Адрес: г.Воронеж
ул.Менделеева 3б
т.
(473)261-26-26
(многоканальный)
249-69-08, 220-73-96
Главная Новости Новые разработки Документы Партнеры Представительства Контакты
Весы крановые Комплектующие для крановых весов Весы платформенные автомобильные Оборудование для АЭС Весоизмерительные системы и устройства Другое

 Программно-технический комплекс для взвешивания и статической балансировки рабочих колёс гидравлических турбин

 

 1.   Актуальность проблемы

  Рабочие колёса гидравлических турбин являются сложными технологическими  объектами, требующими специализированного уникального оборудования для их изготовления и контроля. Их вес может находиться в пределах от единиц до сотен тонн, а диаметр – до нескольких метров. Уникальность применяемого оборудования и технологий косвенно подтверждается ограниченным числом фирм-производителей данной продукции    на нашей планете.

Трагическая авария на Саяно-Шушенской гидроэлектростанции резко обострила внимание к качеству данной продукции, в частности к балансировке рабочих колёс. Из-за особенностей конструкции, большой массы и габаритных размеров, традиционно балансировка выполнялась статическим методом «на шаре» [1]. 

Данный метод балансировки, принятый в СССР к применению в 30-е годы двадцатого века  обладает большой субъективностью, требует изготовления  специальной оснастки под каждый тип рабочего колеса и не имеет возможности для регистрации результатов техническими средствами. При этом, достаточно сложно оценить неопределённость балансировки при реализации данного метода.

2. Основные предпосылки для разработки весового метода статической балансировки рабочих колес гидравлических турбин.

Такими предпосылками, в частности на предприятии  ООО «Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества» явились определенные достижения в области создания большегрузных тензометрических датчиков силы и веса с достаточно высокими метрологическими характеристиками, разработка и ввод в эксплуатацию многоплатформенных весоизмерительных систем (МПВС) для взвешивания и центровки самолетов:

-МПВС 1/1 – 2/3   взвешивание и центровка самолета Бе-103 для Комсомольского-на-Амуре авиационного производственного объединения (КнААПО);

-МПВС-10   взвешивание и центровка самолёта Сухой-Суперджет для ЗАО «Гражданских самолётов Сухого» (ЗАО «ГСС»);

-МПВС-3/10-13/20   взвешивание и центровка самолётов Ту-160;  Ту-22; Ту-214; Ту-334 и Ил-62 для ОАО «Казанского авиационного производственного объединения им. С.П. Горбунова» (ОАО "КАПО им. С.П. Горбунова");

В данных системах отработка выходных кодов по каждой весоизмерительной платформе при различных значениях стояночного угла тангажа позволяет с высокой точностью определить положение центра масс.

Определение положения центра масс для рабочего колеса гидравлической турбины – промежуточная операция, т.к. радиус-вектор между осью вращения и центром масс определяет положение и значение балансировочного груза при задании радиуса для  размещения балансировочного груза. Однако следует учитывать существенное отличие рабочего колеса турбины от самолета как объекта для определения центра масс:

-отсутствие конструктивно-определённых опор (таких как - шасси у самолёта), реакции в которых и их координаты являются исходными для расчётов;

-отсутствие податливости конструкции, что накладывает ограничение на количество применяемых платформ;

-наличие несплошностей и возникновение мнимого разбаланса.

Из первого отличия вытекает необходимость однозначного  определённого  размещения весоизмерительных платформ под рабочим колесом, симметрично расположенных относительно оси его вращения. Данная задача может решаться либо путём установки оси вращения рабочего колеса по оси измерительной системы  [ 2 ] , при этом в рабочее колесо должна быть установлена центрирующая втулка с известной массой и идеально сбалансированная, устанавливаемая на ось измерительной системы, удерживаемую на штоке гидроцилиндра. Весоизмерительные платформы при этом размещаются на известном, постоянном расстоянии от оси.

Весоизмерительные платформы могут устанавливаться также  по телу вращения рабочего колеса, по разметке, выполненной   на его поверхности  [ 3 ].

Из второго отличия вытекает необходимость, и возможность использования только трёх весоизмерительных  платформ со специальными силовводящими элементами в их центральной  части. Отсутствие податливости конструкции существенным образом увеличивает влияние на результаты разновысотности весоизмерительных платформ и наклона рабочей площадки. 

Несплошности  рабочего колеса заложены конструктивно в виде окон для установки хвостовиков лопастей. Таких несплошностей может быть от четырёх и более. При количестве несплошностей, некратном количеству весоизмерительных платформ возникает мнимый разбаланс «рабочего колеса». Это хорошо иллюстрируется при наложении «креста» на три опоры. Реакции в опорах не будут одинаковыми и определённый таким образом центр масс не будет совпадать с геометрическим центром «креста». Данная проблема также требует специальных решений для обеспечения  инвариантности результатов от данных влияющих факторов.

3. Состав и основные характеристики программно-технического комплекса

К техническим средствам, входящим в состав комплекса для статической балансировки относятся:

1. Система весоизмерительная МПВС 4/50, содержащая четыре весоизмерительные платформы и контроллер весовой.

2. Портативный компьютер промышленный защищенный (ноутбук) TS Strong@Master

3. Видеокамера цифровая с модулем питания  SONY SNC.

4. Приспособление для задвигания платформ под рабочее колесо – 4 шт.

5. Домкрат гидравлический ДН50П15 – 4 шт.

6. Приспособление центровки платформ относительно внешнего тела вращения рабочего колеса – 4 шт.

7. Приспособление для контроля точности позиционирования платформ – 1 шт.

Весоизмерительная система МПВС 4/50 включена в реестр приборов России и имеет сертификат №40387 от 30.08.2010г, а также Свидетельство о первичной поверке.

Особенностью весоизмерительных платформ является наличие в каждой из них двух групп датчиков со своими регулируемыми узлами встройки, что обеспечивает работу каждой из них на двух диапазонах – от нуля до 10т и от 10 до 50т.

Программное обеспечение, установленное в промышленном компьютере, обеспечивает выполнение настройки и диагностики оборудования, содержит инструкцию по выполнению работ при балансировке и формирует протокол балансировки. На рисунке ………. Представлен внешний вид рабочего колеса гидравлической турбины, размещенной на весоизмерительных платформах.

Оборудование питается как от сети переменного  напряжения 220В 50Гц, так и от встроенных аккумуляторов, ёмкости которых достаточно для продолжения работ и корректного завершения процесса измерений при пропадании питания.

Верификация программного обеспечения была выполнена как путём математического моделирования, так и путем проведения экспериментов на физических моделях рабочих колёс с моделированием различного количества лопастей. В качестве натурного объекта использовалось рабочее колесо гидравлической турбины «Волжская – 21». На изделии общей массой ~ 80т определён и скомпенсирован разбаланс 200 кг.

Выводы:

1. Созданный программно-технический комплекс обеспечивает выполнение задачи балансировки рабочих колёс гидравлических турбин в широком диапазоне их веса и габаритных размеров при одновременном определении веса изделия.

2. Применяемая методика статической  балансировки является инновационной, защищена Патентами на изобретения.

3. Разработанный комплекс может явиться основой для решения задач  определения центра масс сложных технических объектов, реальных аппаратов (тяжелый вертолёт), транспортных средств (тягач, локомотив) и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. Балансировка деталей и узлов. Левит М.Е., Рыженков В.М. – М.: Машиностроение, 1986г.

2. Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины. Патент на изобретение № 2460052 от 27.02.2012г. Красников Ю.В.

3. Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины. Патент на изобретение № 2456566 от 20.07.2012г. Красников Ю.В.

Главная Новости О предприятии Новые разработки Документы Партнеры Представительства Контакты
Поддержка и вопросы
support@metrol.ru
© 2014 ООО "Инженерное Бюро ВАСО"
Все права защищены