葉片排氣面積電感測量研制

陳佳慧　戴闖

摘 要：本論文主要介紹了利用傳感器對導向葉片的排氣面積進行數字化測量的一種測量方式，改變以往傳統的排氣面積測具純機械式測量效率低、測量數據不準確的現狀。利用專用軟件進行數據編程，排氣面積計算公式隱含在程序中，測量數據可以直接輸出或打印。

關鍵詞：葉片排氣面積；電感測量；數據輸出

1 概述

傳統的排氣面積測量有很多種方式，一種是三步式測量：測具靠在葉片的后緣上，轉動測桿得到最小值與標準件的誤差即得到實際尺寸，它的特點是：測具和標準件的設計與制造都比較簡單，但使用時比較繁瑣，百分表讀得的偏值換算成實際值再經過計算，才能得到具體的面積值。還有一種是上下安裝板測量點用一套測具標準件實現測量，葉片各個截面每兩個截面設計一套測具標準件實現截面點的測量，累計測具需要有兩套以上，由于存在空間角度面的設計和制造，因此設計很繁瑣，制造很復雜，使用時由于是一套測具只能測量2個截面的測量點，測量時間和生產周期都很長，不利于生產和加工。

目前設計的導向器葉片的喉道面積電感測量裝置具有雙重測量功能，將改變傳統的測量方式，導向器葉片的喉道面積雙重測量方式主要是指：在葉片使用現場不具備電感測量的條件時，可以利用該設計的機械部分直接進行測量，如果具備電感測量的條件，連接電感觸頭和適配器等設備就可以進行電感測量。測量的兩種方式都很簡單，該創新設計的優點就是：打破了傳統的設計模式，將葉片的2個-5個檢測截面的數據和上下安裝板的數據在一套測具上實現了測量，主要利用杠桿原理傳導數據，利用電感設備輸出數據，利用計算機軟件計算排氣面積的大小。如果沒利用電感設備，利用百分表讀數，通過差值對比，也很方便。該創新設計不但測量結果準確，而且大大縮短了測量時間，裝配后一級84個導向葉片由原來的10個小時測量時間縮短到現在的20分鐘。

2 結果討論與分析

電感觸頭與零件進行機械接觸，將位移量的變化轉換成電感量的變化，固定在測頭本體上的互感線圈隨中間磁芯的位置變化而感應一交流輸出電壓，被測量的位置變化通過測桿傳遞給磁芯，從而使電感量發生變化。這種變化信號再進行放大、整形后，可根據儀器的類型通過A/D轉換直接進行數字顯示。電感測頭的最大分辨率為0.01μm。電感測量適用于大批量快速檢測，其特點是精度高、測量準確、裝夾快捷方便，是常規的點測量工裝，國外應用在跳動量、垂直度等精密測量中，同行業大量應用在零件尺寸、同軸度、跳動量等測量中，本論文中的導向器葉片的喉道面積雙重測量方式主要是指：在葉片使用現場不具備電感測量的條件時，可以利用該設計的機械部分直接進行測量，如果具備電感測量的條件，連接電感觸頭和適配器等設備就可以進行電感測量。測量的兩種方式都很簡單，該創新設計的優點就是：打破了傳統的設計模式，將葉片的2個-5個檢測截面的數據和上下安裝板的數據在一套測具上實現了測量，主要利用杠桿原理傳導數據，利用電感設備輸出數據，利用計算機軟件計算排氣面積的大小。如果沒利用電感設備，利用百分表讀數，讀出表的變化量，計算差值，也很方便。

2.1 機械部分設計方案的實施

各機種的導向器葉片結構變化不大，只有葉片大小和截面數（測量點）多少之分，因此只需要在排氣面積測具中將需要測量的截面排列開來，用一心軸將杠桿串聯后連接。每個機種的導向器葉片排氣面積測量都是要依據葉片排氣面積文件數據進行設計的，也就是每臺渦輪導向器阿房的排氣面積必須在技術條件允許范圍內，當排氣面積不合格時，要進行調整，調整的方法通常都是根據導向葉片的聯接結構和設計技術要求進行的，一種方法是改變安裝角，另一種方法是根據排氣邊弦長的不同分組，改變葉片的組別。經過大量的測量實驗和研究，此項創新設計可以滿足：在葉片的調整過程中，排氣面積測具結構及尺寸不變化，只改變標準件尺寸，就可以實現導向器葉片的排氣面積測量。測具的整體二維CAD圖形如圖1所示。

2.2 電感測量儀的設計方案的實施

導向器葉片的喉道面積雙重測量方式的另一種測量方式是電感測量，排氣面積測具的機械部分連接電感觸頭和適配器等設備后就可以進行電感測量。系統測量硬件采用瑞士某公司先進的電感傳感器及相應的適配器BPI，電感量儀通過位移傳感器將被測零件的誤差量轉換為電量，經過BPI內部系統放大轉換，得到位移偏差量，再把偏差量通過RS232串口傳送到工控機。在工控機上應用NI的LabVIEW軟件設計數據處理系統，進行位置判斷、數據分析及測量報表的保存、打印、查詢等功能。

2.3 葉片排氣面積的計算

2.3.1 冷態當量排氣面積計算公式

3 結束語

現在我們具備一定的設計能力和相關的基礎知識，通過對葉片排氣面積電感測具儀的設計、制造、測試和試用，能夠實現葉片排氣面積的電感測量。該測具結構合理，能更準確地測量葉片排氣面積，打破了以往的老舊模式，突破了以往采用單一機械測量模式，既測量準確，又省時省力，一次裝夾一次實現葉片喉道的整體測量。該測具可以隨意裝、卸零件，準確測量，為改變純機械式葉片測量設計方法開拓了新局面，給以后的葉片測量增加了更廣闊的地設計空間。更重要的是，這一套設備我們可以重復再利用，不但提高了檢測精度，而且簡化了工裝設計難度，充分利用資源，節省資金。