專利名稱：提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度的方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)葉作為水輪機(jī)形成和改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪水流的環(huán)量、調(diào)節(jié)流量、改變水輪發(fā)電機(jī)組 出力、正常和事故停機(jī)時(shí)封住水流從而保證水輪機(jī)具有良好的水力特性和安全性的重要部 件，其所受水力矩的大小，直接影響到水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器容量和水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)各傳 動(dòng)部件結(jié)構(gòu)尺寸的合理選取。由于目前無法用理論計(jì)算的方法準(zhǔn)確獲得導(dǎo)葉所受水力矩的 大小，利用與原型水輪機(jī)幾何相似的模型水輪機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果按照相似定律換算出原型水輪 機(jī)導(dǎo)葉所受水力矩的方法成為確定水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩的主流方法。如

圖1所示，上述方法 采用在導(dǎo)葉軸上按照一定的規(guī)則粘貼應(yīng)變片并構(gòu)成測(cè)量橋路，通過對(duì)上述測(cè)量導(dǎo)葉進(jìn)行率 定，即建立起上述測(cè)量導(dǎo)葉上電橋信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)力矩間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來保證導(dǎo)葉水力矩的測(cè)量 精度。上述對(duì)應(yīng)關(guān)系的隨機(jī)不確定度越小，則導(dǎo)葉水力矩的測(cè)量精度就越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種通過優(yōu)化測(cè)量段結(jié)構(gòu)來提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè) 量精度的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度的方法，其 特征是；通過優(yōu)化測(cè)量段結(jié)構(gòu)來提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度，將導(dǎo)葉軸測(cè)量段由 常規(guī)實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)改為空心圓軸結(jié)構(gòu)來提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩的測(cè)量精度，在測(cè)量段 外徑相同且采用相同的測(cè)量橋路的情況下，導(dǎo)葉軸空心圓軸結(jié)構(gòu)測(cè)量段測(cè)得的電信號(hào)與標(biāo) 準(zhǔn)力矩間對(duì)應(yīng)關(guān)系的隨機(jī)不確定度要小于導(dǎo)葉軸實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)測(cè)量段測(cè)得的電橋信號(hào)與 標(biāo)準(zhǔn)力矩間對(duì)應(yīng)關(guān)系的隨機(jī)不確定度，對(duì)導(dǎo)葉軸測(cè)量段空心圓軸結(jié)構(gòu)而言，其抗扭截面模 量可按下式計(jì)算
權(quán)利要求
一種提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度的方法，其特征是；通過優(yōu)化測(cè)量段結(jié)構(gòu)來提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度，將導(dǎo)葉軸測(cè)量段由常規(guī)實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)改為空心圓軸結(jié)構(gòu)來提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩的測(cè)量精度，在測(cè)量段外徑相同且采用相同的測(cè)量橋路的情況下，導(dǎo)葉軸空心圓軸結(jié)構(gòu)測(cè)量段測(cè)得的電信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)力矩間對(duì)應(yīng)關(guān)系的隨機(jī)不確定度要小于導(dǎo)葉軸實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)測(cè)量段測(cè)得的電橋信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)力矩間對(duì)應(yīng)關(guān)系的隨機(jī)不確定度，對(duì)導(dǎo)葉軸測(cè)量段空心圓軸結(jié)構(gòu)而言，其抗扭截面模量可按下式計(jì)算 <mrow><mi>W</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>&pi;</mi><mo>&CenterDot;</mo><msup> <mi>D</mi> <mn>3</mn></msup> </mrow> <mn>16</mn></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mi>d</mi> <mi>D</mi></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>4</mn></msup><mo>]</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中W抗扭截面模量(m3)；D空心圓軸外徑(m)；d空心圓軸內(nèi)徑(m)；在測(cè)量導(dǎo)葉水力矩時(shí)，對(duì)于導(dǎo)葉軸測(cè)量段發(fā)生的彈性形變而言，抗扭截面模量越小，則在受到相同扭矩時(shí)其被測(cè)表面粘貼應(yīng)變片測(cè)量電橋的導(dǎo)葉軸測(cè)量段表面達(dá)到彈性穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間就越短；反之，抗扭截面模量越大，則在受到相同扭矩時(shí)其被測(cè)表面粘貼應(yīng)變片測(cè)量電橋的導(dǎo)葉軸測(cè)量段表面達(dá)到彈性穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間就越長(zhǎng)，在受到相同扭矩的作用下，導(dǎo)葉軸測(cè)量段被測(cè)表面達(dá)到彈性穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間越短，則測(cè)量信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)力矩間對(duì)應(yīng)關(guān)系的隨機(jī)不確定度就越小，由式(1)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于測(cè)量段外形尺寸D相同且采用相同的材料和熱處理工藝的模型水輪機(jī)導(dǎo)葉而言，影響其抗扭截面模量的唯一因素就是是否采用空心圓軸結(jié)構(gòu)，其差異可以通過下式表示式中W實(shí)實(shí)心圓軸抗扭截面模量(m3)，可認(rèn)為實(shí)心圓軸為d＝0的特殊的空心圓軸；W空空心圓軸抗扭截面模量(m3)。從式(2)可以很清楚地看出，對(duì)于空心圓軸而言故即采用空心圓軸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉軸測(cè)量段在相同受力狀態(tài)下達(dá)到彈性穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間比傳統(tǒng)的實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)要短，測(cè)量段外形尺寸相同且采用相同的材料和熱處理工藝以及使用相同的應(yīng)變片和粘貼工藝的模型水輪機(jī)導(dǎo)葉，分別在導(dǎo)葉軸測(cè)量段為空心圓軸結(jié)構(gòu)和常規(guī)實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)的情況下，導(dǎo)葉軸測(cè)量段的各標(biāo)準(zhǔn)作用力矩與輸出電壓信號(hào)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)作用力矩與輸出電壓關(guān)系曲線計(jì)算出的試驗(yàn)作用力矩值試驗(yàn)數(shù)據(jù)的隨機(jī)不確定度按下式計(jì)算 <mrow><msub> <mi>u</mi> <mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mo>&PlusMinus;</mo><mfrac> <mrow><mi>t</mi><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>s</mi> <mi>y</mi></msub> </mrow> <msqrt><mi>n</mi> </msqrt></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中ur隨機(jī)不確定度；t 學(xué)生分布系數(shù)， <mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>1.96</mn><mo>+</mo><mfrac> <mn>2.36</mn> <mi>&upsi;</mi></mfrac><mo>+</mo><mfrac> <mn>3.2</mn> <msup><mi>&upsi;</mi><mn>2</mn> </msup></mfrac><mo>+</mo><mfrac> <mn>5.2</mn> <msup><mi>&upsi;</mi><mn>3.84</mn> </msup></mfrac><mo>;</mo> </mrow>υ自由度，υ＝n 1；n測(cè)量點(diǎn)數(shù)；sy標(biāo)準(zhǔn)差， <mrow><msub> <mi>s</mi> <mi>y</mi></msub><mo>=</mo><msqrt> <mfrac><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>n</mi> </munderover> <msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mover> <mi>y</mi> <mo>^</mo></mover><mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></mrow><mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </mfrac></msqrt><mo>;</mo> </mrow>m根據(jù)x和y擬合的關(guān)系曲線(多項(xiàng)式)的次數(shù)，對(duì)于導(dǎo)葉標(biāo)準(zhǔn)作用力矩y與輸出電壓x間的線性擬合曲線而言，m＝1。根據(jù)表1和表2中試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的導(dǎo)葉軸測(cè)量段為空心圓軸結(jié)構(gòu)時(shí)的隨機(jī)不確定度ur空和導(dǎo)葉測(cè)量段為實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)時(shí)的隨機(jī)不確定度ur實(shí)分別為ur空＝0.0471，ur實(shí)＝0.0630。FSA00000187396500022.tif,FSA00000187396500023.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過優(yōu)化測(cè)量段結(jié)構(gòu)來提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度的方法，該方法的特征為將常規(guī)導(dǎo)葉軸測(cè)量段由實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)改為空心圓軸結(jié)構(gòu)。在測(cè)量段外形尺寸相同且采用相同的材料和熱處理工藝的前提下，在相同受力狀態(tài)下，采用空心圓軸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)葉軸測(cè)量段達(dá)到彈性穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間比傳統(tǒng)的實(shí)心圓軸結(jié)構(gòu)要短，從而使作用力矩與輸出電壓信號(hào)關(guān)系曲線的隨機(jī)不確定度減小，進(jìn)而達(dá)到提高模型水輪機(jī)導(dǎo)葉水力矩測(cè)量精度的目的。
文檔編號(hào)G01L3/00GK101936794SQ201010212819
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉文杰, 劉登峰, 吳可君, 戴江, 李友平, 童文波, 許建新, 趙英男, 趙越, 郭彥峰, 陳金霞, 黎輝 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司