只需要通过电子秤度数结合两个支撑点之间的垂直距离，就可以换算得到重量矩，其涉及到的测量数据少，故而运算过程中出现误差的概率低，故而运算出来的数值其精确度高，而且这个测量方法简单实用，可以适用于重型或轻型的燃机叶片测量。

附图说明

图1为本发明第一实施例的实施示意图；

图2为本发明第二实施例的实施示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明多个实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

第一实施例

如图1所示，本发明所揭示的一种燃机透平叶片重量矩的测量方法，主要针对小型燃机的叶片进行快速精确测量，具体包括如下步骤：

步骤1、将一电子秤1和一个凸台2分别放置在水平面上，且相互之间具有一定距离，且电子秤与凸台的上表面位于同一水平面；

步骤2、将叶片放置台3的两端分别架设到电子秤与凸台上，其与电子秤的支撑点为a，与凸台的支撑点为b，此时放置台处于水平状态；

步骤3、调整电子秤的数值显示为零，以确保后续称重的重量值不包括放置台的重量，然后将透平叶片模拟实际安装到转子上的形式安装到放置台上，使其根部的端面与放置台b点处的端面之间距离为r，且该距离与叶片实际安装时，其安装位置与回转中心的距离半径r一致，读取此时的电子秤数值为wa，同时测量支撑点a和支撑点b之间的垂直距离l，由于放置台初始为水平状态，随着叶片的安装，其支撑点a侧会下沉，也就是的放置台呈倾斜状态，这个垂直距离l为倾斜状态下的支撑点a和b之间的距离正向投影到水平面上的距离；

步骤4、结合现有的叶片重量矩公式m1=w1*(r+l1)，其中w1为叶片质量，l1为叶片重心到安装位置的距离，r为叶片安装位置到回转中心的距离半径，根据力矩平衡原理对重量矩进行转换，以支撑点b为回转点，其逆时针方向力矩w1*(r+l1)应与其顺时针方向力矩wa*l相等，故而得到m1=w1*(r+l1)=wa*l。

第二实施例

如图2所示，本发明所揭示的一种燃机透平叶片重量矩的测量方法，主要针对重型燃机的叶片进行快速精确测量，由于重型燃机叶片的尺寸增大，重量也增加，其回转半径也要增大，若还采用第一个实施例的形式进行测量，就需要放置台的长度要增加，为了确保电子秤的量程，通常对于放置台采用的是质量较轻的铝合金材料加工，若其长度增加，就会使得其在测量过程中出现弯曲变形，从而会影响测量精度，因此对于中心燃机叶轮的测量，采用该实施例的方式，具体包括如下步骤：

步骤1、将两个电子秤4分别放置在水平面上，且相互之间具有一定距离，且两个电子秤上表面位于同一水平面；

步骤2、将叶片放置台5的两端分别架设到两个电子秤上，且两侧的支撑点分别为a和b，此时放置台处于水平状态；

步骤3、调整两个电子秤的数值显示为零，然后将透平叶片安装到放置台上，使其根部的端面与放置台b点出的端面齐平，使得根部与放置台端面齐平可以申请回转半径这个长度，从而缩短放置台的长度，读取此时支撑点a对应的电子秤数值为wa，而支撑点b对应的电子秤数值为wb，同时测量支撑点a和支撑点b之间的垂直距离l；

步骤4、根据力矩平衡原理对重量矩进行转换，包括

结合现有的叶片重量矩公式m1=w1*(r+l1)，

其中：l1为叶片重心到安装位置的距离，r为叶片安装位置到回转中心的距离半径；w1为叶片质量，也就是wa+wb，

故而m1=w1*(r+l1)=w1*r+w1*l1=(wa+wb)*r+w1*l1；

根据力矩平衡原理对w1*l1进行转换，以支撑点b为平衡点，其逆时针方向力矩应w1*l1与其顺时针方向力矩wa*l相等，故而得到m1=(wa+wb)*r+wa*l。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。