大型水轮机叶片的装夹定位研究

1.2.国能大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川雅安 625304；2.国家能源集团科学技术研究院有限公司成都分公司，四川成都 610000.3.河海大学，江苏南京 211100)摘要:活动导叶是水电机组重要的能量控制设备之一，其工作环境为恶劣、多变流体，由于振动、真空以及大波动调节引起的动应力等均会引起导叶出现缺陷。

尤其是导叶内部和隐藏遮盖部位的内部缺陷，在导叶不取出的调节下很难检测出来。

本文主要结合笔者多年在水电厂运转设备制造及设计及安装、调试以及维护中所获得的经验，对导叶内部缺陷检测技术和位置标定进行了探索，提出了采用超声相控阵技术对导叶内部缺陷进行定位，以及相控阵探头的移动位置进行坐标标定的方法，并对典型技术进行了介绍，能为从事水电站技术人员对导叶健康运维提供一定启发和借鉴。

关键词: 活动导叶; 缺陷；超声相控阵; 定位; 运维0引言水轮机活动导叶是水电机组重要的导水机构，是水流能量的核心控制设备之一，其质量可靠性、运行稳定性对机组安全稳定、调节性能以及电厂安全稳定运行等影响巨大。

国内大型水电站机组活动导叶多为砂型铸造件，外表面多不规则变截面，为异型件，且活动导叶已大型化。

机组在运行和平常检修时，上、中、下轴颈均埋藏在轴套中，无法从轴颈外部检测。

只能在机组大修全部解体方能从活动导叶外部进行无损检测，但一般水电机组大修周期需6-8年，为了及时掌握活动导叶健康状况，本文提出一种在机组运行或平常临时检修，快速准确的对活动导叶健康监测的和定位方法。

1基于相控阵技术的缺陷检测超声相控阵探头是由多个压电晶片按一定规律分布排列组成，然后逐次按预先设定的延迟法则激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制超声波声束（波阵面）的形状和方向，实现超声波波束扫描、偏转和聚焦。

它为确定工件不连续的形状、大小和方向，比单个或多个探头系统具有更强大的能力。

1.1 纵波和横波探头超声相控阵探头是由多个压电晶片按一定规律分布排列组成，然后逐次按预先设定的延迟法则激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制超声波声束（波阵面）的形状和方向，实现超声波波束扫描、偏转和聚焦。

一种航空发动机涡轮叶片加工夹具及其装夹方法说实话航空发动机涡轮叶片加工夹具及其装夹方法这事，我一开始也是瞎摸索。

我最初就想着怎么能把这涡轮叶片给固定住，还能保证加工的时候不会乱动。

我试过简单地用那种普通的夹具夹着，就像我们平时用夹子夹纸张一样，但是涡轮叶片形状特殊啊，这样根本不行。

它不像纸张那么平整规则，这个涡轮叶片有各种弧形和角度，结果加工的时候位置就偏了，这就导致加工出来的叶片不符合要求，算是一次失败的尝试。

后来我就琢磨着，一定得根据涡轮叶片的形状设计专门的夹具。

我开始研究叶片的具体形状特点，发现它在根部的形状是相对比较有规律的。

那我就想能不能从根部入手，像给人量体裁衣一样，给这个涡轮叶片的根部“量”一个专用的夹具。

于是我先做了一个类似“半环抱”结构的夹具部件，就像两只手轻轻抱住叶片根部一样。

但是新的问题又出现了，光是抱住还不稳啊。

然后我又加了几个小定位块，这些定位块就像是小柱子一样，可以嵌入叶片根部的一些凹陷或者转角位置。

这时候在进行装夹就稳多了。

对于装夹方法呢，一开始我以为只要把叶片塞进去就好了。

其实不是，得慢慢调整叶片的位置，就好比你穿珠子的时候，要轻轻的、稳稳的把线穿过去一样。

让叶片和夹具里的那些定位块完全贴合，这个过程可不能着急。

有时候稍微偏一点，加工的时候就会有偏差。

我有一次就因为太心急，没调整好就开始固定装夹，结果加工出来的叶片该光滑的表面都是粗糙的。

还有就是固定的时候，螺栓拧紧的程度也有讲究。

拧得太松，叶片会在加工过程中晃动，就像没系紧鞋带跑步似的。

拧得太紧呢，又可能会对叶片造成损伤，毕竟这涡轮叶片很精密。

我还不太确定具体最合适的扭矩数值，但我发现用同样大小的力把螺栓拧到一定程度，再稍微加一点点力，让它感觉有点紧但又不会太紧，这样加工效果比较好。

再讲装夹过程中的角度问题，得保证叶片在夹具里安装的角度是按照设计要求来的。

我当时就做了个简易的角度测量工具，每次装夹前先测量一下，虽然这个工具不是很精确，但也能让我的装夹角度误差减小不少。

叶片曲面定位夹具设计-设计论文叶片曲面定位夹具设计曾瑜ZENGYu（渤海装备兰州石油化工机械厂，兰州730060；甘肃省炼化特种装备工程技术研究中心，兰州730060）（BohaiPetroleumEquipmentLanzhouPetrochemicalMachineryPlant，Lanzhou730060，China；GansuRefiningSpecialEquipmentEngineeringTechnologyResearchCenter ，Lanzhou730060，China）摘要：针对叶身型面采用无余量精铸的静叶片，只加工静叶片圆弧菱形榫头板并保证静叶片叶身型面与圆弧菱形榫头板的相互位置精度及尺寸精度，设计制作专用定位夹具，解决了加工静叶片圆弧菱形榫头板时的定位及装夹问题。

Abstract:Forthestatorbladewithoutmargincastingusedinleafbodytypesurf ace,thispaperonlyprocessesthestationarybladearcdiamondtenonboardto ensuremutualpositionalaccuracyanddimensionalaccuracyofstationarybla deleafbodytypesurfaceandarcdiamondtenonboard,anddesignsspecialpo sitioningfixture,whichsolvesthelocatingproblemandclampingproblemofp rocessingstationarybladearcdiamondtenonboard.关键词：叶片；夹具；设计Keywords:blade；fixture；design中图分类号：TG75文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）21-0096-03 0引言烟气轮机是供炼油厂使用的高效、节能的动力机械装备，是一种集新技术、新材料、新工艺于一身的高科技产品。

水轮机转轮叶片数控加工初探近些年来，随着我国科学技术的不断进步，社会经济的持续发展，我国在机械加工等方面的技术水平也有了质的飞跃。

而在对水轮机加工工艺方面，通过对技术的不断研究与探索，目前也有了新的进展。

文章通过对中小型水轮机转轮叶片的三维集合造型、曲面拟合以及数控加工工艺方法进行了较为详细的分析与描述，并提出了相应的加工与保障方法，希望能够为相关从业人员提供参考。

标签：水轮机转轮叶片；几何造型；数控加工；探讨1 概述在水轮机中重要的一个部件就是水轮机转轮叶片，它是不可忽略的一部分，它在加工制造上相对比困难大，这是由于其翼型是比较复杂的空间曲面组合而成的。

这就给其加工上带来了一定挑战。

在以往的加工工作中，通常使用铸件人工对照样板来进行铲磨，虽然这样的方式较为传统，具有很多优点但其缺憾之处也是不可忽视的。

比如，这种传统的加工方法耗费的劳动力较大，所需劳动强度过高，并且其工作环境无法得到保障，导致效率低下。

这也给产品的质量带来了一定风险，无法得到保障。

叶片的质量有着十分重要的影响，其关系到整个机组振动，空蚀，水利效率等等。

其中手工铲磨是数控加工中首先要解决的问题，从这方面进行提高能够将产品质量有效提高。

2 叶片的几何造型引进美国公司的PersonalDesigner Revision 6.0和Personai Machinist Revision5.0是一个图形自动编程系统，具有良好的用户开发界面，它能用nurbs （非均匀有理B样条）方法，提供精确单一的几何模型，以及统一的曲面与实体的数据结构。

可以利用nurbs方法来表示二次曲线、曲面，并且利用这种方法进行的描述可以调节参数，运用起来非常的灵活方便，对控制曲线曲面的形状非常有用。

3 叶片的装夹与定位3.1 叶片装夹的工装叶片的定位与装夹是数控加工中的重要环节，在具体的加工工作中还需注意几个坐标系的位置，要保证机床坐标系、工件坐标系以及编程坐标系的重合度。

经验交流三峡水轮机转轮上冠、下环和叶片的技术研究刘宝惜，王厚士，杨继伟（大连华锐重工铸钢有限公司，辽宁大连 116035）摘要：通过对上冠、下环、叶片铸件的充型过程及温度场变化进行模拟，确定合理的工艺方案。

根据三峡铸件的标准确定三种铸件的内控化学成分，采用合理的造型工艺 、熔炼工艺、浇注工艺、热处理工艺及加工工艺，得到符合 标准的铸件。

关键词：上冠；下环；叶片；计算机模拟 中图分类号：TG26文献标识码：B文章编号：1001-4977 （2013） 07-0673-06Study on Crown, Band and Blade of Hydraulic Turbine Runner for Three Gorges ProjectLIU Bao-xi, WANG Hou-shi, YANG Ji-wei（D a li a n Huarui Heavy I ndustry St ee l C as t i ng Co., Ltd., D a li a n 116035, L i a oning, Chin a ）Abstract ：The reasonable process schemes were determined by simulating the filling process and temperaturefield variation for crown, band and blade casting. The internal chemical compositions of three kinds of cas ting s were determined according to the standards of Three Gorges project. The castings quality can meet requirement of standards by reasonable molding process, smelting process, pouring process, heat treatment and proces s ing technology.K e y words ：crown; band; blade; computer s imulation三峡700 MW 水轮机是目前世界上容量最大、直径 最大、重量最重的机组，而上冠、下环、叶片是水电 设备专用不锈钢铸件，其制造技术为国外少数几家大 公司所垄断，我国一直以来依赖进口，国内没有生产 制造经验，2007年国务 院三峡监察组为推动 国产化， 组织相关专家对大连华锐重工铸钢有限公司为思林电 厂 生 产 的 250 MW 下 环 进 行 技 术 评 审 ， 随 后 天 津 AL S T O M 公司同华锐铸钢签订了三峡水轮机转轮上冠、 下环、叶片的试制协议，随后2年时间，华锐铸钢相继 攻克了仿真模拟、钢液熔炼、冒口切割、性能热处理、 变形、补焊、加工等多方面的技术难关，成功研制出水轮机转轮组件，打破了国外的垄断形式。

专利名称：一种对螺旋叶片进行定位装夹的方法专利类型：发明专利
发明人：王业进
申请号：CN202011200151.3
申请日：20201102
公开号：CN112276399A
公开日：
20210129
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种对螺旋叶片进行定位装夹的方法，包括将螺旋叶片整个套在夹装夹具上，调整螺旋叶片的螺距与预设的值相一致，调节夹装夹具上的各个夹持口对螺旋叶片进行夹持，夹持口呈A螺旋线状布置，A螺旋线的形状与调节螺距后的螺旋叶片的形状保持一致。

通过上述夹装夹具，其可以有效的实现对不同尺寸的螺旋叶片的可靠的夹装，匹配相应的焊接需求，保证螺旋叶片和钢筒之间的可靠焊接。

申请人：岳西十行机械设备有限公司
地址：246600 安徽省安庆市岳西县温泉镇长宁工业园内
国籍：CN
代理机构：合肥九道和专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：胡发丁
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