基于激光三角测量法的叶尖间隙测量研究.pdf

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1、第53卷第4期汽轮机技术V01．53No．42011年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2011基于激光三角测量法的叶尖间隙测量研究冯驰，毕思明(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨150001)摘要：由于燃气轮机技术的发展，对叶尖间隙进行精确测量的要求越来越迫切。采用激光三角测量法对叶尖问隙进行测量，让一束激光照射在叶片尖端，运用线CCD光敏元件接收反射光使其在CCD上成像，根据成像位置的变化可以计算出叶尖间隙的变化。激光三角测量法可以不受叶片材质的影响，对叶尖间隙进行实时在线测量，既能测量单个叶尖间隙，又能测量平均叶尖间隙，对诊断机组故障、优化叶片及机匣

2、的设计具有一定的实用价值。关键词：叶尖间隙；三角测量法；线CCD；涡轮叶片分类号：TH811TP212文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)04-0267-04ResearchofBladeTipClearanceMeasurementBasedonLaserTriangulationFENGChi．BISi．ming(InformationandCommunicationEngineeringCollege，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Asthedevelopmentofg

3、asturbinetechnology，therequirementsofbladetipclearancemeasurementbecomemoreurgent．Weusethelasertriangulationtomeasurethebladetipclearance．Thelaserischosetolightonthebladetip，andthehi．ghaccuratelinerCCDimagingsensorwasusedasthereceiver．FromthechangelocationaboutimagepointontheCCD，wecanconve

4、rtthebladetipclearance．Lasertriangulationmeasurementwasnotafectedbythebladematerial，anditcannotonlymeasureasingletipclearance，butalsocanmeasuretheaveragetipclearance．Ithasacertainvaluetohelpdiagnosingtheunitfault，optimizingthedesignofthebladeandthecase．Keywords：bladetipclearance；laseroptic

5、altriangulation；CCD；turbineblades方法只能测量最小的叶尖间隙。电容法是一项实用的成熟0前言的测量叶尖间隙技术，但由于电容本身的内阻很高，因此，对绝缘提出了更高的要求，其绝缘电阻将随温度和湿度变化，叶尖间隙对燃气轮机的性能影响很大。叶尖间隙过大从而引起传感器产生缓慢的漂移。可见，传统的测量方法会使叶尖泄漏过大，导致燃气轮机效率下降。据英国R·R有一定的局限性。激光三角测量法应用到测量叶尖间隙中，公司对现代燃气涡轮机研究表明：叶尖间隙每增加叶片长度它可以不受叶片材质的影响，只要有足够的瞬态响应，可以的1％，效率约降低1．5％，而效率每降低l％，油

6、耗率约增加连续测量叶尖间隙。2％_1。要提高燃气轮机性能，应尽可能减小叶尖间隙。然而，叶尖间隙过小会使叶片与机匣内壁摩擦，造成燃气轮机2激光三角测量法的原理损坏，影响燃气轮机的运转安全。如何设计控制叶尖间隙使其最佳，对提高燃气轮机性能和保障其安全非常重要。因单点激光发射三角测量仪器主要由激光光源、透镜和电此，需要对叶尖间隙进行实时监测，为改进设计，找出最佳间耦合器件CCD组成。如图1所示，激光源发射一束激光照射隙提供依据，还可以对可能出现的故障进行诊断J。在叶片尖端端面的a点上，该目标点的反射光通过接收透镜在电耦合器件CCD上形成像点a，当叶片叶尖端面径向移1叶尖间隙测量方

7、法简介动一个距离z时，激光束照射在叶尖端面的位置变为b，该点在电耦合器件上形成的像点变为b．，在基线长度已知，激光传统的测量方法主要有放电探针法和电容法。放电探源、透镜和CCD位置都确定的情况下，通过测量传感器上像针法是根据尖端放电原理，依靠电机使探针径向移动，当探点位置a，b的距离，的变化，就能准确的确定被测物与仪器针移向叶尖至发生放电为止，探针的行程与初始安装间隙之间距离z的变化。(静态时探针到机匣内表面的距离)之差为叶尖间隙。探当激光束的轴线、接收透镜的主平面和线CCD三者的钍法厦理比较简堕，羞且亘在高温高压