叶轮机叶尖间隙传感器标定装置及其模拟叶轮制作方法与流程

本发明涉及一种叶轮机叶轮检测装置的标定技术，尤其涉及一种叶轮机叶尖间隙传感器标定装置及其模拟叶轮制作方法。

背景技术：

1、叶轮机是航空、舰船、电力、能源工业广泛应用的重要装置。参见图1，在叶轮机22内设置有叶轮21，该叶轮21的构型对于叶轮机22的高效运转来说是十分重要的，因此，无论是在叶轮机设计过程中，还是在叶轮机维护检修过程中，需要经常对叶轮21进行检测。

2、在叶轮21的众多的检测项目中，有一项检测项目为采用叶尖间隙传感器23对叶轮21进行叶尖间隙检测，以获取叶轮21中各个叶片的“叶尖间隙信号时序曲线”，并根据叶尖间隙信号时序曲线来评估各叶片与叶轮机22的机匣壁间安全距离。具体来说，在叶轮机22的机匣壁上安装设置叶尖间隙传感器23，在该叶尖间隙传感器23中有三路激光测距探头，这三路激光测距探头均呈一定角度地朝向叶轮21中叶片的叶尖位置，当叶轮21旋转时，所述三路激光测距探头则就会对掠过的叶轮21叶片的叶尖轮廓进行测距，并记录下叶片掠过的各个时刻的测距数据，然后根据这些各个时刻的测距数据在一个“以时间为横坐标，以测距数据为纵坐标”的二维坐标系中绘制出曲线，该曲线即为所述叶尖间隙信号时序曲线，如图2所示。需要说明的是，所述测距数据是用电压信号来表示的，即二维坐标系中的纵坐标是电压信号的量化。图2中标示的“1号叶片”、“2号叶片”、“3号叶片”意指叶轮21上叶片经过叶尖间隙传感器23的叶片顺序，1号叶片为第一个经过叶尖间隙传感器23的叶片；图2中标示的“1号探头”、“2号探头”、“3号探头”意指叶尖间隙传感器23的三路激光测距探头，右侧的曲线分别由“1号探头”、“2号探头”、“3号探头”检测获取。所述叶尖间隙信号时序曲线可用于评估各叶片与叶轮机22的机匣壁间安全距离。这种叶尖间隙传感器23及其获取叶尖间隙信号时序曲线的方法是本领域技术人员均知晓的基础技术。

3、叶尖间隙传感器23在使用一段时间之后会产生信号偏差的情况（由叶片受污染、激光器老化等各种原因所致），因此，叶尖间隙传感器在使用一段时间后需要对其进行检测信号标定。目前，对于叶尖间隙传感器进行的检测信号标定通常是在实验室中实施完成的，这样的做法需要工作人员先在叶轮机所在现场将叶尖间隙传感器从叶轮机上拆卸下来，然后将叶尖间隙传感器送至实验室中进行检测信号标定，待检测信号标定实施完成后再将叶尖间隙传感器重新送回到叶轮机处，将其重新装回到叶轮机上，整个过程费时费力，导致工作效率低下，而且，由于实验室的环境与叶轮机现场的工况环境之间有很大的差别，在实验室中标定好的叶尖间隙传感器安装到叶轮机上后，仍然会有一定的信号偏差，这样就不利于对叶轮的准确检测。

4、需要说明的是，本文中所述的叶轮机是对所有具有叶轮的机械的通称，如具有叶轮的喷气式航空发动机，如用于火力发电的具有叶轮的汽轮机，等等。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种叶轮机叶尖间隙传感器标定装置，该传感器标定装置结构简单、体积小巧，便于携带至现场对叶轮机上的叶尖间隙传感器进行准确的检测信号标定。本发明的目的之二在于提供一种叶轮机模拟叶轮制作方法，采用该模拟叶轮制作方法能够为所述传感器标定装置制作提供具有标准叶尖模拟构型的模拟叶轮。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种叶轮机叶尖间隙传感器标定装置，包括基架、位移机构件、电机、模拟叶轮和吸盘组件；所述位移机构件的底座安装在基架上，所述电机安装在位移机构件的移动座上，所述模拟叶轮安装在电机的转轴上，模拟叶轮的旋转轴线与位移机构件的位移方向垂直；所述吸盘组件安装在基架上，所述位移机构件的位移方向与吸盘组件的吸附面垂直。

4、进一步地，所述模拟叶轮具有标准叶尖模拟构型。

5、进一步地，所述传感器标定装置还包括手柄，所述手柄的一端固定安装在基架上。

6、进一步地，所述位移机构件为旋钮导轨位移机构件。

7、进一步地，所述吸盘组件包括吸盘支架、两个吸盘和两个吸盘紧固螺母，所述吸盘支架安装在基架上，吸盘支架的上下两端处均开设有螺栓安装孔，所述吸盘的背面设置有螺杆，两个吸盘的螺杆分别穿过吸盘支架上下两端的螺栓安装孔后分别与两个吸盘紧固螺母螺纹连接并紧固；所述位移机构件的位移方向与吸盘的吸附面垂直。

8、进一步地，所述基架上开设有众多的安装孔。

9、一种叶轮机模拟叶轮制作方法，所述模拟叶轮用于安装在上述叶轮机叶尖间隙传感器标定装置中；所述模拟叶轮制作方法包括：

10、s1，根据叶轮机叶轮的构型设计参数，制造出缩小比例的模拟叶轮；

11、s2，将模拟叶轮安装在所述传感器标定装置的电机转轴上，并将传感器标定装置通过吸盘组件吸附固定在叶轮机机匣壁上的叶尖间隙传感器位置处，使传感器标定装置的模拟叶轮叶尖正对叶尖间隙传感器；

12、s3，启动传感器标定装置的电机，使模拟叶轮旋转，然后采用叶尖间隙传感器对旋转的模拟叶轮进行检测，通过叶尖间隙传感器获得模拟叶轮的叶尖间隙信号时序曲线；

13、s4，将模拟叶轮的叶尖间隙信号时序曲线与标准叶尖间隙信号时序曲线作比较，若比较得出两者存在差异，则将模拟叶轮从传感器标定装置上拆卸下来，对模拟叶轮的叶片进行修磨加工；

14、s5，重复s2至s4，直至模拟叶轮的叶尖间隙信号时序曲线与标准叶尖间隙信号时序曲线比较结果一致为止。

15、进一步地，所述修磨加工包括：对模拟叶轮叶片表面打磨，以减小叶片厚度；对模拟叶轮叶片表面涂覆具有一定反射率的涂层，以模拟真实叶片的光照反射率；对模拟叶轮叶片叶尖轮廓进行修磨，以改变叶尖轮廓的弧度；对模拟叶轮叶片侧边轮廓进行修磨，以改变叶片侧边轮廓的弧度。

16、本发明的传感器标定装置中设置有一个由电机驱动旋转的模拟叶轮，该模拟叶轮具有标准叶尖模拟构型，因此能够给叶尖间隙传感器提供完全符合标准叶尖间隙信号时序曲线的叶尖轮廓移动行迹，从而能够为叶尖间隙传感器的检测信号标定提供准确的标定基准，在此基础上，叶尖间隙传感器则能够完成准确的检测信号标定。

17、本发明的传感器标定装置及其模拟叶轮制作方法相对现有技术，其有益效果在于：本发明的传感器标定装置能够使叶尖间隙传感器完成准确的检测信号标定，并且，该传感器标定装置具有结构简单、体积小巧的优点，便于工作人员携带，工作人员可以将该传感器标定装置携带至叶轮机所在现场，然后就在现场对叶轮机上安装的叶尖间隙传感器直接进行检测信号标定，相较于在实验室内进行检测信号标定而言，省去了拆装移动叶尖间隙传感器的繁琐过程，从而提高的工作效率，而且也避免了“由于实验室的环境与叶轮机现场的工况环境之间有很大的差别，在实验室中标定好的叶尖间隙传感器安装到叶轮机上后，仍然会有一定的信号偏差”的情况，经过检测信号标定的叶尖间隙传感器，其对叶轮检测获得的数据则更为精准。采用本发明的模拟叶轮制作方法制作出的模拟叶轮具有标准叶尖模拟构型，安装该模拟叶轮的传感器标定装置则能够为叶尖间隙传感器的检测信号标定提供准确的标定基准。