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 PDF

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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

冲击式水轮机射流夹角测量方法
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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