CN106338262A - 冲击式水轮机射流夹角测量方法 - Google Patents
冲击式水轮机射流夹角测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种冲击式水轮机射流夹角测量方法,利用激光的直线传播原理,用激光模拟直流喷管的射流状态;利用标准尺寸的圆盘,模拟冲击式水轮机的转轮。通过测量标准圆盘上两束激光间的弧长,求得两个直流喷管间的夹角。采用本发明的冲击式水轮机射流夹角测量方法,实现了空间中两直流喷管间夹角的测量,保证测量结果的精度,彻底消除了人为因素对测量结果的影响。
Description
技术领域:本发明涉及一种冲击式水轮机射流夹角测量方法。
背景技术:冲击式水轮机的稳定运行需要依靠准确的射流位置进行保证,射流位置的偏差将降低机组效率,造成机组振动,影响机组使用寿命。而冲击式水轮机的直流喷管处于相对独立的空间位置,很难准确的测量出两个直流喷管的相对夹角,即射流夹角。通常的测量方法,仅仅针对转轮、直流喷管的径向和轴向距离进行测量,如采用米尺等通用测量工具,这种方法测量误差大、重复性低,无法保证测量的准确性和可靠性。近些年也使用专用测量工具,对冲击式水轮机转轮和喷管相对位置进行测量,但该测量方法也仅可测量出转轮和直流喷管的轴向和径向距离,却无法测量相邻两个直流喷管的夹角。因此,无法保证冲击式水轮机射流位置的准确性;所以,迫切需要一种针对冲击式水轮机射流夹角的测量方法,来保证各直流喷管射流位置的准确,以弥补测量尺寸的缺失。
发明内容:
本发明的目的是公开一种来保证各直流喷管射流位置的准确,弥补测量尺寸的缺失的冲击式水轮机射流夹角测量方法。本发明的技术方案是:激光发生器(5)与直流喷管(1)通过止口定位并且利用第二螺钉(4)固定连接;标准圆盘(9)与水轮机轴承(7)通过水轮机轴承(7)的外圆和端面定位并且采用第三螺钉(8)固定连接;旋转标准圆盘(9),使直流喷管(10)的射流激光束对准标准圆盘(9)上的起始点A,记录直流喷管(11)的射流激光束对准标准圆盘(9)上的刻度点B,读取标准圆盘(9)上A、B两点间的弧长;通过以下方程求得直流喷管(10)与直流喷管(11)间的夹角
式中:
表示直流喷管(10)与直流喷管(11)的射流夹角,单位度;
L表示标准圆盘(9)上A、B两点间的弧长,单位毫米;
r表示标准圆盘(9)的半径,单位毫米。
本发明的工作原理是:利用激光的直线传播原理,采用激光模拟直流喷管的射流状态;利用标准尺寸的圆盘,模拟冲击式水轮机的转轮。激光发生器将激光束射到标准圆盘上,通过测量标准圆盘上两束激光间的弧长,求得两个直流喷管间的夹角。
本发明的有益技术效果是:
1.实现了空间中两直流喷管间夹角的测量:将两个直流喷管视为相关部件,不再单独的对两者进行测量,避免了不同基准产生的误差。
2.保证测量结果的精度:由于激光束的直径相对于标准圆盘的周长可忽略不计,故通过测量弧长计算夹角,避免了直接测量角度带来的误差;同时,由于标准圆盘的弧长大于弦长,采用弧长计算射流夹角,保证测量结果精度。
3.彻底消除人为因素对测量结果的影响:本测量方法中的激光发生器与直流喷管间存在定位基准,有效的保证激光束与射流中心的同轴度;标准圆盘与水轮机轴承间也存在定位基准,保证标准圆盘与水轮机轴承的同轴度。测试人员将激光发生器和标准圆盘安装完毕后,无需进行调整,直接读取弧长数据即可。
4.将测量角度转化为测量距离:由于两个直流喷管间的夹角位于三维空间中,很难直接测量两者的夹角,通过公式建立弧长与角度的关系,通过测量弧长计算两直流喷管间的夹角,大大降低直接测量角度的难度,同时提高了测量结果的精度。
附图说明
图1为冲击式水轮机射流夹角测量装置主视图
图2为冲击式水轮机射流夹角测量装置俯视图
图3为标准圆盘结构图
具体实施方式:
图1所示为冲击式水轮机射流夹角测量装置主视图,冲击式水轮机射流夹角测量方法,激光发生器5与直流喷管1通过止口定位并且利用第二螺钉4固定连接;标准圆盘9与水轮机轴承7通过水轮机轴承7的外圆和端面定位并且采用第三螺钉8固定连接;如图3所示,旋转标准圆盘9,使直流喷管10的射流激光束对准标准圆盘9上的起始点A,记录直流喷管11的射流激光束对准标准圆盘9上的刻度点B,读取标准圆盘9上A、B两点间的弧长;通过以下方程求得直流喷管10与直流喷管11间的夹角
式中:
表示直流喷管10与直流喷管11的射流夹角,单位度;
L表示标准圆盘9上A、B两点间的弧长,单位毫米;
r表示标准圆盘9的半径,单位毫米。
直流喷管1与机壳3通过第一螺钉2固定连接,水轮机轴承7与机壳3通过螺栓6固定连接,激光发生器5与直流喷管1间存在定位止口,保证激光束与直流喷管1中心同轴,利用第二螺钉4将两者固定连接。标准圆盘9利用水轮机轴承7的外圆和端面进行定位,保证两者的同轴度和垂直度,使标准圆盘9外圆面处在直流喷管1射流范围内。利用第三螺钉8将标准圆盘9与水轮机轴承7固定连接。
图2所示为冲击式水轮机射流夹角测量装置俯视图,旋转标准圆盘9,使直流喷管10的射流激光束对准标准圆盘9上的起始点A,此时直流喷管11的射流激光束对准标准圆盘9上的刻度点B,读取标准圆盘9上A、B两点间的弧长。通过以下方程就得直流喷管10与直流喷管11间的夹角
式中:
表示直流喷管10与直流喷管11的射流夹角,单位度;
L表示标准圆盘9上A、B两点间的弧长,单位毫米;
r表示标准圆盘9的半径,单位毫米;
上式中仅射流夹角为未知量,标准圆盘9上A、B两点间的弧长L、标准圆盘9的半径r均为已知量。通常标准圆盘9的半径r大于200mm,故可知因此,标准圆盘9上A、B两点间的弧长L变化对直流喷管10与直流喷管11间的夹角的影响将减小,提高了射流夹角的测量精度。同时,本测量方法使用的测量工具,都存在定位关系,无需人工调整,故彻底消除了人为因素对测量结果的影响,保证测量结果的可靠性。
Claims (1)
1.一种冲击式水轮机射流夹角测量方法,其特征是:激光发生器(5)与直流喷管(1)通过止口定位并且利用第二螺钉(4)固定连接;标准圆盘(9)与水轮机轴承(7)通过水轮机轴承(7)的外圆和端面定位并且采用第三螺钉(8)固定连接;旋转标准圆盘(9),使直流喷管(10)的射流激光束对准标准圆盘(9)上的起始点A,记录直流喷管(11)的射流激光束对准标准圆盘(9)上的刻度点B,读取标准圆盘(9)上A、B两点间的弧长;通过以下方程求得直流喷管(10)与直流喷管(11)间的夹角
式中:
表示直流喷管(10)与直流喷管(11)的射流夹角,单位度;
L表示标准圆盘(9)上A、B两点间的弧长,单位毫米;
r表示标准圆盘(9)的半径,单位毫米。
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