一種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于激光材料加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)葉片是電力工業(yè)中的關(guān)鍵部件，用于將高溫高壓氣體的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，汽輪機(jī)平均轉(zhuǎn)速在3000r/min左右。汽輪機(jī)失效主要有兩種:葉片根部的斷裂和氣蝕損傷。據(jù)調(diào)研，汽輪機(jī)事故中，葉片事故約占60-70%，因此汽輪機(jī)葉片修復(fù)具有重要的工程應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)由于其低熱量輸入和對(duì)基材熱影響、熱變形小的特點(diǎn)而成為修復(fù)葉片先進(jìn)手段。目前，激光熔覆修復(fù)汽輪機(jī)葉片在硬件方面的存在的問題是:汽輪機(jī)葉片輪廓屬于復(fù)雜曲面，這就給激光熔覆軌跡的數(shù)控編程帶來困難。如果數(shù)控設(shè)備無法提供有效方程模擬葉片表面輪廓，那么噴嘴到葉片距離就會(huì)發(fā)生浮動(dòng)，影響粉末束流和激光光束的匯聚，導(dǎo)致涂層質(zhì)量涂層厚度不均勻，誘發(fā)應(yīng)力裂紋。具體而言，當(dāng)噴嘴離葉片輪廓面較遠(yuǎn)時(shí)，粉末束流發(fā)散，成形質(zhì)量差，粉末利用率低；當(dāng)噴嘴離葉片輪廓面較近時(shí)，噴嘴受激光反射輻照，噴嘴容易燒壞。因此，設(shè)計(jì)一種隨動(dòng)控制裝置，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)噴嘴距葉片輪廓面距離對(duì)激光熔覆修復(fù)汽輪機(jī)葉片至關(guān)重要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型提供一種隨動(dòng)控制激光熔覆工作系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單有效的模擬控制，使熔覆工作頭噴嘴到葉片表面距離保持在15_20mm，保證了激光熔覆修復(fù)汽輪機(jī)葉片的涂層質(zhì)量。
[0004]—種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于包括以下模塊:熔覆隨動(dòng)工作裝置
(1)、信號(hào)調(diào)理單元(2)，PID控制器(3)、絕對(duì)值電路單元(4)、壓頻轉(zhuǎn)換單元(5)、比較器(6)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)(7);熔覆工作頭噴嘴到葉片表面間距離d的變化，經(jīng)熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元(2)輸入到PID控制器(3)輸入口，與開環(huán)所測(cè)輸出電壓比較，輸出Au，Au經(jīng)絕對(duì)值電路單元(4)和壓頻轉(zhuǎn)換單元(5)提供步進(jìn)電機(jī)(8)所需的頻率信號(hào)，Λu經(jīng)比較器(6)提供步進(jìn)電機(jī)(8)方向信號(hào)，使熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)中噴嘴位置距葉片表面距離始終保持15-20cm。
[0005]熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)包括步進(jìn)電機(jī)(8)，聯(lián)軸器(9)，導(dǎo)軌(10)，滑架(11)，螺桿
(12)，激光器(13)和差動(dòng)電感位移傳感器(14);差動(dòng)電感位移傳感器(14)位于激光器(13)出光口上沿，激光器(13)通過螺紋固定于滑架上(11)，滑架(11)與導(dǎo)軌(10)配合實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)軌(10)固定于機(jī)床本體，滑架(11)底部螺母與螺桿(12)配合;工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)(8)通過聯(lián)軸器(9)驅(qū)動(dòng)螺桿(12)旋轉(zhuǎn)，滑架(11)將螺桿(12)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)固定于其上的激光器(13)沿整體垂直方向位移。
[0006]本實(shí)用新型的積極效果:
[0007]本實(shí)用新型的效果體現(xiàn)在隨動(dòng)激光工作系統(tǒng)采用模擬量控制，采用模擬單元不僅因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉，而且采用連續(xù)時(shí)間信號(hào)模擬量沒有延時(shí)、響應(yīng)速度快且系統(tǒng)穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0008]圖1為汽輪機(jī)葉片隨動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖
[0009]1.熔覆隨動(dòng)工作裝置，2.信號(hào)調(diào)理，3.PID控制，4.絕對(duì)值電路單元，5.壓頻轉(zhuǎn)換電路單元，6.比較器，7.電機(jī)驅(qū)動(dòng)
[0010]圖2為汽輪機(jī)葉片隨動(dòng)機(jī)械裝置圖
[0011 ] 8.步進(jìn)電機(jī)，9.聯(lián)軸器，10.導(dǎo)軌，11.滑架，12.螺桿，13.激光器，14.差動(dòng)電感位移傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0012]—種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，具體包括以下模塊:熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)、信號(hào)調(diào)理單元(2)，PID控制器(3)、絕對(duì)值電路單元(4)、壓頻轉(zhuǎn)換單元(5)、比較器(6)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)(7)。所述熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)具體包括步進(jìn)電機(jī)(8)，聯(lián)軸器(9)，導(dǎo)軌(10)，滑架(11)，螺桿(12)，激光器(13)，差動(dòng)電感位移傳感器(14)。
[0013]參見圖1，激光器(13)外殼留有螺紋孔，通過螺紋連接固定安裝于滑架(11)上，滑架(11)與導(dǎo)軌(10)配合實(shí)現(xiàn)直線相對(duì)滑動(dòng)，軌道(10)用螺栓固定于機(jī)床Z軸向方向，滑架
[11]底部螺母與螺桿(12)配合將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)(8)軸與螺桿(12)采用聯(lián)軸器連接提供所需動(dòng)力。
[0014]具體工作原理是:激光器(13)上差動(dòng)電感傳感器(14)對(duì)噴嘴距葉片表面輪廓距離實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)噴嘴距葉片表面距離偏大或偏小時(shí)，差動(dòng)電感輸出變化的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)輸入到信號(hào)調(diào)理單元(2)進(jìn)行信號(hào)的放大、濾波轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺R(shí)別的有效信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入PID控制器(3)，與開環(huán)所測(cè)輸出電壓比較Au，Au經(jīng)過絕對(duì)值電路單元(4)和壓頻轉(zhuǎn)換電路單元
(5)提供步進(jìn)電機(jī)(8)所需的脈沖個(gè)數(shù)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角；Au經(jīng)比較器(6)輸入0，I，-1提供步進(jìn)電機(jī)(8)的方向的正負(fù)。步進(jìn)電機(jī)(8)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)螺桿螺母結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛?11)的直線運(yùn)動(dòng)，從而整個(gè)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴嘴從葉片表表面輪廓距離的調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于包括以下模塊:熔覆隨動(dòng)工作裝置(1)、信號(hào)調(diào)理單元(2)，PID控制器(3)、絕對(duì)值電路單元(4)、壓頻轉(zhuǎn)換單元(5)、比較器(6)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)(7);熔覆工作頭噴嘴到葉片表面間距離d的變化，經(jīng)熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元(2)輸入到PID控制器(3)輸入口，與開環(huán)所測(cè)輸出電壓比較，輸出Au，Au經(jīng)絕對(duì)值電路單元(4)和壓頻轉(zhuǎn)換單元(5)提供步進(jìn)電機(jī)(8)所需的頻率信號(hào)，Λu經(jīng)比較器(6)提供步進(jìn)電機(jī)(8)方向信號(hào)，使熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)中噴嘴位置距葉片表面距離始終保持15-20cm。2.如權(quán)利要求1所述一種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，熔覆隨動(dòng)工作裝置(I)包括步進(jìn)電機(jī)(8)，聯(lián)軸器(9)，導(dǎo)軌(10)，滑架(11)，螺桿(12)，激光器(13)和差動(dòng)電感位移傳感器(14);差動(dòng)電感位移傳感器(14)位于激光器(13)出光口上沿，激光器(13)通過螺紋固定于滑架上(11)，滑架(11)與導(dǎo)軌(10)配合實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)軌(10)固定于機(jī)床本體，滑架(11)底部螺母與螺桿(12)配合;工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)(8)通過聯(lián)軸器(9)驅(qū)動(dòng)螺桿(12)旋轉(zhuǎn)，滑架(11)將螺桿(12)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)固定于其上的激光器(13)沿整體垂直方向位移。
【專利摘要】一種汽輪機(jī)葉片的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于激光材料加工領(lǐng)域。系統(tǒng)包括以下模塊：熔覆隨動(dòng)工作裝置、信號(hào)調(diào)理單元，PID控制器、絕對(duì)值電路單元、壓頻轉(zhuǎn)換單元、比較器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；熔覆工作頭噴嘴到葉片表面間距離d的變化，經(jīng)熔覆隨動(dòng)工作裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元輸入到PID控制器輸入口，與開環(huán)所測(cè)輸出電壓比較，輸出△u，△u經(jīng)絕對(duì)值電路單元和壓頻轉(zhuǎn)換單元提供步進(jìn)電機(jī)所需的頻率信號(hào)，△u經(jīng)比較器提供步進(jìn)電機(jī)方向信號(hào)，使熔覆隨動(dòng)工作裝置中噴嘴位置距葉片表面距離始終保持15-20cm。
【IPC分類】B23K26/70, B23P6/00, B23K26/34
【公開號(hào)】CN205325102
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620022775
【發(fā)明人】楊膠溪
【申請(qǐng)人】泰安金宸激光科技有限公司
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年1月9日