应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置及其测试方法与流程

专利2022-05-09  2


本发明属于金属合金铸造应用技术领域,具体涉及应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置及其测试方法。



背景技术:

2016年底,我国火力发电量占比约70%,火电总装机容量比例占60%,截止到今年7月底超临界机组101台;截至2015年底,我国天然气发电装机容量已达6637万千瓦;2016年天然气发电比例将达到33%,首次超过煤电比例(预计32%)。美国页岩气革命又取得了新的阶段性成果,新能源超常规发展,局部占比过大,发电装机整体过剩,用电负荷增长趋缓,超临界火电机组参与深度调峰提上日程,在强调火电和气电高效、清洁的同时,更加注重安全、灵活性。

国家科技部863先进能源技术领域计划燃气轮机重大专项课题之一——r0110重型燃气轮机设计与研制项目于2002年10月正式立项,经过10年努力,已经取得突破性进展。2013年11月29日,r0110重型燃气轮机在中海油深圳电力有限公司完成168小时联合循环试验运行考核,截至29日10时,联合循环试验燃机累计运行209小时20分,汽机累计运行187小时57分,机组各项性能指标完全达到设计要求。

我国自主研制的r0110重型燃气轮机性能也只能算e级 (最高温度在1200˚c-1300˚c之间),落后h级燃机1代半(e级->f级->h级,h级最高可达1600˚c以上),f级燃机制造引进多年,却仍不掌握热端部件和控制系统等关键技术,更谈不上与国外同台竞争。

国内重型燃机的设计、材料、制造、工艺等方面,尤其是温度超过1400˚c以上的f级、h级等燃机和国际先进水平还有不小差距,一些设计过程中的高温结构和部件的损伤和失效机理在理论上还没有完全掌握,还无法用于对重型燃机部件的设计的指导。

自2003年我国第一捆23台重型燃气轮机联合循环电站设备国际招标项目启动以来,f级燃机在国内已有10多年的运行经验。机组设计和运行工况的差异,就会造成燃机的事故和非计划停机,如近些年来我国南方使用燃机参与电网调峰运行,事故率和寿命损耗大大超过设计值,同时由于调峰和日启停运行,复杂环境下高温低周疲劳、蠕变高温造成裂纹萌生、发展,最后形成事故。

电站高温部件存在上述问题的主要原因是叶片、转子、弯管等部件,在多轴载荷下的疲劳蠕变损伤机理还有待进一步研究,复合疲劳寿命模型验证试验还没有进行,同时多场载荷/环境作用下关键高温合金结构强度、寿命预测方法和分析还有待进行。

因此,基于上述问题,本发明提供应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置及其测试方法。



技术实现要素:

发明目的:本发明的目的是提供应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置及其测试方法,其整体结构设计合理,便于对动叶片进行真实的弯扭测试,对动叶片进行结构强度和复合疲劳寿命模型验证的处理,完成寿命预测和分析,提高电站汽轮机作业的安全性。

技术方案:本发明的一方面提供应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,由支撑框架组件,及与支撑框架组件相配合使用的侧压紧限位组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件相配合使用的旋转组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件、旋转组件相配合使用的监测组件组成;所述支撑框架组件,包括底座,及设置在底座一面的若干个底座固定螺孔,及设置在底座另一面的电机安装座,及设置在底座一端端面的竖支撑板,及设置在竖支撑板一端侧壁的横支撑板,及设置在横支撑板内的气缸通孔;所述侧压紧限位组件,包括设置在竖支撑板一端端面的气缸安装座,及安装在气缸安装座上的竖气缸,及设置在竖气缸一端的固定板安装座,及设置在固定板安装座上的固定板,及设置在固定板一面的横气缸,及设置在横气缸一端的压紧杆;所述旋转组件,包括设置在电机安装座上的电机,及设置在电机上的固定块,及设置在固定块上且贯穿气缸通孔的调节气缸,及设置在调节气缸上的连接座,及与连接座连接的旋转块,及设置在旋转块一面的动叶片安装座,及设置在动叶片安装座一面的弧形安装卡槽,及设置在旋转块外壁的限位块,及设置在限位块一面内的限位凹槽;所述监测组件,包括设置在横支撑板一端端面的竖固定块,及设置在竖固定块一面内的竖固定块凹槽,及设置在竖固定块凹槽内的传感器支撑块,及设置在传感器支撑块一面的压力传感器,及两端分别位于限位凹槽、竖固定块凹槽内的横压杆。

本技术方案的,所述应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,还包括设置在压紧杆一端端面的圆形接触块,及设置在横压杆一端且位于限位凹槽内的辅助圆形接触块,其中,限位凹槽设置为斜形坡面结构。

本技术方案的,所述应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,还包括设置在横支撑板一面的圆形限位凹槽,及设置在旋转块底面且与圆形限位凹槽相配合使用的限位凸起,其中,限位凸起可设置为多个圆柱形结构或多个弧形板结构或圆形中空结构。

本技术方案的,所述应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,还包括设置在传感器支撑块一面的凹槽,其中,压力传感器设置在凹槽内,及与压力传感器连接的弹簧,及与凹槽相配合使用的横限位柱,及设置在横限位柱一面内的弹簧限位凹槽,弹簧的一端位于弹簧限位凹槽内,及设置在横限位柱一端的圆形连接圈,及设置在圆形连接圈一面且与横压杆相配合使用的圆形连接圈凹槽。

本技术方案的,所述传感器支撑块的尺寸小于竖固定块凹槽的尺寸,横限位柱的尺寸小于凹槽的尺寸,圆形连接圈的尺寸大于凹槽的尺寸。

本技术方案的,所述限位凸起的尺寸小于圆形限位凹槽的尺寸。

本技术方案的,所述应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,还包括设置在竖固定块另一面内的竖固定块横螺孔,及贯穿竖固定块横螺孔且与传感器支撑块接触的横螺栓,及设置在横螺栓上的锁紧螺母。

本发明的另一方面提供应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置的测试方法,包括以下步骤,步骤1,将待测试动叶片的一端卡入动叶片安装座一面的弧形安装卡槽内。步骤2、然后控制竖气缸的升/降,联动固定板安装座上的固定板将与横气缸连接的压紧杆调节到待测试动叶片一侧,此时压紧杆一端的圆形接触块与待测试动叶片外壁接触。步骤3、再启动电机,电机联动固定块、调节气缸、连接座、旋转块旋转,旋转块联动动叶片安装座传动弧形安装卡槽内待测试动叶片旋转,此时位于限位凹槽内的辅助圆形接触块、横压杆受限位凹槽挤压向一端运动,并给与压力传感器施加压力,压力传感器将数据信息发送至监控模拟器。

本技术方案的,所述测试方法,还包括设置在待测试动叶片外壁贴装柔性弯曲度传感器,柔性弯曲度传感器的数据信息发送至监控模拟器。

本技术方案的,所述测试方法,还包括设置在竖固定块另一面内的竖固定块横螺孔,及贯穿竖固定块横螺孔且与传感器支撑块接触的横螺栓,及设置在横螺栓上的锁紧螺母,用于对活动设置在竖固定块凹槽内的传感器支撑块位置进行水平调整。

与现有技术相比,本发明的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置及其测试方法的有益效果在于:1、其整体结构设计合理,便于对动叶片进行真实的弯扭测试,对动叶片进行结构强度和复合疲劳寿命模型验证的处理,完成寿命预测和分析,提高电站汽轮机作业的安全性;2、可对动叶片的生产制作进行辅助测试分析处理。

附图说明

图1是本发明的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置的结构示意图;

图2是本发明的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置的动叶片安装座、弧形安装卡槽的俯视结构示意图;

图3是本发明的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置的旋转块、限位块、限位凹槽等的俯视结构示意图;

图4是本发明的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置的传感器支撑块、凹槽、压力传感器、弹簧等的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明。

实施例一

如图1、图2和图3所示的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,由支撑框架组件,及与支撑框架组件相配合使用的侧压紧限位组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件相配合使用的旋转组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件、旋转组件相配合使用的监测组件组成;所述支撑框架组件,包括底座1,及设置在底座1一面的若干个底座固定螺孔2,及设置在底座1另一面的电机安装座3,及设置在底座1一端端面的竖支撑板6,及设置在竖支撑板6一端侧壁的横支撑板14,及设置在横支撑板14内的气缸通孔15;所述侧压紧限位组件,包括设置在竖支撑板6一端端面的气缸安装座7,及安装在气缸安装座7上的竖气缸8,及设置在竖气缸8一端的固定板安装座9,及设置在固定板安装座9上的固定板10,及设置在固定板10一面的横气缸11,及设置在横气缸11一端的压紧杆12;所述旋转组件,包括设置在电机安装座3上的电机4,及设置在电机4上的固定块5,及设置在固定块5上且贯穿气缸通孔15的调节气缸16,及设置在调节气缸16上的连接座17,及与连接座17连接的旋转块20,及设置在旋转块20一面的动叶片安装座18,及设置在动叶片安装座18一面的弧形安装卡槽19,及设置在旋转块20外壁的限位块21,及设置在限位块21一面内的限位凹槽22;所述监测组件,包括设置在横支撑板14一端端面的竖固定块23,及设置在竖固定块23一面内的竖固定块凹槽24,及设置在竖固定块凹槽24内的传感器支撑块28,及设置在传感器支撑块28一面的压力传感器29,及两端分别位于限位凹槽22、竖固定块凹槽24内的横压杆30。

实施例二

如图1、图2和图3所示的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,由支撑框架组件,及与支撑框架组件相配合使用的侧压紧限位组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件相配合使用的旋转组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件、旋转组件相配合使用的监测组件组成;所述支撑框架组件,包括底座1,及设置在底座1一面的若干个底座固定螺孔2,及设置在底座1另一面的电机安装座3,及设置在底座1一端端面的竖支撑板6,及设置在竖支撑板6一端侧壁的横支撑板14,及设置在横支撑板14内的气缸通孔15;所述侧压紧限位组件,包括设置在竖支撑板6一端端面的气缸安装座7,及安装在气缸安装座7上的竖气缸8,及设置在竖气缸8一端的固定板安装座9,及设置在固定板安装座9上的固定板10,及设置在固定板10一面的横气缸11,及设置在横气缸11一端的压紧杆12;所述旋转组件,包括设置在电机安装座3上的电机4,及设置在电机4上的固定块5,及设置在固定块5上且贯穿气缸通孔15的调节气缸16,及设置在调节气缸16上的连接座17,及与连接座17连接的旋转块20,及设置在旋转块20一面的动叶片安装座18,及设置在动叶片安装座18一面的弧形安装卡槽19,及设置在旋转块20外壁的限位块21,及设置在限位块21一面内的限位凹槽22;所述监测组件,包括设置在横支撑板14一端端面的竖固定块23,及设置在竖固定块23一面内的竖固定块凹槽24,及设置在竖固定块凹槽24内的传感器支撑块28,及设置在传感器支撑块28一面的压力传感器29,及两端分别位于限位凹槽22、竖固定块凹槽24内的横压杆30,及设置在压紧杆12一端端面的圆形接触块13,及设置在横压杆30一端且位于限位凹槽22内的辅助圆形接触块31,其中,限位凹槽22设置为斜形坡面结构。

实施例三

如图1、图2和图3所示的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,由支撑框架组件,及与支撑框架组件相配合使用的侧压紧限位组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件相配合使用的旋转组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件、旋转组件相配合使用的监测组件组成;所述支撑框架组件,包括底座1,及设置在底座1一面的若干个底座固定螺孔2,及设置在底座1另一面的电机安装座3,及设置在底座1一端端面的竖支撑板6,及设置在竖支撑板6一端侧壁的横支撑板14,及设置在横支撑板14内的气缸通孔15;所述侧压紧限位组件,包括设置在竖支撑板6一端端面的气缸安装座7,及安装在气缸安装座7上的竖气缸8,及设置在竖气缸8一端的固定板安装座9,及设置在固定板安装座9上的固定板10,及设置在固定板10一面的横气缸11,及设置在横气缸11一端的压紧杆12;所述旋转组件,包括设置在电机安装座3上的电机4,及设置在电机4上的固定块5,及设置在固定块5上且贯穿气缸通孔15的调节气缸16,及设置在调节气缸16上的连接座17,及与连接座17连接的旋转块20,及设置在旋转块20一面的动叶片安装座18,及设置在动叶片安装座18一面的弧形安装卡槽19,及设置在旋转块20外壁的限位块21,及设置在限位块21一面内的限位凹槽22;所述监测组件,包括设置在横支撑板14一端端面的竖固定块23,及设置在竖固定块23一面内的竖固定块凹槽24,及设置在竖固定块凹槽24内的传感器支撑块28,及设置在传感器支撑块28一面的压力传感器29,及两端分别位于限位凹槽22、竖固定块凹槽24内的横压杆30,及设置在压紧杆12一端端面的圆形接触块13,及设置在横压杆30一端且位于限位凹槽22内的辅助圆形接触块31,其中,限位凹槽22设置为斜形坡面结构,及设置在横支撑板14一面的圆形限位凹槽39,及设置在旋转块20底面且与圆形限位凹槽39相配合使用的限位凸起36,其中,限位凸起36可设置为多个圆柱形结构或多个弧形板结构或圆形中空结构。

实施例四

如图1、图2、图3和图4所示的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,由支撑框架组件,及与支撑框架组件相配合使用的侧压紧限位组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件相配合使用的旋转组件,及与支撑框架组件、侧压紧限位组件、旋转组件相配合使用的监测组件组成;所述支撑框架组件,包括底座1,及设置在底座1一面的若干个底座固定螺孔2,及设置在底座1另一面的电机安装座3,及设置在底座1一端端面的竖支撑板6,及设置在竖支撑板6一端侧壁的横支撑板14,及设置在横支撑板14内的气缸通孔15;所述侧压紧限位组件,包括设置在竖支撑板6一端端面的气缸安装座7,及安装在气缸安装座7上的竖气缸8,及设置在竖气缸8一端的固定板安装座9,及设置在固定板安装座9上的固定板10,及设置在固定板10一面的横气缸11,及设置在横气缸11一端的压紧杆12;所述旋转组件,包括设置在电机安装座3上的电机4,及设置在电机4上的固定块5,及设置在固定块5上且贯穿气缸通孔15的调节气缸16,及设置在调节气缸16上的连接座17,及与连接座17连接的旋转块20,及设置在旋转块20一面的动叶片安装座18,及设置在动叶片安装座18一面的弧形安装卡槽19,及设置在旋转块20外壁的限位块21,及设置在限位块21一面内的限位凹槽22;所述监测组件,包括设置在横支撑板14一端端面的竖固定块23,及设置在竖固定块23一面内的竖固定块凹槽24,及设置在竖固定块凹槽24内的传感器支撑块28,及设置在传感器支撑块28一面的压力传感器29,及两端分别位于限位凹槽22、竖固定块凹槽24内的横压杆30,及设置在压紧杆12一端端面的圆形接触块13,及设置在横压杆30一端且位于限位凹槽22内的辅助圆形接触块31,其中,限位凹槽22设置为斜形坡面结构,及设置在横支撑板14一面的圆形限位凹槽39,及设置在旋转块20底面且与圆形限位凹槽39相配合使用的限位凸起36,其中,限位凸起36可设置为多个圆柱形结构或多个弧形板结构或圆形中空结构,及设置在传感器支撑块28一面的凹槽32,其中,压力传感器29设置在凹槽32内,及与压力传感器29连接的弹簧33,及与凹槽32相配合使用的横限位柱34,及设置在横限位柱34一面内的弹簧限位凹槽35,弹簧33的一端位于弹簧限位凹槽35内,及设置在横限位柱34一端的圆形连接圈37,及设置在圆形连接圈37一面且与横压杆30相配合使用的圆形连接圈凹槽38。

本结构实施例一或实施例二或实施例三或实施例四的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,所述传感器支撑块28的尺寸小于竖固定块凹槽24的尺寸,横限位柱34的尺寸小于凹槽32的尺寸,圆形连接圈37的尺寸大于凹槽32的尺寸;所述限位凸起36的尺寸小于圆形限位凹槽39的尺寸。

本结构实施例一或实施例二或实施例三或实施例四的应用于电站汽轮机动叶片的弯扭测试装置,还包括设置在竖固定块23另一面内的竖固定块横螺孔25,及贯穿竖固定块横螺孔25且与传感器支撑块28接触的横螺栓26,及设置在横螺栓26上的锁紧螺母27,用于对活动设置在竖固定块凹槽24内的传感器支撑块28位置进行水平调整。

具体为,弯扭测试时,首先将待测试动叶片的一端卡入动叶片安装座18一面的弧形安装卡槽19内,然后控制竖气缸8的升/降,联动固定板安装座9上的固定板10将与横气缸11连接的压紧杆12调节到待测试动叶片一侧,此时压紧杆12一端的圆形接触块13与待测试动叶片外壁接触,再启动电机4,电机4联动固定块5、调节气缸16、连接座17、旋转块20旋转,旋转块20联动动叶片安装座18传动弧形安装卡槽19内待测试动叶片旋转,此时位于限位凹槽22内的辅助圆形接触块31、横压杆30受限位凹槽22挤压向一端运动,并给与压力传感器29施加压力,压力传感器29将数据信息发送至监控模拟器(图中均未标出)。

同时,为了达到更佳的测试效果,可在待测试动叶片外壁贴装柔性弯曲度传感器40,柔性弯曲度传感器40的数据信息发送至监控模拟器(图中均未标出)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

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