API Radian激光跟踪仪在汽轮机检修测量领域的应用

汽轮机&汽轮机检修的重要性

汽轮机，也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力等装置中。

汽轮机工作时，其转子会通过高速旋转，将蒸汽的热能转化为机械能。由于汽轮机本身通常体积较大，且内部结构复杂，再加之以高速旋转，所以其关键部件之间的位置关系就非常的重要：因为既要保障部件间紧凑的衔接，从而使得蒸汽热能可以最大化地转化为机械能，提升整机性能和工作效率；又要使部件之间保持合适的距离，避免摩擦和碰撞，高速旋转加之以较大的质量，任何碰撞都可能使汽轮机损毁，甚至造成严重的生产事故。

所以，汽轮机的定期检测维修，是一项十分重要的工作。

汽轮机检测的难题

如前文所述，汽轮机本身具有体积大、质量大、内部结构复杂、需要多部件协同配合工作等特点，其检修测量精度要求极高，通常要求达到0.05mm的精度。由此来看，如果希望在高效率的前提下进行汽轮机的检修测量工作，那么就需要有一套同时具备大尺寸、高精度、有整体数据采集和分析能力的测量系统的协助。

图1：Radian系列激光跟踪仪

API解决方案

API品牌的Radian激光跟踪仪，同时具有大尺寸、高精度的数据采集能力，配以相应测量软件进行数据处理和分析，即可一站式解决所述汽轮机检修测量的问题。

使用Radian激光跟踪仪进行测量时，操作者手持内置棱镜的激光跟踪仪靶球（SMR）碰触待测部位，激光跟踪仪主机会射出一道激光锁定并跟踪SMR的球心，并在SMR碰触待测部位时，以1000Hz的采数速率将该待测点的3D坐标进行精准采集，并传输至测量软件进行记录和保存。

当在工件上采集了若干标的点后，即可在软件中根据各点的位置，组成相应的线、面、体，并计算相应的形位公差数据，也可以和数模进行比对，从而达到测量检测的目的。

图2：Radian激光跟踪仪汽轮机静子叶间汽封检测实例

应用实例：某电厂汽轮机组设备检修测量

1、检测目的

长期运转后，需对机组进行检修测量，以测量数据为支撑，对关键部件之间的位置关系进行评估和调整，最终确保汽轮机安全性和工作能效达到或优于设计初始状态。

2、测量内容

将汽轮机转子中心轴线和转子的缸套中心轴线调到同轴状态，则此时安装在缸套上的汽封齿、汽封块与转子上的汽封齿将一一配合，在运转时达到最优能效。

所以测量的主要内容是转子、缸套、缸套汽封齿各位置的圆柱数据；将各个位置数据测量出来，在软件中进行分析对齐，再根据分析结果进行修正和复测，直至各位置中心轴线调整一致。涉及到的检测关键位置包括：转子轴、开档、围带、叶顶、隔板、汽封齿等等。

3、测量实施

01激光跟踪仪就位&转站点布设

在待测汽轮机周边合适位置布设Radian激光跟踪仪，由于汽轮机体积大且结构复杂，需在可通视的位置设置转站点若干，用于激光跟踪仪的转站布设，以便从所需角度都可测得汽轮机数据，进行最终的整体分析。

图3：Radian激光跟踪仪及转站点布设

02建立坐标系

将吊出缸内的转子待测位置全部测量并建立转子坐标系；再在转子在缸内半缸状态时测量与转子对应的洼窝位置并建立洼窝坐标系。最终将通过两个坐标系将所有测量数据对齐整合在一起，并分析计算出各对应位置间的距离。

图4：vProbe隐藏点测头

03数据采集分析

将转子与缸体上各待测位置的数据依次采集，并在测量软件中记录。由于汽轮机本身的结构形状，测量时会遇到大量的深孔、沟槽和隐藏点位置，而这些位置使用普通的跟踪仪靶球（SMR）无法进行直接测量。这时，使用API为激光跟踪仪配套开发的深孔测量工具vProbe测头，即可轻松实现对隐藏部位数据的采集。（请参考图4）

测量时，只需将vProbe测头的接光口对准跟踪仪射出的激光，即可使用测头的探针顶端触碰深孔和隐藏点位置进行测量。探针长度从50mm-500mm多规格可选，可根据实际测量需求选用最合适的探针解决方案。（请参考图5）此外，垂直和水平双探针位的设计，也大大方便了操作者进行测量实操作业。

图5：汽轮机检测现场-使用vProbe测头配合加长探针实施检测

待全部数据采集完成后，即可通过转站点或者创建相同坐标系的方式，将所有数据对齐并进行整体分析。（请参考图6）

图6：测量数据在软件中的整合&分析

04调整与复测

依照所采集数据，计算出各对应位置间的关系，即可根据数据所示偏差值，进行相应部件的位置调整，调整完成后，再进行复测，直至将部件调整至所需最佳位置。

结论

Radian激光跟踪仪以其精度高、测量范围大、数据采集效率高，配合vProbe隐藏点测头功能拓展附件，可顺利实现对汽轮机各部位的高精度检测并配合软件进行整体分析指导维修和装配，完成对汽轮机的高质量检测作业。

图4：API公司总部大楼

关于API

API品牌由Kam Lau博士在1987年创立于美国马里兰州的罗克韦尔，是激光跟踪仪的发明者，同时持有多项全球领先测量科技的专利，是精密测量科技领域的引领者；API自成立以来，始终致力于机械制造领域精密测量仪器和高性能传感器的研发和生产，产品已广泛应用于世界各国的先进制造领域，并在坐标测量和机床性能测试的高精度标准方面处于领先地位。

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（API ）

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