СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАКТИЧЕСКОЙ МИНИМАЛЬНОЙ ПЛОЩАДИ ПРОХОДНОГО СЕЧЕНИЯ МЕЖЛОПАТОЧНЫХ КАНАЛОВ
METHOD OF MEASUREMENT OF THE ACTUAL MINIMUM SQUARE OF THE PASSIVE CROSS SECTION OF BLADE PASSAGES

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для автоматизированного измерения фактической минимальной площади проходного сечения проточной части межлопаточных каналов сопловых аппаратов турбин, решеток(блоков) сопловых лопаток, комплектов лопаток, роторов компрессоров.
Кроме того, изобретение может найти применение при измерении фактического минимального проходного сечения различных объектов, имеющих как замкнутые, так и незамкнутые проточные поверхности течения газа или жидкости, для которых необходимо подтверждение расходных характеристик.
Известен способ измерения площади горла решетки соплового аппарата газотурбинного двигателя. Способ позволяет измерять площади корыта и спинки каждой отдельной лопатки, сортировать массив лопаток для получения минимального горла лопатки без натурных испытаний (патент RU №00081529, МПК: F01D 9/06).
Недостатком известного способа является то, что определение площади происходит не по всей поверхности канала, а лишь по измерению отклонений нескольких основных размеров от расчетных. При этом не учитываются особенности определения проходного сечения, накладываемые формой поверхности межлопаточного канала, дефекты на поверхности.
Наиболее близким к заявляемому является способ определения геометрических характеристик отверстий с последующим вычислением требуемых характеристик, в том числе площади поперечного сечения при помощи трехкоординатных машин. При этом производятся прямые измерения в дискретных точках по окружности с помощью измерительных головок и по полученным дискретным значениям пересчетом определяется площадь поперечного сечения (Хофманн Д. Техника измерений и обеспечение качества, Справочная книга. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 289-291).
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что измерения геометрии канала проводятся лишь в дискретных точках по периметру сечения, при этом учитывается не вся геометрия канала, а величина площади поперечного сечения определяется пересчетом. При использовании этого способа измерения в точках может быть не учтена форма некоторых элементов поверхности, таких, как зазоры между полками соседних лопаток, скосов лопаток, перфорации, фактической криволинейной формы выходной кромки лопаток, дефектов покрытия на поверхности.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения площади проходного сечения за счет построения и определения поверхности минимального проходного сечения по всей геометрии канала, а не по отдельным точкам или размерам.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения фактической минимальной площади проходного сечения межлопаточных каналов согласно изобретению предварительно выполняют оцифровку или томографию для получения трехмерных наборов данных (полигональных геометрических моделей) по каждому из каналов, затем каждый из наборов данных обрабатывают и позиционируют между собой, после формирования исходных данных применяют программу автоматического определения поверхности проходного сечения для каждого канала, далее используют встроенные функции программы, которые вычисляют площадь каждой из поверхностей, формируют отчет с найденными значениями и резервные файлы.
Способ измерения фактической минимальной площади проходного сечения межлопаточных каналов осуществляется следующим образом.
На первом этапе предварительно выполняют оцифровку или томографию для получения трехмерных наборов данных по каждому из каналов объекта в соответствии с методикой. Объекты, образующие канал, могут быть оцифрованы в двух состояниях. В первом случае объекты (лопатки) собраны в сопловом аппарате. Во втором случае лопатки комплекта, решетки лопаток поступают для оцифровки по отдельности. Методика расчета фактической площади проходного сечения соплового аппарата (межлопаточных каналов), как и отдельные ее элементы, является неотъемлемой частью способа, так как:
- содержит требования к исходным трехмерным наборам данных для работы программы построения поверхности проходного сечения,
- описывает алгоритм работы программы построения поверхности проходного сечения,
- описывает действия для оценки погрешностей при измерении площади проходного сечения,
- описывает формирование отчета по измерению межлопаточных каналов.
В первом случае при измерении площади межлопаточных каналов соплового аппарата, где каждая лопатка спозиционирована, каналы между парами лопаток уже сформированы. Трехмерные наборы данных готовы для последующей работы программы. Необходимым действием является определение виртуальной оси вращения соплового аппарата и задание начального положения в радиальном направлении по трехмерным наборам данных в специализированном программном обеспечении.
Во втором случае при измерении площади межлопаточных каналов отдельных лопаток, решеток каналы не сформированы. Трехмерные наборы данных каждого объекта необходимо спозиционировать для последующей работы программы. Для этого в специализированном программном обеспечении каждый из наборов данных совмещается с номинальной геометрической моделью по поверхностям для установки в сопловой аппарат и затем поворачивается относительно виртуальной оси вращения номинальной геометрической модели на угол, соответствующий положению конкретной лопатки. В итоге трехмерные данные каждого из объектов (лопаток) при работе программы уже спозиционированы по окружности парами и образуют межлопаточные каналы.
На втором этапе после формирования исходных данных применяют программу автоматического определения поверхности проходного сечения для каждого канала. Для работы программы указываются трехмерные наборы данных каждого из объектов, образующих межлопаточные каналы. Вводятся параметры для определения поверхности проходного сечения на одном из межлопаточных каналов. Для остальных однотипных каналов определение поверхности происходит автоматически в режиме пакетной обработки.
Далее используются встроенные функции программы для вычисления площади каждой из поверхностей. После вычисления площади программа формирует отчет по измерениям, в который экспортирует найденные значения. При этом в отчете для каждого канала соотносятся значения площади канала и наборы данных объектов, которые формируют канал, и выводятся дополнительные данные, полученные при работе программы, необходимые для анализа погрешностей, затем рассчитываются значения площади для всего соплового аппарата, его отклонение от номинального значения.
На ключевых стадиях работы программы создаются промежуточные файлы для возможности проверки ее работы, статистического анализа и применения этих файлов в других технологиях, основанных на работе с трехмерными наборами данных фактической геометрии. Оператором, выполняющим измерение, при необходимости выполняется анализ погрешности измерения в соответствии с методикой. Результаты анализа добавляются в отчет.