t₁

мм

1000рD_ср/z₁

0,117807

0,117807

0,117807

0,117807

Скорректированный относительный шаг сопловой решетки

-

t₁/в₁

0,78017

0,78017

0,78017

0,78017

41

Скоростной коэффициент сопловой решетки

ц

-

0,980-0,009(в₁/l₁)

0,955

0,967

0,968

0,970

42

Коэффициент расхода для сопловой решетки

µ₁

-

0,982-0,005(в₁/l₁)

0,968

0,975

0,975

0,977

43

Потери энергии в соплах

ДH_с

кДж/кг

2,60

1,71

1,61

1,42

44

Энтальпия пара на выходе из сопловой решетки

h₁

кДж/кг

h_1t+ДH_с

3361,3

3149,2

3119,1

3051,2

45

Удельный объем пара на выходе из сопловой решетки

v₁

м³/кг

0,0363

0,0695

0,0770

0,0943

46

Синус угла выхода потока из сопловой решетки

sinб₁

-

0,194

0,193

0,192

0,192

47

Угол выхода потока из сопловой решетки

б₁

град

11,17

11,11

11,10

11,09

48

Уточненное значение абсолютной скорости выхода потока из сопловой решетки при теоретическом расширен.

C_1t

м/с

243,087

226,163

223,282

216,936

49

Действительная абсолютная скорость выхода пара из сопл

C₁

м/с

цC_1t

232,095

218,693

216,188

210,514

50

Осевая проекция скоростей

С₁ и W₁

C_1a=W_1a

м/с

C₁sinб₁

44,957

42,102

41,593

40,457

51

Окружная проекция скорости

С₁

C_1U

м/с

C₁cosб₁

227,700

214,602

212,149

206,586

52

Окружная скорость

u

м/с

рD_срn

136,173

144,093

145,843

149,939

53

Окружная проекция скорости

W₁

W_1U

м/c

C_1U-u

91,527

70,509

66,306

56,651

54

Относительная скорость входа пара на РЛ

W₁

м/c

101,972

82,122

78,272

69,614

55

Синус угла входа относительной скорости

sinв₁

-

W_1a/W₁

0,441

0,513

0,531

0,581

56

Расчетный угол входа относительной скорости в рабочую решетку

в₁

град

26,17

30,86

32,12

35,55

57

Верхняя перекрыша РЛ

Дl_п

м

f(l₁)

0,002

0,002

0,0034

0,0035

58

Высота рабочих лопаток

l₂

м

l₁+Дl_к+Дl_n

0,0574

0,1083

0,1202

0,1465

59

Скоростной коэффициент рабочих решеток

-

0,92…0,95

0,93

0,93

0,93

0,93

60

Коэффициент расхода рабочей решетки

-

0,93…0,96

0,95

0,95

0,95

0,95

61

Теплоперепад, соответств. теоретическому процессу расширения пара в раб. реш.

Н_ор

кДж/кг

6,097

9,071

9,675

11,023

62

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки

W_2t

м/с

150,306

157,756

159,615

163,986

63

Площадь рабочей решетки

F₂

м²

0,0468

0,0865

0,0949

0,1139

64

Синус эффективного угла выхода потока из рабочей решетки

sinв_2Э

-

F₂/(рD_срl₂)

0,2997

0,2775

0,2707

0,2594

65

Расчетный эффективный угол выхода потока из рабочей решетки

град

arcsinв_2Э

17,449

16,119

15,711

15,044

66

Скорость звука на выходе потока из рабочей решетки

a_2t

м/с

638,574

592,788

586,977

571,113

67

Число Маха на выходе из рабочей решетки

M_2t

-

W_2t/a_2t

0,235

0,266

0,272

0,287

68

Профиль рабочей решетки

f(в₁,в_2Э)

Р-26-17А

Р-26-17А

Р-26-17А

Р-26-17А

69

Геометрический (скелетный) угол входа потока на рабочую решетку

в₁^ск

град

по характеристикам профиля

26

26

26

26

70

Фактическое значение эффективного угла выхода относительной скорости потока из рабочей решетки

в_2Э

град

по характеристикам профиля

17

17

17

17

71

Относительный шаг рабочей решетки

-

по характеристикам профиля

0,60

0,60

0,60

0,60

72

Угол установки профиля рабочей решетки

в_у

град

по характеристикам профиля

79

79

79

79

73

Хорда профиля рабочей решетки

в₂

мм

В₂/sinв_у

30,6

30,6

30,6

30,6

74

Осевая ширина рабочей решетки

В₂

мм

по характеристикам профиля

30

30

30

30

75

Шаг рабочих лопаток

t₂

мм

18,339

18,339

18,339

18,339

76

Число рабочих лопаток

z₂

шт.

рD_ср/0,001t₂

148,4

157,1

159

163,4

Округленное число рабочих лопаток

z₂

шт.

148

157

159

163

Скорректированный шаг рабочих лопаток

t₂

мм

1000рD_ср/z₂

18,339

18,339

18,339

18,339

Скорректированный относительный шаг РЛ

-

t₂/в₂

0,6

0,6

0,6

0,6

77

Коэффициент скорости рабочей решетки

ш

-

0,957-0,011(в₂/l₂)

0,951

0,954

0,954

0,955

78

Коэффициент расхода рабочей решетки

µ₂

-

0,965-0,015(в₂/l₂)

0,957

0,961

0,961

0,962

79

Уточненное значение теоретической относительной скорости на выходе из рабочей решетки

W_2t

м/с

152,870

147,977

145,962

143,642

80

Потери энергии в рабочей решетке

ДН_р

кДж/кг

1,114

0,986

0,953

0,913

81

Энтальпия пара на выходе из рабочей решетки

кДж/кг

h_2t+ДH_с+ДH_р

3356,308

3141,164

3110,421

3041,102

82

Удельный объем пара, соответствующий h₂' и P₂

м³/кг

0,03685

0,07143

0,07925

0,09771

83

Синус угла выхода потока из рабочей решетки

sinв₂

-

0,2948

0,2950

0,2950

0,2950

84

Угол выхода относительной скорости потока из рабочей решетки

в₂

град

17,153

17,165

17,166

17,168

85

Относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки

W₂

м/с

шW_2t

145,401

141,154

139,278

137,136

86

Осевая проекция скоростей

W₂ и C₂

W_2a=C_2a

м/с

W₂sinв₂

42,862

41,637

41,086

40,459

87

Окружная проекция относительной скорости на выходе рабочей решетки

W_2U

м/с

W₂cosв₂

138,940

134,843

133,088

131,031

88

Окружная проекция абсолютной скорости потока пара на выходе рабочей реш.

C_2U

м/с

W_2U-u

2,767

9,22

10,763

9,890

89

Абсолютная скорость пара на выходе рабочей решетки

C₂

м/с

42,952

42,646

42,472

41,650

90

Синус угла абсолютной скорости на выходе рабочей решетки

sinб₂

-

0,9979

0,9991

0,9763

0,971

91

Угол выхода абсолютной скорости потока пара из рабочей решетки

б₂

град

93,69

87,55

77,51

76,26

4.4 Определение потерь в сопловой и рабочей решетках ступени

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.1

Таблица 5.1. Определение потерь в сопловой и рабочей решетках ступени

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Способ определения	Номер ступени
					1	8	9	11
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Конструктивные характеристики сопловой решетки
1.1	Средний диаметр	Dср	м	таблица 2.1 п. 28	0,8669	0,9173	0,9285	0,9545
1.2	Высота лопаток	L1	мм	таблица 2.1 п. 27	0,0539	0,1043	0,1155	0,1415
1.3	Хорда профиля	в1	мм	таблица 2.1 п. 38	151,0	151,0	151,0	151,0
1.4	Относительный шаг лопаток		-	таблица 2.1 п. 35	0,78	0,78	0,78	0,78
1.5	Толщина выходной кромки	1кр	мм	по характеристикам профиля	0,0686	0,0686	0,0686	0,0686
1.6	Оптимальный угол входа потока в ступень		град	таблица 2.1 п. 33	90	90	90	90
1.7	Угол периферийного обвода	п	град	по чертежу ступени	0	0	0	0
1.8	«Затененная» часть высоты лопатки	l1	мм	по чертежу ступени	0	0	0	0
2	Расчетные параметры сопловой решетки
2.1	Давление пара за решеткой	P1	МПа	таблица 2.1 п. 15	8,896	4,008	3,543	2,747
2.2	Энтальпия пара за решеткой	h1	кДж/кг	таблица 2.1 п. 44	3361,290	3149,250	3119,143	3051,211
2.3	Температура пара за решеткой	t1	0С	f(P1, h1)	475,8	348,4	330,55	292,5
2.4	Кинематическая вязкость пара за решеткой	1	м2/с	f(P1, h1)	2,82E-05	2,23E-05	2,15E-05	1,98E-05
2.5	Расчетный угол входа потока в решетку	O	град	O,j=2,j-1	90,0	82,6	77,5	111,0
2.6	Эффективный угол выхода потока	1Э	град	таблица 2.1 п. 34	11	11	11	11
2.7	Число Маха	М1,а	-	таблица 2.1 п. 30	0,379	0,386	0,386	0,385
2.8	Теоретическая абсолютная скорость на выходе решетки	С1t	м/с	таблица 2.1 п. 48	243,087	226,163	223,282	216,936
3	Поправка на профильные потери	К1пр	-		1,2845	1,2845	1,2845	1,2845
4	Поправка на концевые потери	К1конц	-	1,500-2,00sin1э	1,119	1,119	1,119	1,119
5	Относительная толщина выходной кромки		-		0,0031	0,0031	0,0031	0,0031
6	Поправка на толщину выходной кромки	1кр	-		-0,0145	-0,0145	-0,0145	-0,0145
7	Поправка на число Маха	1м	-	-0,04М2+0,05М3	-0,00303	-0,00309	-0,00308	-0,00307
8.1	Число Рейнольдса для профиля	Re1	-	С1tв1/1	1,30E+06	1,53E+06	1,57E+06	1,65E+06
8.2	Поправка на число Рейнольдса	Re	-	5,8104Re-1,25	0,001317236	0,001075352	0,001044584	0,00098
9	Поправка на не расчетный угол входа потока в решетку	вх	-		0,00	0,0003137	0,0008843	0,0024506
10	Поправка на наклон меридионального обвода	мер	-	0,1l1tgn/L1	0	0	0	0
11	Поправка на верность решетки		-	0,03/(1+Dср/0,001L1)	0,00176	0,00306	0,00332	0,00387
12	Коэффициент потерт сопловой решетки	1	-		0,0839	0,0625	0,0610	0,0590
13	Коэффициент скорости сопловой решетки		-		0,957	0,968	0,969	0,970
14	Конструктивные характеристики рабочей решетки
14.1	Высота лопаток	L2	мм	таблица 2.1 п. 58	0,0574	0,1083	0,1202	0,1465
14.2	Хорда профиля	в2	мм	таблица 2.1 п. 73	30,6	30,6	30,6	30,6
14.3	Относительный шаг лопаток		-	таблица 2.1 п. 75	0,600	0,600	0,600	0,600
14.4	Толщина выходной кромки	2кр	мм	по характеристикам	1,568	1,761	1,761	1,636
14.5	Скелетный угол входа относительной скорости	1ск	град	таблица 2.1 п. 69	26	26	26	26
14.6	Затененная часть рабочей лопатки	l2	мм	по чертежу ступени	0	0	0	0
15	Расчетные параметры рабочей решетки				0	0	0	0
15.1	Давление пара за решеткой	P2	МПа	таблица 2.1 п. 10	8,73	3,88	3,42	2,634
15.2	Энтальпия пара за решеткой	h2	кДж/кг	таблица 2.1 п. 81	3356,3	3141,2	3110,4	3041,1
15.3	Температура пара за решеткой	t2	ОС	f(P2, h2)	435,5	344,7	326,6	287,9
15.4	Кинематическая вязкость пара за решеткой	2	м2/с	f(P2, h2)	2,81E-05	2,21E-05	2,13E-05	1,96E-05
15.5	Расчетный угол входа относительной скорости в решетку	1	град	таблица 2.1 п. 56	26,17	30,86	32,12	35,55
15.6	Эффективный угол выхода относительной скорости из решетки	1Э	град	таблица 2.1 п. 70	17	17	17	17
15.7	Оптимальный угол входа относительной скорости в решетку	1опт	град	таблица 2.1 п. 75	30	30	30	30
15.8	Угол поворота канала		град	180-(1ск+2Э)	137	137	137	137
15.9	Теоретическая относительная скорость на выходе	w2t	м/с	таблица 2.1 п. 79	152,870	147,977	145,962	143,642
15.10	Число Маха	M2t	-	таблица 2.1 п. 67	0,235	0,266	0,272	0,287
16	Поправка на профильные потери	К2пр	-	1,841-1,584sin+0,62sin2	1,048	1,048	1,048	1,048
17	Поправка на концевые потери	К2конц	-	1,87-1,15sin	1,082	1,082	1,082	1,082
18.1	Относительная толщина выходной кромки		-		0,29257	0,328588	0,328588	0,328588
18.2	Поправка на толщину выходной кромки	2кр	-		0,02886	0,034288	0,034288	0,03079
19	Поправка на число Маха	2М	-	таблица 4.1 п.7	-0,00156	-0,00189	-0,00196	-0,00211
20.1	Число Рейнольдса для рабочей решетки	Re2	-	w2tв2/2	1,67E+05	2,04E+05	2,09E+05	2,23E+05
20.2	Поправка на число Рейнольдса	2Re	-	таблица 4.1 п.8.2	0,017245	0,013333	0,012959	0,011936
21	Поправка на нерасчетный угол входа относит. скорости	2Вх	-		0,00297	0,00010	0,00056	0,00313
22	Поправка на наклон меридионального обвода	2Re	-	0,1L2tgn2/L2	0	0	0	0
23	Поправка на верность решетки	2мер	-	0,06/(1+Dср/0,001L2)	0,00373	0,00633	0,00688	0,00798
24	Коэффициент потерь рабочей решетки	2	-	0,08К2пр+0,026(в2К2конц)/L2+2кр+ +2М+2Re+2Вх+2мер+2	0,112	0,105	0,0996	0,0995
25	Коэффициент скорости для рабочей решетки		-		0,942	0,946	0,948	0,949

4.5 Определение КПД (относительного лопаточного и внутреннего относительного) и мощности ступеней

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.1

Таблица 6.1. Определение КПД (относительного лопаточного и внутреннего относительного) и мощностей ступени

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Способ определения	Номер ступени
					1	8	9	11
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Расход пара через ступень	Gj	кг/с	таблица 4.1 п. 1	181,94	181,94	181,94	181,94
2	Располагаемый теплоперепад ступени		кДж/кг	таблица 4.1 п. 7	35,55	35,44	35,41	35,38
3	Теоретическое значение абсолютной скорости потока на выходе сопловой решетки	C1t	м/с	таблица 4.1 п. 48	243,087	226,163	223,282	216,936
4	Коэффициент скорости сопловой решетки		-	таблица 4.1 п. 13	0,9571	0,9682	0,9690	0,970
5	Потери энергии в сопловой решетке	Hc	кДж/кг		2,479	1,598	1,519	1,388
6	Теоретическое значение относительной скорости на выходе рабочей решетки	w2t	м/с	таблица 4.1 п. 79	152,9	148	146	143,6
7	Коэффициент скорости рабочей решетки		м/с	таблица 4.1 п. 77	0,942	0,946	0,948	0,949
8	Абсолютная скорость пара на выходе рабочей решетки	C2	м/с	таблица 4.1 п. 89	42,952	42,646	42,472	41,650
9	Коэффициент использования энергии выходной скорости данной ступени в следующей ступени	вс,j	-		1	1	1	0
10	Энергия выходной скорости ступени	Hвс,j	кДж/кг	С22/2000	0,922	0,9093	0,925	0,997
11	Располагаемая энергия ступени	Е0,j	кДж/кг		34,628	34,529	34,486	35,377
12	Теплоперепад, использованный в лопаточном аппарате ступени	Нл,j	кДж/кг		31,833	31,846	31,982	32,211
13	Относительный лопаточный КПД ступени	ол,j	-	Нл,j/Е0,j	0,919	0,922	0,927	0,911
14	Расчет коэффициента потерь энергии с утечкой пара через диафрагменные уплотнения
14.1	Диаметр уплотнения	Dду	м	из чертежа ступеней	0,566	0,566	0,566	0,566
14.2	Радиальный зазор в уплотнениях	ду	мм	из чертежа ступеней	0,6	0,6	0,6	0,6
14.3	Число уплотнительных гребней	zду	шт.	из чертежа ступеней	12	12	12	12
14.4	Площадь зазора в уплотнениях	Fду	м2	0,001Dдуду	0,0010668	0,0010668	0,0010668	0,0010668
14.5	Коэффициент расхода диафрагменных уплотнений	ду	-		0,7	0,7	0,7	0,7
14.6	Коэффициент, учитывающий «прямоточность» уплотнения	Ку	-		1	1	1	1
14.7	Коэффициент потерь энергии с утечками пара через ДУ	ду	-		0,00211	0,00103	0,00092	0,00072
15	Расчет коэффициента потерь энергии через периферийное (надбанажное) уплотнение
15.1	Осевой зазор между диафрагмой и лопаточным бандажом (входной зазор)	авх	мм	из чертежа ступеней	2	2	2	2
15.2	Радиальный зазор в уплотнениях над бандажом	r	мм	из чертежа ступеней	1,5	1,5	1,5	1,5
15.3	Число радиальных гребней в ПУ	zr	шт.	из чертежа ступеней	2	2	2	2
15.4	Диаметр периферийного уплотнения	Dn	м	из чертежа ступеней	0,921	1,022	1,044	1,096
15.5	Эквивалентный зазор в ПУ	экв	мм		0,531	0,531	0,531	0,531
15.6	Площадь эквивалентного зазора в ПУ	Fэкв	м2	0,001Dnэкв	0,00153	0,00170	0,00174	0,00183
15.7	Показатель степени	m	-	22cos21Э	1,766	1,807	1,810	1,814
15.8	Степень реактивности ступени в периферийном сечении	n	-		0,255	0,388	0,412	0,464
15.9	Коэффициент потерь энергии с утечками пара через ПУ	пу	-		0,0289	0,0203	0,0194	0,0173
16	Потери от утечек пара в ступени	ут	-	ду+пу	0,03101	0,02132	0,02034	0,01807
17	Коэффициент трения диска	Ктр	-		0,00055	0,00055	0,00055	0,00055
18	Характеристика ступени	Хф	-		0,511	0,541	0,548	0,564
19	Коэффициент потерь энергии от трения диска	тр.д.	-		0,00339	0,00186	0,00170	0,00143
20	Осевая ширина бандажа ступени	Вб	м	по чертежу ступени	0,035	0,035	0,035	0,035
21	Коэффициент потерь энергии от трения бандажа	тр.б.	-		0,000308	0,000199	0,000188	0,000171
22	Суммарный коэффициент трения	тр	-	тр.д.+тр.б.	0,00370	0,00206	0,00189	0,00160
23	Внутренний относительный КПД ступени	oi,j	-	ол,j-ут-тр	0,885	0,899	0,905	0,891
24	Использованный теплоперепад ступени	Hi,j	кДж/кг	Е0,joi,j	30,6	31	31,2	31,5
25	Внутренняя мощность ступени	Ni,j	кВт	GjHi,j	5573,28	5647,232	5679,535	5734,362
26	Параметры пара за ступенью
26.1	Энтальпия	h0	кДж/кг		3357,5	3142,9	3112,1	3042,6
26.2	Давление	P2	МПа	п. 13	8,729	3,879	3,419	2,634
26.3	Температура	t2	0С	f(P2,h0)	473,95	345,4	327,4	288,6
26.4	Удельный объем	v2	м3/кг	0,22(h-1907)10-3/(P-0,079)	0,03688	0,07153	0,07935	0,09784

4.6 Расчет системы передних концевых уплотнений

Результаты расчетов сведены в таблицу 7.1.

Таблица 7.1. Расчет системы передних концевых уплотнений

N п/п	Обозн	Размер	Машзал	1 камера	2 камера	3 камера	4 камера	5 камера
1	Dу	м
2	ду	мм	10-3	10-3	10-3	10-3	10-3	10-3
3	Zу	шт
4	Fу·103	м3
5	му	-	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
6	Р2	МПа
7	Р1	МПа	0,1
8	to	оС	20					413
9	vo	м3/кг
10	е	-
11	екр	-
12	еу	-
13	Gу	кг/с

4.7 Расчет системы задних концевых уплотнений

Результаты расчетов сведены в таблицу 8.1

Таблица 8.1. Расчет системы задних концевых уплотнений

N п/п	Обозн	Размер	Машзал	1 камера	2 камера	3 камера	4 камера	5 камера
1	Dу	м
2	ду	мм	10-3	10-3	10-3	10-3	10-3	10-3
3	Zу	шт
4	Fу·103	м3
5	му	-	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
6	Р2	МПа
7	Р1	МПа	0,1
8	to	оС	20					413
9	vo	м3/кг
10	е	-
11	екр	-
12	еу	-
13	Gу	кг/с

5. ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ В ПРОЦЕССЕ РЕМОНТА ТУРБИНЫ К-210-130-3 (спецтема).

В современном мире оптические приборы используются крайней часто, не стало исключением и проведение ремонтных и монтажных работ.

Контроль, который производится при проверке соответствия выполненной работы требованиям чертежа, сводится к изменению размеров, формы и расположения поверхностей.

Контроль размеров - это измерение с требуемой точностью линейной или угловой величины: размеры плоскости, диаметр и длина цилиндрической или конической поверхности, а также величина угла и расстояние между двумя поверхностями.

Контроль формы - это измерение с требуемой точностью отклонений поверхности изделия от заданной геометрически правильной формы. Отклонениями формы, наиболее часто встречающимися в машиностроении, являются: непрямолинейность в одном или нескольких направлениях (непрямолинейность в нескольких направлениях называется неплоскостностью), некруглота, овальность и отклонения от профиля.

Контроль расположения - это измерение с требуемой точностью взаимного расположения поверхностей изделий определяемого расстояниями между осями, точками или линиями, принадлежащими этим поверхностям. Типичными отклонениями в расположении поверхностей являются: радиальное и торцевое биения, несоосность, разностенность, скрещивание осей и отклонение расстояния между ними, несимметричность, неперпендикулярность, непараллельность.

Во всех случаях, когда производится контроль расположения поверхностей, необходим и контроль формы. Это вызвано, во-первых, тем, что результаты измерения взаимного расположения поверхностей зависят от погрешности формы этих поверхностей, и, во-вторых, тем, что при искажении формы одной из сопрягаемых поверхностей повторная выверка их взаимного расположения не может обеспечить требуемого первоначального положения их между собой.

Таким образом, контроль размера определяет соответствие одного размера, контроль формы - погрешность формы одной поверхности и контроль положения - координацию двух и более поверхностей одной или нескольких деталей.

К корпусным деталям турбины предъявляются требования плотного прилегания разъемов, совпадения оси расточки корпуса с плоскостью его горизонтального разъема, параллельности опорных поверхностей с горизонтальным разъемом, перпендикулярности плоскости вертикального фланца оси расточки, возможности повторения взаимного расположения частей корпусов при сборке, монтаже и ремонте.

Оптические методы измерений в машиностроении можно подразделить на две группы.

Первая группа - измерительные приборы устанавливают на стендах или подставках, которые непосредственно не соприкасаются с измеряемым изделием. Эти методы универсальны и их легко применять для решения любого частного вопроса измерения.

При установке зрительной трубы вне контролируемого изделия имеется возможность вести измерения как взаимного положения его элементов, так и самого изделия относительно каких-то, принятых за базовые контрольных точек, расположенных вне его. В этом заключается универсальность таких измерений.

Так как в процессе выполнения измерений положение оптической оси зрительной трубы, базовых точек и контролируемых элементов не считается абсолютно неизменным, то из-за сложности контроля постоянства положения визирной линии погрешность измерений будет накапливаться, а следовательно, точность измерений снижаться. Для повышения точности требуется выполнить большое количество повторных измерений с систематическим контролем постоянства положения оптической оси зрительной трубы.

Вторая группа - измерительные приборы устанавливают на самом измеряемом изделии. При этом обеспечивается более высокая точность и более быстрое выполнение измерений. Объясняется это большей простотой выверки и большей стабильностью положения визирной линии относительно изделия.

Оптические методы измерения дают возможность отказаться от применения при ремонте паровых турбин проверочных валов, струны и других схем контроля.

5.1 Принцип работы системы типа ППС-11

Основным средством оптических методов является зрительная труба, применяемая для выполнения различных измерений при контроле изделий. С ее помощью получают прямую линию, являющейся базой при различных точных измерениях.

1 2 3 4

Рис. 5.1. Оптическая схема

Зрительная труба используется в трех основных приборах: в приборах для измерения непрямолинейности так называемых микротелескопах, в специальных теодолитах и нивелирах.

На рис. 5.1 показана основная оптическая схема, используемая в зрительных трубах. Это типичная схема зрительной трубы, применяемой для измерения непрямолинейности. Сложный, состоящий из нескольких линз объектив 1, неподвижен. За ним расположена фокусирующая линза 2, перемещением которой производится фокусирование изображения предмета в плоскость сетки 3, представляющую собой стеклянную пластинку с нанесенными на ней штрихами в виде перекрестья, круга и пр. Сетка неподвижна и является базой для выполнения измерений. За сеткой находится микроскоп 4, состоящий из объектива (первые две линзы) циркуляра. Микроскоп дает возможность с большим увеличением рассматривать совмещенное с сеткой изображение предмета. Окуляр микроскопа имеет подвижную линзу для настройки его диоптрийности в соответствии с глазом наблюдателя.

Для правильного понимания принципа действия зрительной трубы необходимо рассмотреть некоторые оптические характеристики человеческие глаза и взаимодействие оптической системы зрительной трубы и глаза.

При рассматривании предметов хрусталик глаза строит на сетчатке перевернутое изображение. У человека форма хрусталика регулируется при помощи особых мышц. Благодаря этому изменяется его фокусное расстояние и на сетчатке изображение получается резким. При рассматривании близких предметов хрусталик становится более выпуклым, а при рассматривании далеких предметов менее выпуклым. При нормальном зрении рассматривание предметов, находящихся от глаз на расстоянии от 25 см до бесконечности, невызывает никаких трудностей. Способность фокусирования глаза изменением формы хрусталика называется аккомодацией.

Любая зрительная труба имеет линзовую систему, которая представляет собой совокупность строго выверенных между собой отдельных линз. Линзовая система может рассматриваться как одна линза с оптическими свойствами, суммирующими свойства входящих в эту систему линз. Этим упрощается графическое построение хода лучей в зрительной трубе. Применение линзовых систем, а не отдельных линз устраняет аберрацию, которой обладает каждая линза.

Аберрацией называется любое искажение изображения, недостаточная резкость или изменение резкости изображения от центра линзы к ее краю; сущность аберрации заключается в том, что лучи, вышедшие из одной точки, пройдя через линзу, не собираются снова в одной точке.

Кроме линзовых систем в зрительных трубах могут быть использованы призменные и зеркальные системы. В отличие от линзовых систем, которые используют проходящие лучи, в призменных зеркальных системах используют отраженные лучи.

В оптических приборах применяют специальные призмы, у которых поверхности, через которые свет входит в призму и выходит из нее, перпендикулярны направлению лучей, а поверхность отражения имеет отражающее покрытие. Отражающее покрытие используется в тех случаях, когда угол падения меньше угла полного внутреннего отражения.

Если такие призмы применить невозможно, то используют зеркала с отражающим покрытием на передней поверхности. Такие зеркала называют зеркалами с наружным покрытием. У них всего одна отражающая поверхность, поэтому нет нежелательных дополнительных отражений лучей.

Иногда есть необходимость видеть одновременно отраженное изображение и предмет за зеркалом. В этом случае используют полупрозрачное зеркало с тонким равномерным отражающим слоем. Объектив зрительной трубы и сетка неподвижны; линия, проходящая через центр перекрестья сетки и главную точку объектива, также неизменна. Эта линия называется визирной линией или оптической осью зрительной трубы. Относительно этой линии и определяется положение изображающего предмета. При этом зрительная труба сильно увеличивает изображение предмета, чем обеспечивает определение очень малых отклонений его от линии визирования. Положение глаза не имеет значения, так как глаз только фиксирует совмещение изображения с линией визирования. Эти две особенности обеспечивают высокую точность визирования при помощи оптической схемы, применяемой в зрительной трубе.

Так как при перемещении объектива и окуляра будет меняться ход лучей, а следовательно, и увеличение зрительной трубы, то в паспортных указывается увеличение, когда объектив сфокусирован на бесконечность, а окуляр установлен на О диоптрий.

Для выполнения измерений и снятия отсчетов зрительная труба должна иметь специальное устройство для определения величины отклонения цели от визирной линии. Такое устройство называется оптическим микрометром. Поскольку отклонения необходимо измерять в двух направлениях - горизонтальном и вертикальном, то при наличии одного оптического микрометра выполнение измерений производится последовательно, сначала в одном направлении, а затем после поворота трубы на 90° - в другом. Для ускорения выполнения измерений и повышения их точности трубы могут иметь два оптических микрометра, что дает возможность замерять сразу две координаты отклонения цели от визирной линии.

Принцип работы оптического микрометра основан на том, что плоскопараллельная пластина проходе через нее лучей смещает их на величину, зависящую от угла наклона лучей пластине. При этом направление лучей не изменяется. Если привод для изменения угла наклона плоскопараллельной пластины отпарирован в величинах параллельного переноса лучей, получается устройство для измерения и отсчета величины отклонения цели от визирной линии. Так, если привод оптического микрометра установлен на нуль, то плоскопараллельная пластина расположена перпендикулярно лучам, идущим в зрительную трубу. При этом возникает увеличенное, но действительное положение цели относительно визирной линии. При изменении положения привода оптического микрометра изменяется наклон плоскопараллельной пластины и смещается изображение цели относительно визирной линии. После проведения визирной линии на цель по положению привода оптической трубы.

И это изменение тем больше, чем дальше от зрительной трубы находится цель. Так при выполнении измерений в турбостроении эти расстояния могут измеряться десятками метров, то смещение одного из концов зрительной трубы на 1 мкм может привести к погрешности измерения на расстоянии 20 м около 0,1 мм.

Установки, выверки и крепления зрительной трубы при производстве измерений необходимы специальные штативы. Конструкция штатива должна обеспечить удобство установки, то есть выверки и надежность крепления зрительной трубы.

При выполнении измерений часто требуется точная ориентация визирной линии трубы в пространстве относительно горизонтальной плоскости. Для выверки зрительной трубы в горизонтальной плоскости применяют накладной прецизионный уровень, который устанавливают и крепят на цилиндрической части зрительной трубы. Для выверки трубы применяют прецизионный (точный) уровень с ценой деления 0,01 мм на 1 м. Такой уровень очень чувствителен к температурным механическим воздействиям. Применение накладного уровня необходимо при измерении взаимного положения точек относительно горизонтально выверенной визирной линии и измерении высотных отметок поверхности.

Для точного визирования необходима марка. Марка - это устройство, предназначенное для того, чтобы отмечать определенную точку в пространстве. Марка, с одной стороны, должна обеспечить высокую точность визирования, а с другой, обладать возможностью ориентации относительно контролируемой поверхности.

Для создания благоприятных условий при визировании марки необходимо на продолжении линии зрительная труба-марка установить специальный экран КЗ. Цвет и освещенность экрана выбирают из условий наименьшей утомляемости наблюдателя. Установка экрана на линии визирования и равномерность его освещения могут влиять на точность измерений. Для этого источник света зрительной трубы, предназначенной для автоколлимации, должен быть достаточно сильным.

Даже при самом тщательном изготовлении самые незначительные погрешности оптической системы, механизмов перемещения линзы фокусирования и оптических микрометров вызывают непрямолинейность визирной линии зрительной трубы и, как результат этого, ошибки в измерениях. К погрешностям измерения, зависящим от зрительной трубы, следует добавить погрешности визирования, то есть погрешность наведения визирной линии на цель. Все ошибки измерения можно подразделить на зависящие и независящие от расстояния визирования.

Погрешность измерения зрительной трубы изменяется при различных показаниях оптических микрометров. Наименьшая погрешность измерения имеется при установке оптических микрометров на нулевое положение. При увеличении показания оптического микрометра появляется дополнительная погрешность из-за наклона плоскопараллельной пластины и ошибки тарировки шкалы микрометра.

При аккуратном выполнении измерений и при отсутствии условий, вызывающих искривлении визирной линии вне зрительной трубы (рефракции), основной погрешностью является не прямолинейность визирной линии. Не прямолинейность визирной линии является индивидуальной особенностью каждой трубы и зависит только от случайного сочетания погрешностей изготовления. Ее можно определить для каждой трубы. Особенно это важно в тех случаях, когда точность контроля не должна выходить за 0,01 мм. Определение не прямолинейности визирной линии производят многократным измерением нескольких марок, установленных в требуемом диапазоне расстояний т.

Для выполнения измерений необходимо жесткое основание, постоянство температуры, марка при измерениях не должна переставляться. После выполнения 10-20 визирований каждой марки относительно оптической оси (до и после поворота зрительной трубы на 180°) результаты измерений усредняют и строят графики не прямолинейности визирной линии в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Имея эти данные, контрольные измерения можно выполнить с учетом не прямолинейности визирной линии.

При необходимости точных измерений такой трубой, для которой неизвестна погрешность не прямолинейности визирной линии, можно выполнить сначала измерения в одном положении трубы, а затем -после поворота ее на 180°. За итог измерения берут среднеарифметические результаты.

Каждая марка и устройство для ее координации относительно контролируемой поверхности имеют индивидуальные погрешности изготовления и для повышения точности измерения можно использовать только одно устройство с маркой, переставляя их в заданные для контроля места.

При выполнении измерений несколькими марками и с несколькими устройствами минимальное увеличение погрешности измерения будет соответствовать разности погрешности этих марок и устройств.

Погрешность визирования в основном зависит от типа марки. Специальными исследованиями определяется зависимость точности визирования от расстояния для каждой марки и может быть дана в виде графика. Для такого графика характерно, что точность визирования, данная в угловых величинах, с увеличением расстояния сначала увеличивается, а затем постепенно снова уменьшается. Имея такой график, можно для каждой марки определить в линейных величинах погрешность визирования на данном расстоянии.

Повышение точности измерения как за счет уменьшения погрешности зрительной трубы, так и погрешности визирования, может быть достигнуто многократным повторением измерений и определением среднеарифметических значений полученных результатов.

5.2 Сборка и центровка деталей проточной части с помощью оптических приборов

Сборка диафрагм и обойм выполняется теми же приемами, которые применялись при выемке. Правильная сборка и установка диафрагм заключается прежде всего в их центровке и фиксации аксиального и радиального положений в корпусе цилиндра или обойме. После укладки половин диафрагм в обоймы или непосредственно в корпус цилиндра необходимо выполнить проверку правильности центровки диафрагм в обоймах и обойм в цилиндре, а также проверить достаточность радиальных и осевых зазоров в посадочных местах между гребнями обойм, диафрагм и пазами цилиндра.

Радиальные зазоры между гребнями диафрагм (обойм) и пазами, в которые они вставляются, проверяются снятием свинцовых оттисков. Для замера этих зазоров в крышке цилиндра, сверху, на гребень диафрагмы (обоймы) и на плоскость разъема укладывается свинцовая проволока; зазор определяется по разности между толщиной оттиска сверху и полусуммой толщин оттисков на плоскости разъема. Для замера зазоров в нижней половине цилиндра свинец укладывается под лапки диафрагмы (обоймы) и под гребень продольной шпонки.

Проверка правильности центровки диафрагм должна показать такое их положение, при котором ось, проходящая через центры их расточек для уплотнений, совпадает с осью ротора турбины при ее нормальном тепловом состоянии во время работы. Это требует учета перемещения ротора при вращении на рабочей частоте путем смещения диафрагм и обойм уплотнений на 0,1 мм влево при правом вращении и вправо при левом вращении ротора. Кроме того, должны быть учтены поправки на изменения зазоров концевых и промежуточных уплотнений при тепловых расширениях турбины и поправки на коробление цилиндров.

После выполнении центровки валопровода и определения положения роторов относительно масляных расточек корпусов подшипников (в отличие от монтажа, где положение роторов определяется по паровым расточкам), роторы вынимаются, устанавливаются детали нижней половины проточной части статора: нижние половины обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм. При определении пространственного положения роторов масляные расточки выбираются за базу, так как, изменение их положения в процессе ремонта крайне затруднено (в отличии от паровых расточек литых цилиндров, положение которых может изменятся корректировкой толщины консольных шпонок для изменения их положения относительно роторов или исправления реакции опор цилиндров).

Для центровки деталей статора в замеренные расточки под масляные уплотнения выставляется специальное приспособление -борштанга или настраивается оптическая труба (лазерное приспособление для центровки). Иногда при ремонте используется калибровый вал, который устанавливается в подшипники. Положение нижних половин обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм определяется относительно приспособления для центровки, установленного в ось ротора (рис. 5.2).

Для центровки оптическими приборами (рис. 5.3) на разъеме корпуса турбины устанавливают кронштейн с рамкой для крепления зрительной трубы. В рамку заводят зрительную трубу, а в расточки под уплотнения корпуса турбины - центроискатели с марками, за которыми установлен освещенный экран. Зрительную трубу выверяют по двум центро искателям в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно центров контрольных расточек.

Пред проведением замеров положение деталей цилиндра, все они должны быть отжаты влево. Перед проведением замеров необходимо также проверить зазоры в вертикальных шпонках, для чего каждую установленную деталь отжимают слесарной монтировкой влево до упора; на установленную деталь настраивается индикатор часового типа и деталь отжимается вправо; операция повторяется 2...3 раза для точного определения люфта детали в шпоночном соединении. Если величина перемещения детали относительно шпонки больше разрешенного формуляром зазора, то в процессе центровки необходимо восстановить шпоночный паз до требуемых размеров (наварить и припилить),

С помощью борштанги или оптической трубы проводится замер положения центруемых деталей относительно оси ротора. При из-мерении с помощью зрительной трубы в расточку устанавливают центроискатель с маркой и, визируя марку, определяют координату в вертикальной плоскости центра расточки. При центровке с помощью калибрового вала, уложенного на опорные вкладыши, положение

Рис. 5.2. Схема производства замеров положения деталей проточной части от борштанги или калибрового вала

Рис. 5.3. Комплект приспособления для оптической центровки деталей

проточной части

положение обоймы (диафрагмы) определяется при измерении микрометрическим нутромером или мостиком со штихмасом расстояния от вала до расточек в трех направлениях.

Запись полученных замеров представляется в виде, показанном в качестве примера на рис. 5.4.

Для определения, по полученным данным, положения детали относительно оси валопровода должно быть выполнено приведение замеров к нулю (то есть наименьший по величине замер вычитается из всех остальных).

При определении величины перемещения деталей проточной части диафрагм, обойм диафрагм, обойм уплотнений необходимо вводить поправки на центровку:

- на коробление цилиндра;

на коробление (эллипсность) внутренних расточек диафрагм, обойм диафрагм, обойм уплотнений;

величину статического прогиба ротора (рис. 5.5) (при центровке по оптической трубе) и разность величин статического прогиба ротора и приспособления, с помощью которого производятся замеры положения детали (в случае применения оптической трубы пользуются заводскими таблицами поправок на центровку).

Для определения статического прогиба борштанги (ротора) можно использовать следующую методику: борштанга берется стропом на «удавку» в центре ее тяжести, рядом со стропом и в местах опор в вертикальной плоскости устанавливаются индикаторы часового типа, борштанга приподнимается краном до отрыва опор. Величина статического прогиба равна половине разности между показаниями индикатора в месте крепления стропа и полусуммой показаний индикаторов в местах установки опор борштанги.

Рис. 5.4. Пример записи замеров положения детали:

а - замеренная величина зазоров по щупу; б -- приведенная величина зазоров к О

Рис. 5.5. Эскиз статического прогиба ротора

Перемещение диафрагмы по горизонтали и вертикали производится в зависимости от конструкции крепления диафрагмы и от положения диафрагмы по отношению к плоскости разъема.

При установке диафрагм на лапках и наличии вертикальной шпонки, перемещение по вертикали производится путем изменения толщины прокладок под лапками нижней половины диафрагмы или опиловкой этих лапок, а перемещение по горизонтали -- поворотом диафрагмы вокруг продольной шпонки (рис. 5.6). При необходимости перемещения диафрагмы влево на величину б под правую лапку устанавливается прокладка толщиной б, а под левой лапкой вынимается прокладка толщиной б или производится опиловка на ту же величину; при необходимости перемещения диафрагмы вправо производится установка прокладки под левую лапку и выемка такой же прокладки под правой.

При установке диафрагм на штифтах перемещение диафрагмы по горизонтали и вертикали производится соответствующей опиловкой или заменой установочных штифтов.

Верхние половины диафрагм центруются по установленным нижним половинам с расчетом получения зазоров по лапкам диафрагм и обойм в пределах допусков; при этом должно быть обеспечено правильное прилегание плоскостей разъема обеих половин диафрагм и плотное прилегание по замковым шпонкам и центрирующим штифтам в разъеме нижней половины диафрагмы.;

Рис. 5.6. Перемещение нижней половины диафрагмы в поперечном направлении вокруг вертикальной шпонки

При исправлении положения обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм в расточках цилиндра следует учитывать, что при этом изменяется и величина теплового зазора в расточке, поэтому после перемещения деталей необходимо проверить наличие теплового зазора в расточке между сопрягаемыми деталями.

После центровки нижних половин обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм, в соответствии с их новым положением, проводится изменение положения в расточке верхних половин диафрагм. Для определения необходимых изменений в положении верхних половин диафрагм проводится замер выступания (западания) горизонтального разъема нижних половин диафрагм относительно разъема цилиндра (обоймы). Положение верхних половин диафрагм относительно горизонтального разъема изменяется регулировочными прокладками под их подвесками до получения равной величины западания (выступания), противоположной по знаку замеренной в нижней половине и увеличенной на величину теплового зазора в горизонтальном разъеме (для большинства диафрагм величина теплового зазора составляет 0,2 мм).

При этой операции, кроме изменения положения верхней половины диафрагмы по высоте, необходимо обеспечить достаточные по величине тепловые зазоры по стопорным планкам подвесок верхних половин диафрагм и для возможности теплового расширения самих подвесок в колодцах цилиндра (обоймы), а также обеспечить гарантированное западание стопорной планки относительно горизонтального разъема верхней половины для возможности закрытия разъема цилиндра или обоймы.

Для верхних половин диафрагм, поперечное положение которых фиксируется вертикальной шпонкой, расположенной в расточке верхней половине цилиндра, необходимо также выполнить смещение их в поперечной плоскости по замерам тепловых зазоров в расточке или по борштанге (смещением самой шпонки на необходимую величину с помощью наварки и последующей разделки шпоночного паза).

Размещено на Allbest.ru