[发明专利]汽轮机叶片称重装置及基于蚁群算法的汽轮机叶片排序方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机叶片称重装置及利用该称重装置进行汽轮机叶片排序的方法。

背景技术

汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械功的一种旋转式原动机，叶轮是汽轮机转动部分中的重要部件。叶轮一个级别叶片安装后的残余不平衡量，是构成级轴系振动的主要因素之一，是影响稳定运行的安全隐患，必须予以重视。一个级别的所有叶片在制造质量和设计质量会存在一定的偏差，这是造成级安装后有残余不平衡量的主要因素。因此叶轮在装配之前必须逐个称量叶片的力矩，并优化叶片的排列顺序，以尽量降低装配后的叶轮残余不平衡量。

目前，力矩称量方式一般是采用两台电子秤来逐片称量叶片的叶根重量及叶顶重量，用米尺来测量电子秤之间的距离，然后计算出每片叶片的力矩，再根据配对对称的原理确定叶片安装顺序；采用电子秤和米尺的精度低，原始数据的精度有限，计算出来的力矩精度自然也有限；称量后计算所得的力矩都是相对于某个测量点的相对力矩，无法保证同一叶轮的每片叶片和测量点的相对位置一致，从而会给排序过程引入误差；即便是同一个叶片，反复测量也可能由于称量位置的变化计算出不同的力矩结果。

现有的配对对称法仅仅是根据矢量求和的原理，按照叶片力矩大小排序，依次相对安放，上述方法收敛性差，仅适用于叶片彼此力矩相差很小的情况，如果叶片彼此力矩相差稍大一些，该算法便较难将叶轮参与不平衡量控制在限定范围内。

综上，采用电子秤和米尺对汽轮机叶片称重存在称量精度低、无法保证同一叶轮的每片叶片和测量点的相对位置一致以及现有的汽轮机叶片排序方法收敛性差。

发明内容

本发明为解决采用现有的称重装置称量精度低、无法保证同一叶轮的每片叶片和测量点的相对位置一致以及现有的汽轮机叶片排序方法收敛性差的问题，进而提供一种汽轮机叶片称重装置及基于蚁群算法的汽轮机叶片排序方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的汽轮机叶片称重装置包括工作台、托盘、托盘架、支撑架、限位挡板、台板、锥齿轮升降机、第一钢板、第二钢板、两根导轨、两个桥式称重传感器、两个可调位紧定手柄、两个限位块和多个滑块，所述台板安装在工作台的上端面上，所述两根导轨沿工作台的长度方向平行设置在台板的上端面上，所述第一钢板的下端面通过滑块安装在两根导轨上，所述第一钢板上端面的中部设有凸台，两个桥式称重传感器中的一个传感器水平设置且一端固装在凸台上，所述锥齿轮升降机固装在所述传感器另一端的上端面上，所述托盘架固装在锥齿轮升降机的上端面上，所述托盘位于托盘架的上端面上，所述第二钢板的下端面通过滑块安装在两根导轨上，所述支撑架通过两个桥式称重传感器中的余下的一个固装在第二钢板的上端面上，所述限位挡板固装在台板一端的上端面上，所述限位挡板与支撑架位于台板的同一端上，每块钢板的下端面上固装有一个限位块，每个限位块上安装有一个可调位紧定手柄，每个限位块通过对应的可调位紧定手柄锁紧在导轨上，所述工作台上沿工作台的长度方向开有凹槽。

本发明的基于蚁群算法的汽轮机叶片排序方法是按着以下步骤实现的：

步骤A、称量叶片：将所述汽轮机叶片称重装置的锥齿轮升降机和支撑架沿导轨滑动，使锥齿轮升降机与汽轮机叶顶的位置对应，支撑架与汽轮机叶根的位置对应，采用光栅尺测得汽轮机叶根与限位挡板之间的距离和汽轮机叶顶与限位挡板之间的距离，通过压力传感器读取叶根重量和叶顶重量；

步骤B、求得汽轮机叶轮圆心的理论力矩：

根据力学原理求得汽轮机叶片的重心到限位挡板的距离：

L＝(N₁·L₁+N₂·L)/(N₁+N₂)    (1)

汽轮机叶片相对于叶轮圆心的理论力矩大小：

M＝(N₁+N₂)·(L+R)＝m·r    (2)

其中N1为叶根重量；N2为叶顶重量；L由公式(1)可求得；R为汽轮机叶轮半径；

步骤C、当考虑叶根到中心距离和叶片安装角度时，求得汽轮机叶片相对于叶轮圆心的实际力矩：