利用激光跟踪仪合缸测通流

　　摘要：汽轮机通流尺寸通常测量方法为开缸测量，由于气缸上半重量的影响，与实际情况合缸状态下有差异。纵使合缸测量，亦只能测量简单尺寸，尤其隔板间汽封齿尺寸难为测量。本文讨论利用激光跟踪仪配合设计导轨及靶球固定工装实现汽轮机合缸通流全尺寸测量的方法。

　　关键字：激光跟踪仪,汽轮机,合缸,通流尺寸测量

　　前言：汽轮机通流尺寸的测量，最普遍的方法为开缸利用假轴进行测量。而合缸状态下由于重力作用，通流尺寸有所变化，故合缸测通流所得尺寸更加真实。而合缸通流尺寸的测量，由于空间限制，无法认为完成，且测量困难。通常利用专用设备，该设备笨重且专用性强，另外找中对测量结果有很大影响，效率较低。本文探索利用激光跟踪仪配合传动导轨、靶球固定工装对合缸下通流尺寸的测量方法。

　　1.轴向尺寸的测量：

　　测量方案：利用 API激光跟踪仪进行测量、计算。

　　2.分缸状态下轴向尺寸的测量：

　　操作步骤：

　　首先将API激光跟踪仪支撑于汽缸中分面上，操作人员手持测球，引导激光束至各级测量位置采点，并利用软件进行计算，求出轴向尺寸。

　　3.合缸状态下轴向尺寸的测量

　　操作步骤：

　　将API激光头立于汽缸外，中心位置，操作人员手持测球，引导激光束至各级测量位置采点，并利用软件进行计算，求出轴向尺寸。

　　4.径向尺寸的测量：

　　测量方案：

　　通过利用API激光跟踪仪航空相机配件，配合靶球固定工装解决两级隔板间缸体尺寸的测量。

　　利用数据采集单元，可以自动捕捉事先固定好的测球位置，并进行采点测量。

　　再配合横跨于汽缸上的导轨，将带航空相机的API激光头固定于可于导轨上滑动的小车上。对事先固定于汽缸上的测球进行自动捕捉、采点测量。

　　5.分缸状态下径向尺寸的测量

　　操作步骤：首先将测球固定于各级测量位置上，且每级在1——5号位置固定5个测球，随后将工装导轨横跨于汽缸中轴位置。将带有配件航空相机的API激光跟踪仪固定于可于导轨上滑动的滑车之上。

　　操作人员利用测球引导激光对前后轴承进行采点测量，计算一条中心轴线。

　　在上步轴承测量位置对测量位置以外的空间固定4点进行采点测量。

　　滑动滑车带动配有航空相机的API至各级测量位置，利用数据采集单元对事先固定的1——5号测球进行采集测量，每到一个测量位置后，都需对上步测量位置以外的固定4点进行采点测量。所有点采集完成后，利用坐标系拟合，将每级测点转化至一个相同的坐标系(轴承测量位置坐标系)下，计算个点至中心轴线距离，得出径向尺寸。

　　6.合缸状态下径向尺寸的测量

　　操作步骤：

　　首先将测球固定于各级测量位置上，且在每级上、下缸一周1——8号位置固定8个测球。随后将工装导轨横跨于汽缸中轴位置。之后将汽缸上、下半合缸。将带有配件航空相机的API激光跟踪仪固定于可于导轨上滑动的滑车之上。操作人员利用测球引导激光对前后轴承进行采点测量，计算一条中心轴线。

　　在上步轴承测量位置对测量位置以外的空间固定4点进行采点测量。

　　滑动滑车带动配有航空相机的API至各级测量位置，利用数据采集单元对事先固定的1——8号测球进行采集测量，每到一个测量位置后，都需对上步测量位置以外的固定4点进行采点测量。

　　所有点采集完成后，利用坐标系拟合，将每级测点转化至一个相同的坐标系(轴承测量位置坐标系)下，计算个点至中心轴线距离，得出径向尺寸。

　　7.精度分析：

　　7.1 轴向测量精度

　　轴向尺寸的测量可以在不断光的情况下进行，故精度指标参考IFM为5ppm(5µ m/m)。以核电机组低压汽缸长度11200mm为例。经过计算精度为≤0.056mm。

　　7.2 径向测量精度

　　利用航空相机进行测量，测量过程中激光会断光，精度指标参考ADM，以核电机组低压汽缸径向尺寸φ5600为例，直线距离为5600mm/2=2800mm <10m，精度指标为15µ m 。由于利用坐标系拟和，故导轨及小车不会带入测量误差，只会引入拟合误差。坐标拟和精度为15µ m 。综合计算精度为 =0.021mm 。

　　7.3 实际测量验证

　　利用核电产品低压缸进行验证，测量电端四、五级隔板之间汽封齿及调端第五级隔板汽封齿位置。

　　重复性验证测量1：

　　建立基准轴线。将固定好API及摄像头的小车开到电端第五级隔板外侧，用靶球对第五级隔板外的隔板套内圆进行采集。对转栈用靶球进行测量。将固定好API及摄像头的小车开到调端第五级隔板外侧，对转栈用靶球进行测量。并进行转栈。用靶球对第五级隔板外的隔板套内圆进行采集。利用先后测量的电端及调端第五级隔板外隔板套内圆，建立基准轴线。测量电端四、五级隔板之间汽封齿10次。将固定好API及摄像头的小车移动到电端四、五级隔板之间，对转栈用靶球进行测量，并进行转栈。测量固定好的测量用靶球10次。利用软件计算固定好四点到理论轴线距离，将结果进行记录比对。

　　重复性验证测量2

　　建立基准轴线。将固定好API及摄像头的小车开到电端第五级隔板外侧，用靶球对第五级隔板外的隔板套内圆进行采集。对转栈用靶球进行测量。将固定好API及摄像头的小车开到调端第五级隔板外侧，对转栈用靶球进行测量。并进行转栈。用靶球对第五级隔板外的隔板套内圆进行采集。利用先后测量的电端及调端第五级隔板外隔板套内圆，建立基准轴线。测量电端四、五级隔板之间汽封齿10次。将固定好API及摄像头的小车移动到电端四、五级隔板之间，对转栈用靶球进行测量，并进行转栈。测量固定好的测量用靶球10次。利用软件计算固定好四点到理论轴线距离，将结果进行记录比对。测量调端第五级隔板上汽封齿10次。将固定好API及摄像头的小车移动到调端第五级隔板，对转栈用靶球进行测量，并进行转栈。测量固定好的测量用靶球10次。利用软件计算固定好四点到理论轴线距离，将结果进行记录比对。

　　将固定好API及摄像头的小车向电端移动约1.5m，对固定于调端第五级隔板上汽封齿上的测量用靶球及工装进行重新装夹两次并重复以上测量步骤。

　　测量精度验证：

　　利用该方法测量一环形工件并将测量结果与三坐标测量结果进行对比。

　　结论：

　　实际测量结果与理论分析结果相符，且大尺寸测量时，误差较为理想，故该方法可行。

　　结束语：

　　本方案在单位汪洪滨主任、刘剑飞主任的指导与多次讨论研究下行程的。在方案研究的过程中，汪洪滨主任、刘剑飞主任给予了指导，并提供了很多与该方法研究相关的重要信息。这将非常有利于我们今后的学习和工作。在此表示衷心的感谢!

　　本方案的验证还得到了单位分厂及总装的大力协助，在此一并表示感谢!

　　参考文献：

　　[1] 朱月兴. 汽轮机通流间隙测量装置 [P]. 中国专利: CN2543026, 2003-04-02.

《利用激光跟踪仪合缸测通流》

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