[发明专利]一种实时测量转静结构缝隙的设备及方法

说明书

本发明公开了一种实时测量转静结构缝隙的设备及方法，属于涡轮盘级间封严领域。提供的设备包括设置在静盘上的激光发射装置和接收装置以及设置在转盘上的反射装置，还包括数据处理装置，通过调整所述激光发射装置的入射角度，使其发射的激光通过反射装置反射后的光线正好照射到转静结构缝隙，通过该缝隙后成像到接收装置上，数据处理装置则将在接收装置上成像的条纹图样转化为数字图像，进而分析获得转静结构缝隙的尺寸，可以实现对转静结构缝隙的非接触实时监控测量。

技术领域

本发明属于涡轮盘级间封严领域，涉及一种实时测量转静结构缝隙的设备和方法，尤其涉及一种对轮缘封严齿缝隙的实时监控测量方法。

背景技术

在高压、高温和高转速的工作条件下，涡轮在运行过程中承受了极大的热应力和离心力，尤其是转盘更需要考验设计和维护。为了减少高温燃气对转盘的损坏，将引自压气机的低温气体通入盘腔来阻止燃气入侵，这部分气体被称为封严冷气。冷气量不够，会使得主流气体从轮缘封严齿缝隙大量入侵盘腔内部，折损涡轮寿命；冷气量过剩，则增加发动机损耗，降低整体运行效率。轮缘封严齿的缝隙是阻止燃气入侵的关键，封严缝隙越小，主流对盘腔的入侵则越小。而在实际的实验中，受到转盘周向摆动和系统振动的影响，封严缝隙的尺寸会随时变化，而现有的技术一般都只能测量转静结构缝隙的静态尺寸，而无法对转静结构的封严缝隙的动态尺寸进行监控测量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明的一个方面提供一种实时测量转静结构缝隙的设备，该转静结构包括转盘(2)和静盘(1)，在转盘(2)之上设置有转盘封严环(4)，在静盘(1)之上设置有静盘封严环(3)，所述设备包括：激光发射装置(5)、反射装置(6)、接收装置(7)和数据处理装置；其中所述激光发射装置(5)设置在静盘(1)上，并位于所述静盘封严环(3)的一侧，所述反射装置(6)设置在转盘(2)上，并位于所述转盘封严环(4)的外侧，所述接收装置(7)设置在静盘(1)上，位于所述静盘封严环(3)的内侧，并正对所述转盘封严环(4)与静盘封严环(3)之间的缝隙，且所述接收装置(7)与所述数据处理装置电连接；其中所述激光发射装置(5)发射的激光经所述反射装置(6)反射后正好照射到所述转盘封严环(4)与静盘封严环(3)之间的缝隙，并穿过该缝隙成像到所述接收装置(7)上，所述接收装置(7)通过连接的数据处理装置将成像到其上的条纹图样转化为数字图像。

当上述转盘(2)和静盘(1)的半径均为b时，所述激光发射装置(5)设置在静盘(1)的0.98b半径位置处。

上述激光发射装置(5)为可调焦半导体小型线激光器，所述反射装置(6)为镜面，所述接收装置(7)为CCD接收屏，所述数据处理装置为电脑。

上述可调焦半导体小型线激光器的发射波长为650nm。

上述转静结构为涡轮。

本发明另一方面还提供一种实时测量转静结构缝隙的方法，该转静结构包括转盘(2)和静盘(1)，在转盘(2)之上设置有转盘封严环(4)，在静盘(1)之上设置有静盘封严环(3)，所述方法包括以下步骤：

1)在静盘(1)上安装激光发射装置(5)，在转盘(2)上对应于转盘封严环(4)与静盘封严环(3)之间的待测缝隙的位置安装反射装置(6)，在静盘(1)上对应于转盘封严环(4)与静盘封严环(3)之间的待测缝隙的位置安装接收装置(7)；

2)调整所述激光发射装置(5)的入射角度，使得激光发射装置(5)发射的激光通过所述发射装置(6)反射后的激光光线正好照射到转盘封严环(4)与静盘封严环(3)之间的待测缝隙，通过所述待测缝隙后成像到所述接收装置(7)上，所述接收装置(7)将成像到其上的条纹图样通过其连接的数据处理装置转化为待测数字图像；

3)选用具有已知尺寸的转盘封严环(4)与静盘封严环(3)之间的标准缝隙对其获得的标准数字图像的像素进行定标，确定单个像素点所对应的真实空间尺度；