[發(fā)明專利]汽輪機(jī)葉片稱重裝置及基于蟻群算法的汽輪機(jī)葉片排序方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110247041.7
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102393239A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 李丹丹
• 主分類號: G01G19/00
• 分類號: G01G19/00;G01M1/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 畢志銘

1.一種汽輪機(jī)葉片稱重裝置，其特征在于：所述稱重裝置包括工作臺(1)、托盤(8)、托盤架(9)、支撐架(11)、限位擋板(12)、臺板(14)、錐齒輪升降機(jī)(7)、第一鋼板(23)、第二鋼板(25)、兩根導(dǎo)軌(3)、兩個橋式稱重傳感器(10)、兩個可調(diào)位緊定手柄(21)、兩個限位塊(22)和多個滑塊(24)，所述臺板(14)安裝在工作臺(1)的上端面上，所述兩根導(dǎo)軌(3)沿工作臺(1)的長度方向平行設(shè)置在臺板(14)的上端面上，所述第一鋼板(23)的下端面通過滑塊(24)安裝在兩根導(dǎo)軌(3)上，所述第一鋼板(23)上端面的中部設(shè)有凸臺(23-1)，兩個橋式稱重傳感器(10)中的一個傳感器水平設(shè)置且一端固裝在凸臺(23-1)上，所述錐齒輪升降機(jī)(7)固裝在所述傳感器另一端的上端面上，所述托盤架(9)固裝在錐齒輪升降機(jī)(7)的上端面上，所述托盤(8)位于托盤架(9)的上端面上，所述第二鋼板(25)的下端面通過滑塊(24)安裝在兩根導(dǎo)軌(3)上，所述支撐架(11)通過兩個橋式稱重傳感器(10)中的余下的一個固裝在第二鋼板(25)的上端面上，所述限位擋板(12)固裝在臺板(14)一端的上端面上，所述限位擋板(12)與支撐架(11)位于臺板(14)的同一端上，每塊鋼板(23)的下端面上固裝有一個限位塊(22)，每個限位塊(22)上安裝有一個可調(diào)位緊定手柄(21)，每個限位塊(22)通過對應(yīng)的可調(diào)位緊定手柄(21)鎖緊在導(dǎo)軌(3)上，所述工作臺(1)上沿工作臺的長度方向開有凹槽(1-1)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)葉片稱重裝置，其特征在于：所述錐齒輪升降機(jī)(7)包括內(nèi)波紋手輪(16)、軸承(19)、軸承座(20)、渦輪(25)、蝸桿(26)、傳動軸(27)、傘齒輪(28)和殼體(29)構(gòu)成，所述軸承座(20)固裝在殼體(29)上，所述軸承安裝在軸承座(20)上，所述渦輪(25)和傘齒輪(28)均位于殼體(29)內(nèi)，所述渦輪(25)安裝在殼體(29)底部中心處的上端面上，所述蝸桿(26)的上端由下至上依次穿過殼體(29)的底端面、渦輪(25)和殼體(29)的上端面與托盤架(9)固接，所述傳動軸(27)通過軸承(19)安裝在殼體(29)上，所述傳動軸(27)的一端穿過殼體(29)的側(cè)壁與傘齒輪(28)固接為一體，所述傘齒輪(28)與渦輪(25)相嚙合，所述內(nèi)波紋手輪(16)安裝在傳動軸(27)的另一端上，所述蝸桿(26)的下端穿過凹槽(1-1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)葉片稱重裝置，其特征在于：所述錐齒輪升降機(jī)(7)還包括軸承蓋(18)，所述軸承蓋固裝在軸承座(20)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的汽輪機(jī)葉片稱重裝置，其特征在于：所述稱重裝置還包括固定鎖緊手柄(30)，所述固定鎖緊手柄(30)安裝在托盤架(9)上。

5.一種利用權(quán)利要求1～4中任一權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)葉片稱重裝置的基于蟻群算法的汽輪機(jī)葉片排序方法，其特征在于基于蟻群算法的汽輪機(jī)葉片排序方法的步驟如下：

步驟A、稱量葉片：將所述汽輪機(jī)葉片稱重裝置的錐齒輪升降機(jī)(7)和支撐架(11)沿導(dǎo)軌(3)滑動，使錐齒輪升降機(jī)(7)與汽輪機(jī)葉頂?shù)奈恢脤?yīng)，支撐架(11)與汽輪機(jī)葉根的位置對應(yīng)，采用光柵尺測得汽輪機(jī)葉根與限位擋板(12)之間的距離(L1)和汽輪機(jī)葉頂與限位擋板(12)之間的距離(L2)通過壓力傳感器讀取葉根重量(N1)和葉頂重量(N2)；

步驟B、求得汽輪機(jī)葉輪圓心的理論力矩：

根據(jù)力學(xué)原理求得汽輪機(jī)葉片的重心到限位擋板12的距離L：

L＝(N₁·L₁+N₂·L)/(N₁+N₂)???(1)

汽輪機(jī)葉片相對于葉輪圓心的理論力矩大小：

M＝(N₁+N₂)·(L+R)＝m·r?????(2)

其中N1為葉根重量；N2為葉頂重量；L由公式(1)可求得；R為汽輪機(jī)葉輪半徑；

步驟C、當(dāng)考慮葉根到中心距離和葉片安裝角度時，求得汽輪機(jī)葉片相對于葉輪圓心的實際力矩：

Mi→=mirieiθi---(3)]]>

其中m_i為汽輪機(jī)葉片質(zhì)量，m_i＞0，m_i＞0，i＝1，2，…，n；

步驟D、求解汽輪機(jī)葉片排序方式最優(yōu)解：

當(dāng)葉輪的殘余不平衡量最小時，汽輪機(jī)葉片排序方式為最優(yōu)解，即

min{||Σi=1nMi→||2}---(4)]]>

其中n表示汽輪機(jī)葉片數(shù)量；

其中

||Σi=1nMi→||2=Σi,j=1n(Mi→,Mj→)=MTΔM---(5)]]>

其中表示內(nèi)積，M＝(m₁r₁，m₂r₂，…，m_nr_n)^T，Δ＝(Δ_i，j)_n×n＝(cos(θ_i-θ_j))_n×n；

由于汽輪機(jī)相鄰兩個葉片之間的夾角是固定的，可得到公式(6)和公式(7)：

θi-θj=2π|i-j|n---(6)]]>

Σi=1neiθi=0---(7)]]>

因此求解公式(4)轉(zhuǎn)化為求解公式(8)：

minM∈Σ{MTΔM}---(8)]]>

其中∑為允許集；

由Δ_i，j＝(cos(θ_i-θ_j))_n×n及公式(6)可知Δ為對稱半正定陣，存在可逆陣C，即

Δ＝C^TC?????????????(9)

所以求解公式(8)轉(zhuǎn)化為求解公式(10)：

minM∈Σ{MTCTCM}=minM∈Σ||CM||22---(10)]]>

其中C是一個確定的矩陣，只需確定M的分量m_ir_i的組合順序即可；

步驟E、采用蟻群算法進(jìn)行葉片優(yōu)化排序：

步驟E1、初始化M的分量m_ir_i的每條路徑上的信息激素濃度，如下式：

τi,j(0)=1|C|---(11)]]>

步驟E2、把初始化M的分量m_ir_i隨機(jī)地放置在圓周n個點上，把已訪問的圓周點寫入禁忌表；

步驟E3、如果第k(k＝1，2，…m)個M的分量m_ir_i還有未訪問的圓周點，則該第k(k＝1，2，…m)個M的分量m_ir_i根據(jù)該分量當(dāng)前所在點i和概率函數(shù)P_i，j在當(dāng)前時刻的值選擇下一個還沒有訪問的圓周點j，得到公式(12)：

Pi,j=τi,j(t)Σl∈T,j∈T0,j∉T---(12)]]>

其中且L(s)表示M的分量m_ir_i的點的集合，τ_i，j(t)表示在t時刻，邊(i，j)上的信息濃度，則在t+1時刻的信息濃度為：

其中W為當(dāng)前最優(yōu)解，每個M的分量m_ir_i的W的第一個元素賦值為第一個點；ρ_t為揮發(fā)因子，此處取ρ_t＝e^-t；

依次把選擇的點寫入禁忌表，直到所有的點都訪問完；

步驟E4、以C_i，j作為路徑長度，計算k(k＝1，2，…m)條路徑的路徑長度，根據(jù)每條路徑選出每條路徑的最優(yōu)路徑，根據(jù)最優(yōu)路徑更新最優(yōu)解；

步驟E5、根據(jù)每條路徑的訪問情況更新每一條路徑上的信息激素濃度，清空禁忌表；

步驟E6、判斷是否滿足結(jié)束條件，滿足條件則結(jié)束；如果不滿足結(jié)束條件轉(zhuǎn)到步驟E2重新訪問，直到全部訪問完滿足結(jié)束條件為止。