CN113514469A - 一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装及方法，包括外支架、内行程机构、转向臂、套管夹具；外支架位于工装***，内部与内行程机构前后端相连，转向臂位于内行程机构侧面，与内行程机构滑块相连，套管夹具与转向臂末端相连。本发明使用仿形式透明支撑结合可自动移动式套管设计，替代手持***管操作，避免镜头抖动，可由单人完成孔窥，极大地提高孔窥效率。同时采用可更换式单/双套管设计，支持同时进行荧光或着色渗透+孔窥操作。另外，设置***管伸入距离显示及超限锁定功能，有效避免在转子盘车过程中镜头卡入部件间隙内的风险，可保证在环形燃烧室燃气轮机临停或小修期间进行透平叶片高效、可靠、安全的孔窥检查。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，具体是一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装及方法。
背景技术
环形燃烧室是重型燃气轮机燃烧室常用结构形式之一，其只有一个火焰筒，由压气机-涡轮轴***的环形空间构成，头部沿圆周配置若干燃料喷嘴。环形燃烧室的优点是：结构紧凑、体积小、质量轻、流阻损失小、联焰方便、排气冒烟少、检修维护简单、使用可靠性好等。目前使用该结构的在役燃机有Siemens公司的V94.3A型、原Alstom公司的GT13E2型燃机等。在役燃气轮机需定期对透平叶片进行孔窥检查，环形燃烧室燃气轮机在小修或临停期间，一般通过燃烧室人孔进入火焰筒后，采用内窥镜伸入叶片流道对前几级透平叶片(一般包括透平第1级静叶、第1级动叶、第2级静叶等)进行检查，需沿圆周方向逐一对透平叶片进行孔窥检查，因环形火焰筒腔室空间较大且没有有效支撑身体的结构，人工手持***管逐一***/拔出进行透平叶片孔窥检查工作量较大，且执行困难度较高、效率慢，特别是当采用带有3D相位测量功能的内窥镜进行缺陷尺寸测量时，手持***管的镜头抖动问题难以有效避免，导致无法准确进行缺陷尺寸测量。对于透平第1级动叶孔窥检查，也可以选择在一个位置手持伸入***管后盘转子进行孔窥检查，但同样存在缺陷尺寸测量时镜头抖动的问题，同时，由于转子转动，存在镜头卡入部件间隙中的风险隐患。
因此，开发一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装及方法，克服目前在环形燃烧室内进行透平叶片孔窥检查时存在的上述局限性和缺点，可在机组临停或小修期间对环形燃烧室燃机透平叶片进行高效、可靠、安全的孔窥检查是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对目前环形燃烧室燃气轮机透平叶片孔窥检查时存在的人工手持***管沿环腔逐一检查工作量大、执行难度高、效率慢、镜头抖动导致无法实现缺陷尺寸准确测量，以及利用盘车进行透平动叶检查时存在的镜头抖动无法实现缺陷尺寸准确测量、镜头易被转动部件卡入间隙内等缺点，提供一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装及方法，该工装及方法简单易操作，使用仿形式透明支撑结合可自动移动式套管设计，替代手持***管操作，避免镜头抖动，可由单人完成孔窥，极大地提高孔窥效率。同时采用可更换式单/双套管设计，支持同时进行荧光或着色渗透+孔窥操作。另外，设置***管伸入距离显示及超限锁定功能，有效避免在转子盘车过程中镜头卡入部件间隙内的风险，可保证在环形燃烧室燃气轮机临停或小修期间进行透平叶片高效、可靠、安全的孔窥检查。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，包括外支架、内行程机构、转向臂、套管夹具；外支架位于工装***，内部与内行程机构前后端相连，转向臂位于内行程机构侧面，与内行程机构滑块相连，套管夹具与转向臂末端相连。
本发明进一步的改进在于，外支架包括上仿形体、上端面、侧臂、下端面、下仿形体，上端面与下端面通过侧臂相连，上仿形体与上端面相连，下仿形体与下端面相连，上仿形体和下仿形体为采用仿形设计的可压缩材料，与环形燃烧室内外壁面仿形耦合。侧臂为左右两臂设计，为X型收弧结构。
本发明进一步的改进在于，内行程机构为直线模组结构，包括上基座、丝杠、后基座、导轨、滑块、联轴器、电机、下基座，上基座与外支架上端面相连，下基座与外支架下端面相连，导轨与后基座相连，丝杠一端与上基座相连，一端与联轴器相连，联轴器的另一端与电机相连，电机固定于下基座上。
本发明进一步的改进在于，转向臂为两自由度转向并带自预紧卡扣设计，包括X轴臂、Z轴臂、第1卡套、第2卡套、第1齿轮、第2齿轮，其中X轴臂一端与第1齿轮相连，内嵌于第1卡套中，X轴臂另一端与第2卡套相连，Z轴臂一端与第2齿轮相连，内嵌于第2卡套中。
本发明进一步的改进在于，套管夹具为伸入距离计数及超量锁紧设计，包括空心套、***、锁紧器，其中空心套与Z轴臂另一端相连，内部用于穿入套管，***位于空心套侧壁，锁紧器位于***内部，***预留外接距离数显表端口。
本发明进一步的改进在于，外支架、内行程机构、转向臂、套管夹具等部件均采用透明设计。
本发明进一步的改进在于，套管夹具中空心套可为单筒套独立结构，也可为双筒套并联结构，套管为铝塑套管。
一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查方法，该方法基于所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，包括：
将工装置于环形燃烧室出口段，部分嵌入第1级透平静叶流道内部。将内窥镜***管穿入套管中，将套管穿入套管夹具空心套中；
依据所需检测部位不断推动套管，同时可手动调节X轴臂、Z轴臂，实现双自由度转向，另可启动内行程机构，实现套管Z轴方向自动移动；
可通过固定位置并结合转子盘车实现透平第1级动叶片孔窥检查，也可通过拿出工装，放入下一个静叶流道内重复上述操作，逐一完成整圈透平叶片(可包括透平第1级动静叶、透平第2级静叶等)的孔窥检查。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装及方法，使用仿形式透明支撑结合可自动移动式套管设计，替代手持***管操作，避免镜头抖动，可由单人完成孔窥，极大地提高孔窥效率。同时采用可更换式单/双套管设计，支持同时进行荧光或着色渗透+孔窥操作。另外，设置***管伸入距离显示及超限锁定功能，有效避免在转子盘车过程中镜头卡入部件间隙内的风险，可极大地改善带环形燃烧室燃气轮机透平叶片孔窥检查的复杂性和可靠性，保证机组的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装前视图。
图2是本发明一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装局部视图。
图3是本发明一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装局部视图。
图4是本发明一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装后视图。
附图标记说明：
1、外支架，2、内行程机构，3、转向臂，4、套管夹具；
101、上仿形体，102、上端面，103、下端面，104、下仿形体，105、侧臂；201、上基座，202、丝杠，203、后基座，204、导轨，205、滑块，206、联轴器，207、电机，208、下基座；301、X轴臂，302、Z轴臂，303、第1卡套，304、第2卡套，305、第1齿轮，306、第2齿轮；401、空心套，402、***，403、锁紧器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合参照附图，对本发明进一步详细说明。
参照附图1、附图2、附图3和附图4，本发明提供的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，包括外支架1、内行程机构2、转向臂3、套管夹具4；外支架1位于工装***，内部与内行程机构2前后端相连，转向臂3位于内行程机构2侧面，与内行程机构2滑块205相连，套管夹具4与转向臂3末端相连。
外支架1包括上仿形体101、上端面102、侧臂105、下端面103、下仿形体104，上端面102与下端面103通过侧臂105相连，上仿形体101与上端面102相连，下仿形体104与下端面103相连，上仿形体101和下仿形体104为采用仿形设计的可压缩材料，与环形燃烧室内外壁面仿形耦合，可实现工装与环形燃烧室精密贴合，保证孔窥检查过程中工装稳定不晃动。侧臂105为左右两臂设计，为X型收弧结构，收弧设计为套管提供了更大的移动空间，不影响套管的侧向大幅度移动，确保孔窥检查的覆盖范围。
内行程机构2为直线模组结构，包括上基座201、丝杠202、后基座203、导轨204、滑块205、联轴器206、电机207、下基座208，上基座201与外支架1上端面102相连，下基座208与外支架1下端面103相连，导轨204与后基座203相连，丝杠202一端与上基座201相连，一端与联轴器206相连，联轴器206的另一端与电机207相连，电机207固定于下基座208上，直线模组结构可实现内窥镜套管的纵向自动化移动，并可实时记录纵向行程数据，便于孔窥检查时重点部位的位置复现性。同时也支持手动移动滑块204结构，保证现场孔窥检查时的纵向行程方式灵活性。
转向臂3为两自由度转向并带自预紧卡扣设计，包括X轴臂301、Z轴臂302、第1卡套303、第2卡套304、第1齿轮305、第2齿轮306，其中X轴臂301一端与第1齿轮305相连，内嵌于第1卡套303中，X轴臂301另一端与第2卡套304相连，Z轴臂302一端与第2齿轮306相连，内嵌于第2卡套304中。该设计可实现X轴臂301沿Z轴转动，Z轴臂302沿X轴转动，第1卡套303和第2卡套304内采用齿轮自预紧设计，静置状态时可实现轴臂固定不动状态，手动加一定力度旋转轴臂即可松脱卡扣实现轴臂旋转，松开后即可自行卡死，复原固定状态，确保现场孔窥检查时轴臂带动套管的自由转动，可同时确保检查的可达性和镜头的稳定性。
套管夹具4为伸入距离计数及超量锁紧设计，包括空心套401、***402、锁紧器403，其中空心套401与Z轴臂302另一端相连，内部用于穿入套管，***402位于空心套401侧壁，锁紧器403位于***402内部，***402预留外接距离数显表端口。伸入距离设计可实现***管伸入长度统计并连接数显表显示实时距离值，超量锁紧设计可在伸入距离超过限值时自动对***管进行锁紧，上述两功能可在一定程度上降低***管伸入太长后导致镜头卡入部件间隙内的风险。
外支架1、内行程机构2、转向臂3、套管夹具4等部件均采用透明设计。透明设计避免工装对检查视线阻挡，确保***管在检查范围内的视野清晰可见。
套管夹具4中空心套401可为单筒套独立结构，也可为双筒套并联结构，套管为铝塑套管。双筒设计支持同时进行两个***管作业或者进行荧光/着色渗透+孔窥检查作业，提高检查效率及检查方法多样性。
一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查方法，该方法基于所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，包括：
1、将工装置于环形燃烧室出口段，部分嵌入第1级透平静叶流道内部。将内窥镜***管穿入套管中，将套管穿入套管夹具4空心套401中；
2、依据所需检测部位不断推动套管，同时可手动调节X轴臂301、Z轴臂302，实现双自由度转向，另可启动内行程机构2，实现套管Z轴方向自动移动；
3、可通过固定位置并结合转子盘车实现透平第1级动叶片孔窥检查，也可通过拿出工装，放入下一个静叶流道内重复上述操作，逐一完成整圈透平叶片(可包括透平第1级动静叶、透平第2级静叶等)的孔窥检查。
上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，包括：
外支架(1)，所述外支架(1)位于工装***；
内行程机构(2)，所述内行程机构(2)上可滑动地设置有滑块(205)，内行程机构(2)前后两端连接于所述外支架(1)的内部；
转向臂(3)、所述转向臂(3)位于所述内行程机构(2)侧面，且所述转向臂(3)连接于所述滑块(205)；
套管夹具(4)，所述套管夹具(4)与所述转向臂(3)的末端相连。
2.根据权利要求1所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述外支架(1)包括上仿形体(101)、上端面(102)、侧臂(105)、下端面(103)、下仿形体(104)；
所述上端面(102)与所述下端面(103)通过所述侧臂(105)相连，所述上仿形体(101)与所述上端面(102)相连，所述下仿形体(104)与所述下端面(103)相连，所述上仿形体(101)和所述下仿形体(104)为采用仿形设计的可压缩材料，与环形燃烧室内外壁面仿形耦合。
3.根据权利要求2所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述侧臂(105)为左右两臂设计，为X型收弧结构。
4.根据权利要求1所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述内行程机构(2)为直线模组结构，所述内行程机构(2)包括上基座(201)、丝杠(202)、后基座(203)、导轨(204)、滑块(205)、联轴器(206)、电机(207)、下基座(208)；
所述上基座(201)与所述外支架(1)的上端面(102)相连，所述下基座(208)与所述外支架(1)的下端面(103)相连，所述导轨(204)与所述后基座(203)相连，所述丝杠(202)的一端与所述上基座(201)相连，所述丝杠(202)的另一端与所述联轴器(206)的一端相连，所述联轴器(206)的另一端与所述电机(207)相连，所述电机(207)固定于所述下基座(208)上。
5.根据权利要求1所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述转向臂(3)为两自由度转向并带自预紧卡扣设计，包括X轴臂(301)、Z轴臂(302)、第1卡套(303)、第2卡套(304)、第1齿轮(305)、第2齿轮(306)；
其中，所述X轴臂(301)的一端与所述第1齿轮(305)相连，所述X轴臂(301)内嵌于所述第1卡套(303)中，所述X轴臂(301)的另一端与所述第2卡套(304)相连；
所述Z轴臂(302)的一端与所述第2齿轮(306)相连，内嵌于第2卡套(304)中。
6.根据权利要求5所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述套管夹具(4)为伸入距离计数及超量锁紧设计，包括空心套(401)、***(402)、锁紧器(403)；
其中，所述空心套(401)与所述Z轴臂(302)另一端相连，所述空心套(401)内部用于穿入套管；
所述***(402)位于所述空心套(401)侧壁，所述锁紧器(403)位于所述***(402)内部；
所述***(402)预留外接距离数显表端口。
7.根据权利要求6所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述套管夹具(4)中的所述空心套(401)为单筒套独立结构，套管为铝塑套管。
8.根据权利要求6所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述套管夹具(4)中的所述空心套(401)为双筒套并联结构，套管为铝塑套管。
9.根据权利要求1所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，其特征在于，所述外支架(1)、所述内行程机构(2)、所述转向臂(3)和所述套管夹具(4)均采用透明的设计结构。
10.一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-9 中任一项所述的一种环形燃烧室燃机透平叶片孔窥检查辅助工装，所述方法包括：
将工装置于环形燃烧室出口段，部分嵌入第1级透平静叶流道内部；
将内窥镜***管穿入套管中，将套管穿入套管夹具(4)空心套中(401)；
依据所需检测部位不断推动套管，同时可手动调节X轴臂(301)、Z轴臂(302)，实现双自由度转向，另可启动内行程机构(2)，实现套管Z轴方向自动移动；
可通过固定位置并结合转子盘车实现透平第1级动叶片孔窥检查，也可通过拿出工装，放入下一个静叶流道内重复上述操作，逐一完成整圈透平叶片(可包括透平第1级动静叶、透平第2级静叶等)的孔窥检查。
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