YP02型叶片测量仪的理论数据处理方法

　　1 引言

　　YP02型叶片测量仪是我公司最新研制的汽轮机叶片型线专用自动测量仪。如图1所示,该测量仪采用四坐标结构,其测量原理是:被测叶片在围绕固定回转轴转动的同时,三维触发测头在不同截面内按理论型线位置触测叶片表面,计算机将实际测量出的叶片型线数据与叶片型线理论数据在同一坐标系下进行对比,从而计算出叶片型线的偏差。为实现自动测量,需要对叶片型线的理论数据进行处理。

　　2 理论数据的生成

　　不同规格的汽轮机叶片型线是不同的,被测叶片型线的理论数据由用户提供,叶片各截面的理论数据通常分4段给出:背弧、内弧、进汽边圆弧和出汽边圆弧(见图2),内、背弧各坐标点分别用一条光滑的样条曲线连接而形成。其中背弧和内弧一般给出由二维坐标点组成的离散数据点,而进汽边和出汽边圆弧则给出圆心、切点和半径,系统需要将其生成一个完整、封闭的离散数据。数据生成时的处理方法如下。

　　2.1 型线数据的排列顺序

　　背弧(或内弧)的数据需要判断其头尾是与进汽边圆弧还是出汽边圆弧相切。具体做法是:以背弧为例,取背弧数据的第一个点和最后一个点,分别与进汽边圆弧圆心点和出汽边圆弧圆心点进行比较,根据距离的大小即可判断出是与进汽边圆弧相接的点还是与出汽边圆弧相接的点。然后将背弧数据沿进汽边向出汽边的顺序重新排列,而内弧数据则是沿出汽边向进汽边的顺序排列。

　　2.2 冗余点的剔除

　　背弧和内弧通常给出了冗余的数据,即超过了进汽边圆弧和出汽边圆弧的切点位置,在叶片理论数据生成时需要对此进行处理,即将冗余点去除。具体做法如图3所示:以背弧与进汽边圆弧交界处为例,设S0,S1,,,Sn为背弧上的点列,Pjs为进汽边圆弧与背弧的切点,只需找出背弧上距离Pjs最近的点Si,然后将Si以前的点(包括Si)从背弧点列中删除即可,同理也可以找到背弧上与出汽边圆弧切点位置最近的点,将该点及以后的点删除。内弧处理方法与此相同。

　　2.3 进汽边和出汽边圆弧的离散

　　进汽边和出汽边圆弧的数据通常只给了圆心、半径和切点,需要自行计算离散数据。其关键在于需要判断圆弧是沿顺时针还是逆时针方向进行离散。现以图4的出汽边圆弧为例:其起点为与背弧的切点Pcs,需要判断离散方向,可以分别沿顺时针和逆时针方向以一个小的步距H各生成一点P1和P2,然后计算哪个点距离背弧的最后一点远,则该点所代表的方向即为离散数据生成的方向。

　　3 测点密度的设置

　　叶片型线测量时首先要考虑测点的密度,从测量的精度考虑,希望测点越密越好;从测量的效率考虑,希望测点越少越好。因此测点密度的选择需根据测量的实际需要由用户进行设置,测量系统中提供了按距离和按曲面法线变化两种方式选择测点密度的方式。