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Radian激光跟蹤儀在汽輪機檢修測量領(lǐng)域的應(yīng)用_API公司
閱讀：100 發(fā)布時間：2023-8-7汽輪機&汽輪機檢修的重要性
汽輪機，也稱蒸汽透平發(fā)動機，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時對外做功。汽輪機是現(xiàn)代發(fā)電廠的主要設(shè)備，也用于冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、艦船動力等裝置中。【徐龍道，《物理學(xué)詞典》，科學(xué)出版社，2007.9?！?/span>
汽輪機工作時，其轉(zhuǎn)子會通過高速旋轉(zhuǎn)，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能。由于汽輪機本身通常體積較大，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，再加之以高速旋轉(zhuǎn)，所以其關(guān)鍵部件之間的位置關(guān)系就非常的重要：因為既要保障部件間緊湊的銜接，從而使得蒸汽熱能可以地轉(zhuǎn)化為機械能，提升整機性能和工作效率；又要使部件之間保持合適的距離，避免摩擦和碰撞，高速旋轉(zhuǎn)加之以較大的質(zhì)量，任何碰撞都可能使汽輪機損毀，甚至造成嚴重的生產(chǎn)事故。
所以，汽輪機的定期檢測維修，是一項十分重要的工作。
汽輪機檢測的難題
如前文所述，汽輪機本身具有體積大、質(zhì)量大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要多部件協(xié)同配合工作等特點，其檢修測量精度要求，通常要求達到0.05mm的精度。由此來看，如果希望在高效率的前提下進行汽輪機的檢修測量工作，那么就需要有一套同時具備大尺寸、高精度、有整體數(shù)據(jù)采集和分析能力的測量系統(tǒng)的協(xié)助。
圖1：Radian系列激光跟蹤儀
API解決方案
API品牌的Radian激光跟蹤儀，同時具有大尺寸、高精度的數(shù)據(jù)采集能力，配以相應(yīng)測量軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析，即可一站式解決所述汽輪機檢修測量的問題。
使用Radian激光跟蹤儀進行測量時，操作者手持內(nèi)置棱鏡的激光跟蹤儀靶球（SMR）碰觸待測部位，激光跟蹤儀主機會射出一道激光鎖定并跟蹤SMR的球心，并在SMR碰觸待測部位時，以1000Hz的采數(shù)速率將該待測點的3D坐標(biāo)進行精準采集，并傳輸至測量軟件進行記錄和保存。
當(dāng)在工件上采集了若干標(biāo)的點后，即可在軟件中根據(jù)各點的位置，組成相應(yīng)的線、面、體，并計算相應(yīng)的形位公差數(shù)據(jù)，也可以和數(shù)模進行比對，從而達到測量檢測的目的。
圖2：Radian激光跟蹤儀汽輪機靜子葉間汽封檢測實例
應(yīng)用實例：某電廠汽輪機組設(shè)備檢修測量
1、檢測目的
長期運轉(zhuǎn)后，需對機組進行檢修測量，以測量數(shù)據(jù)為支撐，對關(guān)鍵部件之間的位置關(guān)系進行評估和調(diào)整，最終確保汽輪機安全性和工作能效達到或優(yōu)于設(shè)計初始狀態(tài)。
2、測量內(nèi)容
將汽輪機轉(zhuǎn)子中心軸線和轉(zhuǎn)子的缸套中心軸線調(diào)到同軸狀態(tài)，則此時安裝在缸套上的汽封齒、汽封塊與轉(zhuǎn)子上的汽封齒將一一配合，在運轉(zhuǎn)時達到能效。
所以測量的主要內(nèi)容是轉(zhuǎn)子、缸套、缸套汽封齒各位置的圓柱數(shù)據(jù)；將各個位置數(shù)據(jù)測量出來，在軟件中進行分析對齊，再根據(jù)分析結(jié)果進行修正和復(fù)測，直至各位置中心軸線調(diào)整一致。涉及到的檢測關(guān)鍵位置包括：轉(zhuǎn)子軸、開檔、圍帶、葉頂、隔板、汽封齒等等。
3、測量實施
（1）激光跟蹤儀就位&轉(zhuǎn)站點布設(shè)
在待測汽輪機周邊合適位置布設(shè)Radian激光跟蹤儀，由于汽輪機體積大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需在可通視的位置設(shè)置轉(zhuǎn)站點若干，用于激光跟蹤儀的轉(zhuǎn)站布設(shè)，以便從所需角度都可測得汽輪機數(shù)據(jù)，進行最終的整體分析。
圖3：Radian激光跟蹤儀及轉(zhuǎn)站點布設(shè)
（2）建立坐標(biāo)系
將吊出缸內(nèi)的轉(zhuǎn)子待測位置全部測量并建立轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系；再在轉(zhuǎn)子在缸內(nèi)半缸狀態(tài)時測量與轉(zhuǎn)子對應(yīng)的洼窩位置并建立洼窩坐標(biāo)系。最終將通過兩個坐標(biāo)系將所有測量數(shù)據(jù)對齊整合在一起，并分析計算出各對應(yīng)位置間的距離。
圖4：vProbe隱藏點測頭
（3）數(shù)據(jù)采集分析
將轉(zhuǎn)子與缸體上各待測位置的數(shù)據(jù)依次采集，并在測量軟件中記錄。由于汽輪機本身的結(jié)構(gòu)形狀，測量時會遇到大量的深孔、溝槽和隱藏點位置，而這些位置使用普通的跟蹤儀靶球（SMR）無法進行直接測量。這時，使用API為激光跟蹤儀配套開發(fā)的深孔測量工具vProbe測頭，即可輕松實現(xiàn)對隱藏部位數(shù)據(jù)的采集。（請參考圖4）
測量時，只需將vProbe測頭的接光口對準跟蹤儀射出的激光，即可使用測頭的探針頂端觸碰深孔和隱藏點位置進行測量。探針長度從50mm-500mm多規(guī)格可選，可根據(jù)實際測量需求選用最合適的探針解決方案。（請參考圖5）此外，垂直和水平雙探針位的設(shè)計，也大大方便了操作者進行測量實操作業(yè)。
圖5：汽輪機檢測現(xiàn)場 - 使用vProbe測頭配合加長探針實施檢測
待全部數(shù)據(jù)采集完成后，即可通過轉(zhuǎn)站點或者創(chuàng)建相同坐標(biāo)系的方式，將所有數(shù)據(jù)對齊并進行整體分析。（請參考圖6）
圖6：測量數(shù)據(jù)在軟件中的整合&分析
（4）調(diào)整與復(fù)測
依照所采集數(shù)據(jù)，計算出各對應(yīng)位置間的關(guān)系，即可根據(jù)數(shù)據(jù)所示偏差值，進行相應(yīng)部件的位置調(diào)整，調(diào)整完成后，再進行復(fù)測，直至將部件調(diào)整至所需位置。
結(jié)論
Radian激光跟蹤儀以其精度高、測量范圍大、數(shù)據(jù)采集效率高，配合vProbe隱藏點測頭功能拓展附件，可順利實現(xiàn)對汽輪機各部位的高精度檢測并配合軟件進行整體分析指導(dǎo)維修和裝配，完成對汽輪機的高質(zhì)量檢測作業(yè)。
圖7：API公司總部大樓
關(guān)于API
API品牌由Kam Lau博士在1987年創(chuàng)立于美國馬里蘭州的羅克韋爾，是激光跟蹤儀的，同時持有多項測量科技的，是精密測量科技領(lǐng)域的者；API自成立以來，始終致力于機械制造領(lǐng)域精密測量儀器和高性能傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于世界各國的*制造領(lǐng)域，并在坐標(biāo)測量和機床性能測試的高精度標(biāo)準方面處于地位。