Radian激光跟踪仪在石油装备泥浆泵检测领域的应用

关于泥浆泵

泥浆泵，通常指石油钻井领域所应用的泥浆泵，是在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液的机械，泥浆泵是钻探设备的重要组成部分。  

泥浆泵部件检测的重要性

泥浆泵工作的环境往往较为恶劣，并在恶劣的现场条件下还通常需在高温、高压的环境中作业，故而对于其在生产制造和检修中的检测要求就非常高，因为泥浆泵需要承受在极端条件下的长时间使用，细小的偏差都有可能成为导致孔内事故的因素，所以，在生产制造和检修过程中，对于其各部件的三维检测精度要求，也有着非常严格的标准。  

传统检测手段及不足

对于石油钻井行业使用的泥浆泵来讲，其部件尺寸较大。传统的方式，是使用大型三坐标测量机。然而，大型三坐标测量机虽然可以满足检测精度需求，但是由于其需要配备专门的三坐标测量室，需要将部件逐一运送至测量室进行测量，且三坐标测量机检测对于环境要求较高，待测部件通常需要在测量机平台上静置一段时间，与环境温度接近时，再实施检测。显然，这样的检测方式，较难满足高端制造产业日益增长的对于生产效率的需求。  

 图1：Radian系列激光跟踪仪（从左至右依次为：Plus/Pro/Core型号）  

激光跟踪仪测量解决方案

激光跟踪仪，是大尺寸精密测量的代表性解决方案，精度高、量程远、可便携的特征特点，使其成为了石油装备领域设备检测的理想解决方案。  

Radian Plus激光跟踪仪，是API开发的第五代激光跟踪仪。其具有微米级别（μm，1/1000mm）的测量精度、超过160米直径的测量范围，且整机尺寸小、重量轻，可轻松便携至待测工件周边，并配备有气象站系统（空气温度传感器、空气湿度传感器、气压传感器、材料温度传感器），设备布设后，开机即可实施检测，无需静置等待，大幅节约了时间成本，可为泥浆泵部件的高精度三维测量提供有力的保障和可靠的数据支撑。  

其基于电池供电和wifi数据传输的完全无线操作的方式，也极大地方便了操作者摆脱线缆的束缚，在有限的现场环境条件下可以顺利实施测量作业。  

图2：本案例中待检测的泥浆泵箱体部件

本案例中的检测需求

本案例中待检测的部件为某型号大型泥浆泵箱体。需测量其两侧轴孔的同轴度、端面的平行度、大面安装的平面度、各孔尺寸、距离和夹角关系等数据，检测精度要求0.2mm，关键位置同轴度等精度要求0.1mm甚至0.05mm。  

  图3：本案例测量现场及转站点布设示意  

测量计划制订与实施过程

考虑到该泥浆泵箱体结构件体积较大且形状复杂，制定测量计划时，将Radian Plus激光跟踪仪分别布设到三个不同位置，通过转站点进行坐标统一，最终测量出全部所需测量数据。  

图4：本案例测量现场  

在部件四周布置转站点，将转站座用热熔胶固定于地面，请参考请图3示意，将跟踪仪架设好，测量并记录转站点数据后，用靶球分别测量该站位所有跟踪仪可通视待测位置的点的坐标数据；测量完毕后，将跟踪仪架设至第二站位，首先测量转站点，利用测量软件的最佳拟合功能将坐标系统一到第一站位，随后配合靶球测量出第二站位上可通视的待测点位；最后将跟踪仪架设到第三站位，重复之前的统一坐标系、测量待测点数据的步骤，直至将所有待测数据测量完成。  

待所有的测量工作都已完成，测量数据传输并保存在笔记本电脑中，利用软件的分析功能，就可以分析出圆、圆柱的尺寸、圆柱的圆柱度、平面的平面度、各圆投影到平面的尺寸及夹角关系等，并可以根据需要生成专业测量报告，整个测量过程在1小时内可以完成。

图5：尺寸及位置关系分析报告示意  

针对深孔和隐藏点的测量

在遇到有靶球无法直接触碰到的深孔和隐藏点位置的测量时，可使用vProbe隐藏点智能测头来进一步拓展跟踪仪功能，使用时，跟踪仪激光射入位于vProbe主机部位的接收装置，随即使用其探针部分探入深孔和隐藏点进行待测部位的触碰，即可测得该位置的3D点的数据信息。  

图6：vProbe隐藏点智能测头  

vProbe隐藏点智能测头基于无线数据传输及人体工程学设计，配备了双探针位和智能按钮，并有从50mm至500mm多种不同规格的探针可选，极大地拓展了激光跟踪仪的测量功能并方便使用。  
图7：Radian系列各型号激光跟踪仪简介  

其它型号拓展

本应用案例中，所使用的是Radian Plus型号激光跟踪仪。此外API还向业界提供Radian Core以及Radian Pro型号激光跟踪仪（请参考图7）。   Radian Core型号激光跟踪仪是在Radian Plus型号技术基础上的经济版本，其制造平台以及各特征特点、测量性能指标均与Radian Plus相同，但只限配合SMR跟踪仪靶球进行测量，适用于对隐藏点、深孔、测头扫描、以及6DoF动态测量需求较少的用户。  

Radian Pro型号激光跟踪仪，则集成有IFM和ADM双激光，其测距精度依仗激光干涉，并可搭配全部功能拓展附件，所有数据均可溯源。  

图8：其它Radian激光跟踪仪附件功能简介  

总结

Radian系列激光跟踪仪，以其精度高、量程大、便携易操作等优势特点，已经成为石油装备领域设施在生产及检修过程中集高精度与高效率于一体的理想解决方案，可完全满足石油装备领域生产与检修中对于三维检测的各项需求。    

图9：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公司）

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