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大型壓力容器的測量解決方案_API公司
閱讀：57 發(fā)布時間：2022-8-27
關(guān)于大型壓力容器
壓力容器分為貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器四大功能數(shù)十個種類，廣泛地應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械、冶金、輕工、航空、航天、國防等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在化肥、煉油、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥和有機(jī)合成等行業(yè)，壓力容器更是主要的生產(chǎn)設(shè)備，如：在年產(chǎn) 30 萬噸的乙烯裝置中，壓力容器約占設(shè)備總量的 35%。以壓力容器為主要生產(chǎn)設(shè)備的工業(yè)領(lǐng)域在國民經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)大的比重。
由于壓力容器屬于承壓類特種設(shè)備，具有爆炸和泄漏的危險(xiǎn)性。因此，壓力容器在作用原理、形狀、容器厚度、承壓性質(zhì)、工作溫度、放置形式和制造材料，以及密封和各種靜、動載荷或交變載荷，有些還有附加的機(jī)械或溫度載荷情況下需要嚴(yán)格保證其產(chǎn)品質(zhì)量。
故而，在容器外形尺寸、形狀密封及配合公差方面，都有著極其嚴(yán)格的測量檢測要求。
圖1：大型壓力容器及各位置示意圖
大型壓力容器測量需求和要點(diǎn)
如圖1所示，制造中，采用焊接方式完成各部件裝配，較難精確把控如：封頭和接管間相互位置關(guān)系，故而需通過高精度三維測量檢測手段，配合調(diào)整并加以驗(yàn)證，確保出品質(zhì)量。大型壓力容器的測量檢測精度要求通常要達(dá)到0.2mm-0.3mm，有些適用于特種行業(yè)的壓力容器的檢測標(biāo)準(zhǔn)更高。
測量中，需著重關(guān)注以下部位間的各種形位公差關(guān)系，在大尺度范圍內(nèi)以高精度標(biāo)準(zhǔn)評估各項(xiàng)平面度、同軸度、位置度等關(guān)系以及進(jìn)行形變分析：
1..殼體尺寸及形變；
2.管板和封頭相對基準(zhǔn)線位置；
3.接管位置及法蘭平面度；
4. 各端口相對位置關(guān)系；
5. 焊接前基準(zhǔn)參考端平面度。
API測量解決方案
Radian系列高精度激光跟蹤儀結(jié)合便攜式三維激光掃描儀的測量方案，可快速實(shí)現(xiàn)大型壓力容器的高精度檢測。
使用Radian激光跟蹤儀快速確定測量基準(zhǔn)，并建立參考框架，測量長距離部件特征；再結(jié)合使用三維掃描儀精細(xì)掃描局部型面，保證所有測量系統(tǒng)統(tǒng)一坐標(biāo)系，兼顧尺寸和外形局部關(guān)鍵點(diǎn)測量。
圖2：Radian激光跟蹤儀（左）&主流手持式激光掃描儀（右）
針對以上方案，有兩種較為常用的操作方式。
測量操作方式一：
步，請參考圖3，將1.5 英寸標(biāo)靶座穩(wěn)固地設(shè)置于工件周圍，可根據(jù)工件大小設(shè)置，每兩組間隔大約6-8米，圖3所示工件長24米，故設(shè)置4組，共8個靶座；
第二步，參考圖3，使用激光跟蹤儀進(jìn)行定位，將 1.5 英寸標(biāo)靶球放置于標(biāo)靶座上，測量標(biāo)靶球中心位置，建立整體的坐標(biāo)系（注：操作時僅需一個靶球，測量完成一個位置后，移至下一個位置測量，圖中僅為示范）；
圖3：靶座的布設(shè)及跟蹤儀建立整體坐標(biāo)系測量過程示意
圖4：掃描儀在跟蹤儀整體坐標(biāo)系下的應(yīng)用示意
第三步，請參考圖4，將三維掃描儀的 1.5 英寸標(biāo)靶球放置于標(biāo)靶座上，進(jìn)行拍攝定位，（分成兩組拍攝，同樣僅僅需要1個靶座即可實(shí)現(xiàn)）， 將每組獲取的 4 個定位的坐標(biāo)對齊到跟蹤儀的整體坐標(biāo)系下。
關(guān)于坐標(biāo)系對齊：跟蹤儀與三維掃描儀的標(biāo)靶均為1.5 英寸，所以其中心點(diǎn)為同一位置，最終可通過一鍵式命令統(tǒng)一坐標(biāo)系。
測量操作方式二：
步，通過高精度激光跟蹤儀測量前后及側(cè)面法蘭端孔位，并建立坐標(biāo)系；
圖5：壓力容器法蘭端孔位示意
第二步，使用三維激光掃描儀分別對前后和側(cè)面法蘭端采集三個孔位，再以激光跟蹤儀測量的孔位為基準(zhǔn)，將掃描數(shù)據(jù)對齊至該坐標(biāo)系下，即可將探測數(shù)據(jù)和掃描數(shù)據(jù)統(tǒng)一至同一坐標(biāo)系。
圖6：掃描儀掃描定位及測量位置（左）&數(shù)據(jù)報(bào)告（右）
測量中，不僅可以通過跟蹤儀快速采集被測件信息，也可通過掃描儀統(tǒng)一坐標(biāo)系后，對各局部型面變形實(shí)施快速分析。
方案優(yōu)勢
特征&關(guān)鍵詞：空間幾何測量、空間幾何形位公差分析、大尺寸高精度框架定位、裝配調(diào)整。
1、Radian系列激光跟蹤儀可在復(fù)雜工況下對大尺寸高精度工件空間類幾何關(guān)系進(jìn)行快速檢測，并為后續(xù)精細(xì)化局部測量提供高精度框架依據(jù)；
2、Radian內(nèi)置的Autolock自動接光功能，在發(fā)生斷光時，可自動快速搜索鎖定靶球，并連續(xù)以1000點(diǎn)/秒的測量速率實(shí)時進(jìn)行快速數(shù)據(jù)采集，精確比對分析。Autolock主動視覺模塊提供超過30°的視場角，支持在較大范圍自由移動測量；
3、本案例不僅能在成品測量中提供有效的修正數(shù)據(jù)支持，也可在焊接組裝過程，提供高效調(diào)整的依據(jù)，避免后續(xù)次品返修，極大節(jié)省生產(chǎn)周期和成本。
結(jié)論
API品牌的Radian系列激光跟蹤儀，以超高的精度（微米級別，μm，0.001mm），為各大型工件和系統(tǒng)提供了便捷、高效的動態(tài)測量及實(shí)時調(diào)整指導(dǎo)解決方案，為客戶在生產(chǎn)及交付過程中大幅縮短了壓力容器各系統(tǒng)部件位置關(guān)系的調(diào)試焊裝時間，讓生產(chǎn)和時間成本得到了有效控制，為工程整體進(jìn)度的順利實(shí)施提供了強(qiáng)有力的保障。