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汽輪機(jī)&汽輪機(jī)檢修的重要性

汽輪機(jī)，也稱蒸汽透平發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動(dòng)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(shí)對(duì)外做功。汽輪機(jī)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(dòng)力等裝置中。【徐龍道，《物理學(xué)詞典》，科學(xué)出版社，2007.9。】

汽輪機(jī)工作時(shí)，其轉(zhuǎn)子會(huì)通過高速旋轉(zhuǎn)，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由于汽輪機(jī)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?yàn)榧纫Ｕ喜考g緊湊的銜接，從而使得蒸汽熱能可以地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，提升整機(jī)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(jī)損毀，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

所以，汽輪機(jī)的定期檢測(cè)維修，是一項(xiàng)十分重要的工作。

汽輪機(jī)檢測(cè)的難題

如前文所述，汽輪機(jī)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(diǎn)，其檢修測(cè)量精度要求，通常要求達(dá)到0.05mm的精度。由此來看，如果希望在高效率的前提下進(jìn)行汽輪機(jī)的檢修測(cè)量工作，那么就需要有一套同時(shí)具備大尺寸、高精度、有整體數(shù)據(jù)采集和分析能力的測(cè)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(shí)具有大尺寸、高精度的數(shù)據(jù)采集能力，配以相應(yīng)測(cè)量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，即可一站式解決所述汽輪機(jī)檢修測(cè)量的問題。

使用Radian激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，操作者手持內(nèi)置棱鏡的激光跟蹤儀靶球（SMR）碰觸待測(cè)部位，激光跟蹤儀主機(jī)會(huì)射出一道激光鎖定并跟蹤SMR的球心，并在SMR碰觸待測(cè)部位時(shí)，以1000Hz的采數(shù)速率將該待測(cè)點(diǎn)的3D坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)采集，并傳輸至測(cè)量軟件進(jìn)行記錄和保存。

當(dāng)在工件上采集了若干標(biāo)的點(diǎn)后，即可在軟件中根據(jù)各點(diǎn)的位置，組成相應(yīng)的線、面、體，并計(jì)算相應(yīng)的形位公差數(shù)據(jù)，也可以和數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，從而達(dá)到測(cè)量檢測(cè)的目的。

圖2：Radian激光跟蹤儀汽輪機(jī)靜子葉間汽封檢測(cè)實(shí)例

應(yīng)用實(shí)例：某電廠汽輪機(jī)組設(shè)備檢修測(cè)量

    1、檢測(cè)目的

    長期運(yùn)轉(zhuǎn)后，需對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修測(cè)量，以測(cè)量數(shù)據(jù)為支撐，對(duì)關(guān)鍵部件之間的位置關(guān)系進(jìn)行評(píng)估和調(diào)整，最終確保汽輪機(jī)安全性和工作能效達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)初始狀態(tài)。

2、測(cè)量內(nèi)容

將汽輪機(jī)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(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到能效。

所以測(cè)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(gè)位置數(shù)據(jù)測(cè)量出來，在軟件中進(jìn)行分析對(duì)齊，再根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行修正和復(fù)測(cè)，直至各位置中心軸線調(diào)整一致。涉及到的檢測(cè)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(cè)量實(shí)施

    （1）激光跟蹤儀就位&轉(zhuǎn)站點(diǎn)布設(shè)

在待測(cè)汽輪機(jī)周邊合適位置布設(shè)Radian激光跟蹤儀，由于汽輪機(jī)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(diǎn)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(cè)得汽輪機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行最終的整體分析。

圖3：Radian激光跟蹤儀及轉(zhuǎn)站點(diǎn)布設(shè)

（2）建立坐標(biāo)系

將吊出缸內(nèi)的轉(zhuǎn)子待測(cè)位置全部測(cè)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(shí)測(cè)量與轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)的洼窩位置并建立洼窩坐標(biāo)系。最終將通過兩個(gè)坐標(biāo)系將所有測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)齊整合在一起，并分析計(jì)算出各對(duì)應(yīng)位置間的距離。

圖4：vProbe隱藏點(diǎn)測(cè)頭

（3）數(shù)據(jù)采集分析

    將轉(zhuǎn)子與缸體上各待測(cè)位置的數(shù)據(jù)依次采集，并在測(cè)量軟件中記錄。由于汽輪機(jī)本身的結(jié)構(gòu)形狀，測(cè)量時(shí)會(huì)遇到大量的深孔、溝槽和隱藏點(diǎn)位置，而這些位置使用普通的跟蹤儀靶球（SMR）無法進(jìn)行直接測(cè)量。這時(shí)，使用API為激光跟蹤儀配套開發(fā)的深孔測(cè)量工具vProbe測(cè)頭，即可輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)隱藏部位數(shù)據(jù)的采集。（請(qǐng)參考圖4）

測(cè)量時(shí)，只需將vProbe測(cè)頭的接光口對(duì)準(zhǔn)跟蹤儀射出的激光，即可使用測(cè)頭的探針頂端觸碰深孔和隱藏點(diǎn)位置進(jìn)行測(cè)量。探針長度從50mm-500mm多規(guī)格可選，可根據(jù)實(shí)際測(cè)量需求選用最合適的探針解決方案。（請(qǐng)參考圖5）此外，垂直和水平雙探針位的設(shè)計(jì)，也大大方便了操作者進(jìn)行測(cè)量實(shí)操作業(yè)。

圖5：汽輪機(jī)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng) - 使用vProbe測(cè)頭配合加長探針實(shí)施檢測(cè)

待全部數(shù)據(jù)采集完成后，即可通過轉(zhuǎn)站點(diǎn)或者創(chuàng)建相同坐標(biāo)系的方式，將所有數(shù)據(jù)對(duì)齊并進(jìn)行整體分析。（請(qǐng)參考圖6）

圖6：測(cè)量數(shù)據(jù)在軟件中的整合&分析

（4）調(diào)整與復(fù)測(cè)

依照所采集數(shù)據(jù)，計(jì)算出各對(duì)應(yīng)位置間的關(guān)系，即可根據(jù)數(shù)據(jù)所示偏差值，進(jìn)行相應(yīng)部件的位置調(diào)整，調(diào)整完成后，再進(jìn)行復(fù)測(cè)，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(cè)量范圍大、數(shù)據(jù)采集效率高，配合vProbe隱藏點(diǎn)測(cè)頭功能拓展附件，可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)各部位的高精度檢測(cè)并配合軟件進(jìn)行整體分析指導(dǎo)維修和裝配，完成對(duì)汽輪機(jī)的高質(zhì)量檢測(cè)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(shí)持有多項(xiàng)測(cè)量科技的，是精密測(cè)量科技領(lǐng)域的者；API自成立以來，始終致力于機(jī)械制造領(lǐng)域精密測(cè)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(cè)量和機(jī)床性能測(cè)試的高精度標(biāo)準(zhǔn)方面處于地位。