對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法
【專利摘要】對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法。本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量測(cè)試方法，包括以下具體步驟：1）將旋轉(zhuǎn)部件上待測(cè)量的孔或間隙密封，進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，測(cè)量不同工況下、流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量，得到流量曲線；2）將上述旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的密封解除，再進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，測(cè)量與步驟1）相同工況下、流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量，得到流量曲線；3）根據(jù)兩次試驗(yàn)得到的流量曲線對(duì)應(yīng)相同工況進(jìn)行插值換算、擬合得到流量差曲線，即為對(duì)應(yīng)工況下流過該旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的流量曲線。根據(jù)本發(fā)明方法得到的流量曲線，有效地選取到葉輪平衡孔尺寸、樅樹形葉根間隙大小等零部件參數(shù)，利于透平機(jī)的有效設(shè)計(jì)、選材和制造。
【專利說明】對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流量測(cè)量領(lǐng)域，具體是對(duì)汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等透平機(jī)的葉輪平衡孔、動(dòng)葉葉根安裝間隙等旋轉(zhuǎn)部件孔或間隙的流量試驗(yàn)研究。

【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件上的隔板汽封、動(dòng)葉根部徑向汽封、葉輪平衡孔和揪樹形動(dòng)葉葉根安裝間隙的流量系數(shù)是否選取正確、影響到各結(jié)構(gòu)之間的流量平衡，從而影響到葉輪平衡孔的尺寸、動(dòng)葉葉根安裝間隙的選取，影響到汽輪機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)子軸向推力和效率計(jì)算的準(zhǔn)確性。
[0003]目前，對(duì)上述透平機(jī)上的小間隙流量的研究手段主要包括數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)兩種。數(shù)值計(jì)算過程中，計(jì)算模型的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響較大，且對(duì)于復(fù)雜形式的葉根進(jìn)行計(jì)算、其數(shù)學(xué)模型的建立較為困難。因此，即使進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，還需要通過試驗(yàn)驗(yàn)證其計(jì)算結(jié)果是否與實(shí)際相符，并通過試驗(yàn)結(jié)果不斷修正計(jì)算模型，使計(jì)算更加準(zhǔn)確。
[0004]現(xiàn)有針對(duì)透平機(jī)流量參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)，一般只對(duì)上述汽封間隙等動(dòng)靜間隙或靜止件之的間隙進(jìn)行流量測(cè)試。因?yàn)橥钙綑C(jī)旋轉(zhuǎn)部件上孔或間隙的流量不是單一存在的，往往和動(dòng)靜之間的間隙流量混合在一起、無法單獨(dú)分辨出來，所以無法單獨(dú)對(duì)旋轉(zhuǎn)部件上的孔或間隙進(jìn)行測(cè)量。因此，國(guó)內(nèi)外尚未有透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量進(jìn)行測(cè)量的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:設(shè)計(jì)一種旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量測(cè)試方法，精確測(cè)量汽輪機(jī)葉輪平衡孔、動(dòng)葉葉根安裝間隙等旋轉(zhuǎn)部件孔或間隙的流量。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，包括以下具體步驟:
1)將旋轉(zhuǎn)部件上待測(cè)量的孔或間隙密封，進(jìn)行透平機(jī)流量參數(shù)測(cè)試，測(cè)量不同工況下、流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量，得到流量曲線；
2)將上述旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的密封解除，再進(jìn)行透平機(jī)流量參數(shù)測(cè)試，測(cè)量與步驟1)相同工況下、流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量，得到流量曲線；
3)根據(jù)兩次試驗(yàn)得到的流量曲線對(duì)應(yīng)相同工況進(jìn)行插值換算、擬合得到流量差曲線，即為對(duì)應(yīng)工況下流過該旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的流量曲線。
[0007]所述旋轉(zhuǎn)部件上的孔是具有規(guī)則形狀的間隙孔，如葉輪平衡孔、燃?xì)廨啓C(jī)靜動(dòng)葉氣膜冷卻孔。
[0008]所述旋轉(zhuǎn)部件上的間隙是具有不規(guī)則形狀的間隙，如動(dòng)葉葉根安裝間隙。
[0009]所述葉輪上沿軸向鉆有貫通其兩端面的螺紋孔、該螺紋孔上可拆卸連接具有外螺紋的套筒，作為葉輪平衡孔。
[0010]所述套筒有若干個(gè)，其外徑與螺紋孔一致、內(nèi)徑不同。
[0011]本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果為:
本發(fā)明利用特殊的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)和首創(chuàng)的試驗(yàn)方法，解決了【背景技術(shù)】中無法測(cè)量通過旋轉(zhuǎn)部件上的孔或間隙的流量的問題，精確得到葉輪平衡孔、動(dòng)葉葉根安裝間隙等旋轉(zhuǎn)部件上的孔或間隙的流量變化曲線。在透平機(jī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)本發(fā)明方法得到的流量曲線和旋轉(zhuǎn)部件的流量平衡方程，能夠準(zhǔn)確計(jì)算透平機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)子軸向推力和效率，有效選取葉輪平衡孔尺寸、揪樹形葉根間隙大小等零部件的個(gè)數(shù)和尺寸參數(shù)，有利于透平機(jī)的有效設(shè)計(jì)、選材和制造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為采用本發(fā)明對(duì)平衡孔流量測(cè)試時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為采用本發(fā)明對(duì)動(dòng)葉葉根間隙流量測(cè)試時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)號(hào)表示:1-隔板汽封、2-葉輪平衡孔、3-根部徑向汽封、4-葉輪、I！-動(dòng)葉葉根安裝間隙、？0-進(jìn)口處的流量總壓強(qiáng)、10-進(jìn)口處的流量總溫度、？1~隔板汽封前的流量壓強(qiáng)、11-隔板汽封前的流量溫度、隔板汽封后的流量壓強(qiáng)、12-隔板汽封后的流量溫度、？3-旋轉(zhuǎn)部件后的流量壓強(qiáng)、13-旋轉(zhuǎn)部件后的流量溫度、隔板汽封流量、(^2-根部徑向汽封流量、63-葉輪平衡孔流量、64-動(dòng)葉葉根安裝間隙流量。

【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1、2所示，透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙包括有:葉輪平衡孔2、燃?xì)廨啓C(jī)靜動(dòng)葉氣膜冷卻孔等具有規(guī)則形狀的間隙孔，和動(dòng)葉葉根安裝間隙11等具有不規(guī)則形狀的間隙。要測(cè)試上述旋轉(zhuǎn)部件上的孔或間隙的流量，就必須將該部分的流量從旋轉(zhuǎn)部件的總漏氣量中分離開來。在進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙、隔板汽封1和根部徑向汽封3組合在一起模擬實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，測(cè)量各間隙在不同工況下的流量系數(shù)，從而接近于實(shí)際工作狀態(tài)。
[0014]對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，包括以下具體步驟:
1)將旋轉(zhuǎn)部件上待測(cè)量的孔或間隙密封，進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，測(cè)量不同工況下、流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量，得到流量曲線；
2)將上述旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的密封解除，再進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，測(cè)量與步驟1)相同工況下、流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量，得到流量曲線；
3)根據(jù)兩次試驗(yàn)得到的流量曲線對(duì)應(yīng)相同工況進(jìn)行插值換算、擬合得到流量差曲線，即為對(duì)應(yīng)工況下流過該旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的流量曲線。
[0015]實(shí)施例一
如圖1所示，以透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件上的葉輪平衡孔2為例，具體說明本發(fā)明對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，試驗(yàn)分兩步進(jìn)行:
一、使用可拆卸的部件(如密封膠等)將葉輪平衡孔2密封，這樣在透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)中，氣流僅從隔板汽封1間隙和根部徑向汽封3間隙流出。進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，調(diào)節(jié)試驗(yàn)參數(shù)以模擬不同工況，即調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)口處的總壓強(qiáng)？0、進(jìn)口處的總溫度丁0、隔板汽封前的壓強(qiáng)？1、隔板汽封前的溫度了1、隔板汽封后的壓強(qiáng)？2、隔板汽封后的溫度丁2、旋轉(zhuǎn)部件后的壓強(qiáng)？3和旋轉(zhuǎn)部件后的溫度！'3。并在不同工況下，實(shí)時(shí)測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件后的流量，根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的壓強(qiáng)？1和隔板汽封后的壓強(qiáng)？2的壓比、得到流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量隨壓比變化的曲線；根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的溫度丁1和隔板汽封后的溫度12的溫比、得到流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量隨溫比變化的曲線。
[0016]在葉輪平衡孔2密封有效的情況下:
步驟一實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量=根部徑向汽封流量似=隔板汽封流量以=流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量。
[0017]二、解除葉輪平衡孔2的密封，這樣在透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)中，氣流可以從隔板汽封1間隙、根部徑向汽封3間隙和葉輪平衡孔2流出。進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，調(diào)節(jié)與第一步相同的試驗(yàn)參數(shù)以模擬工況，并在不同工況下，實(shí)時(shí)測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件后的流量，根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的壓強(qiáng)和隔板汽封后的壓強(qiáng)？2的壓比、得到流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量隨壓比變化的曲線；根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的溫度II和隔板汽封后的溫度丁2的溫比、得到流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量隨溫比變化的曲線。
[0018]此時(shí):
步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量=根部徑向汽封流量似’ +葉輪平衡孔流量⑵=隔板汽封流量61’ =流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量。
[0019]當(dāng)根部徑向汽封3的齒間隙不變時(shí)，通過其的流量?jī)H與壓比有關(guān)，因此，在相同的進(jìn)、出口壓比下進(jìn)行試驗(yàn)，根部徑向汽封流量似=根部徑向汽封流量似’。因此，再根據(jù)上述步驟一和二的試驗(yàn)結(jié)果，可知:
葉輪平衡孔流量￠3 =步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量一根部徑向汽封流量似’=步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量一根部徑向汽封流量￠2 =步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量一步驟一實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量。
[0020]根據(jù)上式計(jì)算出流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量和流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量對(duì)應(yīng)相同工況時(shí)的流量差，從而得到不同工況下葉輪平衡孔2的流量63。此時(shí)，可以使用算得的葉輪平衡孔流量63、根據(jù)不同的壓比或溫比得到葉輪平衡孔流量隨壓比或溫比的變化曲線。
[0021]本【具體實(shí)施方式】中，是將步驟一和二得到的曲線進(jìn)行插值換算、擬合得到流量差曲線，即為對(duì)應(yīng)工況下流過葉輪平衡孔2的流量曲線。
[0022]在對(duì)該葉輪平衡孔2進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，還需考慮其互換性，因此設(shè)計(jì)有如下節(jié)流孔形式的特殊葉輪平衡孔2:在葉輪4上沿軸向鉆有貫通其兩端面的螺紋孔、該螺紋孔上可拆卸連接具有外螺紋的套筒，作為葉輪平衡孔2。其中:套筒有若干個(gè)，其外徑與螺紋孔一致、內(nèi)徑不同。如此，可以進(jìn)行不同直徑的葉輪平衡孔2系列試驗(yàn)，為保證隔板汽封1間隙及根部徑向汽封3的間隙不變，更換葉輪平衡孔2的套筒從葉輪4的外側(cè)(排氣側(cè))進(jìn)行。需要注意的是，旋轉(zhuǎn)部件上的其他間隙也可以設(shè)計(jì)成類似于該葉輪平衡孔2的可調(diào)結(jié)構(gòu)。
[0023]實(shí)施例二
如圖2所示，以透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件上的動(dòng)葉葉根安裝間隙I！為例，具體說明本發(fā)明對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，試驗(yàn)分兩步進(jìn)行:
一、使用可拆卸的部件(如密封膠等)將動(dòng)葉葉根安裝間隙11密封，這樣在透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)中，氣流僅從隔板汽封1間隙和根部徑向汽封3間隙流出。進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，調(diào)節(jié)試驗(yàn)參數(shù)以模擬不同工況，即調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)口處的流量總壓強(qiáng)？0、進(jìn)口處的流量總溫度10、隔板汽封前的流量壓強(qiáng)？1、隔板汽封前的流量溫度I1、隔板汽封后的流量壓強(qiáng)？2、隔板汽封后的流量溫度12、旋轉(zhuǎn)部件后的流量壓強(qiáng)？3和旋轉(zhuǎn)部件后的流量溫度丁3。并在不同工況下，實(shí)時(shí)測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件后的流量，根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的壓強(qiáng)？1和隔板汽封后的壓強(qiáng)？2的壓比、得到流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量隨壓比變化的曲線；根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的溫度II和隔板汽封后的溫度12的溫比、得到流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量隨溫比變化的曲線。
[0024]在動(dòng)葉葉根安裝間隙I！密封有效的情況下:
步驟一實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量=根部徑向汽封流量似=隔板汽封流量以=流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量。
[0025]二、解除動(dòng)葉葉根安裝間隙I！的密封，這樣在透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試試驗(yàn)中，氣流可以從隔板汽封1間隙、根部徑向汽封3間隙和動(dòng)葉葉根安裝間隙I！流出。進(jìn)行透平機(jī)流場(chǎng)參數(shù)測(cè)試，調(diào)節(jié)與第一步相同的試驗(yàn)參數(shù)以模擬工況，并在不同工況下，實(shí)時(shí)測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件后的流量，根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的壓強(qiáng)？1和隔板汽封后的壓強(qiáng)？2的壓比、得到流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量隨壓比變化的曲線；根據(jù)與其對(duì)應(yīng)的隔板汽封前的溫度II和隔板汽封后的溫度12的溫比、得到流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量隨溫比變化的曲線。
[0026]此時(shí):
步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量=根部徑向汽封流量似’ +動(dòng)葉葉根安裝間隙流量(? =隔板汽封流量以’=流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量。
[0027]當(dāng)根部徑向汽封3的齒間隙不變時(shí)，通過其的流量?jī)H與壓比有關(guān)，因此，在相同的進(jìn)、出口壓比下進(jìn)行試驗(yàn)，根部徑向汽封流量似=根部徑向汽封流量似’。因此，再根據(jù)上述步驟一和二的試驗(yàn)結(jié)果，可知:
動(dòng)葉葉根安裝間隙流量％ =步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量一根部徑向汽封流量62’ =步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量一根部徑向汽封流量似=步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量一步驟一實(shí)時(shí)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)部件后的流量。
[0028]根據(jù)上式計(jì)算出流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量和流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量對(duì)應(yīng)相同工況時(shí)的流量差，從而得到不同工況下動(dòng)葉葉根安裝間隙11的流量(?。此時(shí)，可以使用算得的動(dòng)葉葉根安裝間隙流量(?、根據(jù)不同的壓比或溫比得到葉輪平衡孔流量隨壓比或溫比的變化曲線。
[0029]本【具體實(shí)施方式】中，是將步驟一和二得到的曲線進(jìn)行插值換算、擬合得到流量差曲線，即為對(duì)應(yīng)工況下流過動(dòng)葉葉根安裝間隙11的流量曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下具體步驟: 1)將旋轉(zhuǎn)部件上待測(cè)量的孔或間隙密封，進(jìn)行透平機(jī)流量參數(shù)測(cè)試，測(cè)量不同工況下、流過旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)子和靜子之間汽封間隙的流量，得到流量曲線； 2)將上述旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的密封解除，再進(jìn)行透平機(jī)流量參數(shù)測(cè)試，測(cè)量與步驟I)相同工況下、流過該旋轉(zhuǎn)部件的總流量，得到流量曲線； 3)根據(jù)兩次試驗(yàn)得到的流量曲線對(duì)應(yīng)相同工況進(jìn)行插值換算、擬合得到流量差曲線，即為對(duì)應(yīng)工況下流過該旋轉(zhuǎn)部件上被測(cè)量的孔或間隙的流量曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)部件上的孔是具有規(guī)則形狀的間隙孔，如葉輪平衡孔、燃?xì)廨啓C(jī)靜動(dòng)葉氣膜冷卻孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)部件上的間隙是具有不規(guī)則形狀的間隙，如動(dòng)葉葉根安裝間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，其特征在于，所述葉輪上沿軸向鉆有貫通其兩端面的螺紋孔、該螺紋孔上可拆卸連接具有外螺紋的套筒，作為葉輪平衡孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述對(duì)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的孔或間隙流量的測(cè)量方法，其特征在于，所述套筒有若干個(gè)，其外徑與螺紋孔一致、內(nèi)徑不同。
【文檔編號(hào)】G01F1/00GK104457860SQ201410657341
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】江生科, 田朝陽(yáng) 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司