汽輪機隔板找中心激光技術(shù)與傳統技術(shù)對比的優(yōu)勢

  機電工程有大量的轉動(dòng)設備，目前，國內火電電站工程多以超超臨界660MW和1000MW機組為主，對大型汽輪機本體安裝過(guò)程來(lái)講，汽機本體隔板部套找中心工作是大型汽輪機本體安裝中的一項十分重要的工作,它直接關(guān)系到在此之后的汽封間隙調整工作，如果隔板的同心度不好，會(huì )很大程度上加大汽封間隙調整工作的工作量，并影響汽封間隙的均勻程度，從而會(huì )影響機組運行時(shí)的經(jīng)濟性、穩定性和安全性。

  傳統的施工工藝中，隔板找中心多數采用的方法主要是拉鋼絲法和假軸法，需要消耗大量勞動(dòng)力，且隔板部套找中心工作精度較低，為了更加高質(zhì)量的完成隔板找中心這項工作，我公司采用了較為先進(jìn)的激光找中心。

1、激光找中心原理

我公司采用由瑞典Damalini AB公司生產(chǎn)的D660隔板同心度激光測量系統，其原理是通過(guò)氦氖激光發(fā)生器產(chǎn)生激光束，在接收靶上形成光斑，光斑的移動(dòng)導致硅片的電阻的變化，給硅片一定的電壓;因電阻的變化，將導致電流的變化，電流的變化;經(jīng)A/D轉換，變成數字信號，光斑越靠近中心區域，線(xiàn)形度越高。在接收靶形成光斑的三種情況中，第1種情況是能夠準確測量的，由于該激光測量系統測量的激光的能量中心，故第2、3種情況不能準確測量。

2、激光測量系統組成

激光測量系統是由激光發(fā)射器、激光探測器和顯示單元組成。

①激光發(fā)射器有三個(gè)帶磁力的剛性支撐桿,支撐桿可調節以適應不同直徑的測量對象。堅固的設計可保證最高的測量精度。激光束可以非常簡(jiǎn)便地進(jìn)行水平和垂直的微調。

②激光探測器支架為剛性，連接于橫梁，對于大直徑設備可加擴展橫梁和加長(cháng)探桿。探測器支架可旋轉，同時(shí)探測器可在滑桿上上下滑動(dòng)，磁性座可固定在衡量的任意位置，當測量對象直徑不同時(shí)，這種設計大大簡(jiǎn)化了測量過(guò)程中橫梁的移動(dòng)和固定工序。

③顯示單元是整個(gè)測量系統的大腦，顯示單元除包含各種軸對中測量程序外還包括所有幾何測量程序，該單元具有RS-232接口，可以通過(guò)打印機輸出測量結果，或將測量結果傳到PC機中。

3、應用案列

 瑞典Damalini公司開(kāi)發(fā)的Easy-Laser 激光隔板同心度測量系統利用激光來(lái)進(jìn)行測量,避免了機械測量方式產(chǎn)生誤差的因素,大大提高了工作效率。該儀器自動(dòng)記錄測量值,并且用數字和圖形兩種方式顯示測量結果,操作簡(jiǎn)單,初次使用者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓就可以完成高質(zhì)量的測量。該產(chǎn)品在電力系統主要用于透平隔板和軸承支撐的同心度測量,也可作中分面平面度測量,目前已經(jīng)在國內的電廠(chǎng)和電建有所應用,成功調整過(guò)600MW汽機。顯示精度0.001mm,測量距離40米。系統自動(dòng)計算各隔板之間軸心在水平和垂直兩個(gè)方向上的相對位置,并能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整。最多測量和存儲的點(diǎn)數為600點(diǎn)。

4、操作步驟：

1.測量準備:檢查儀器是否齊全，電池電量是否充足。電池電量不足可能會(huì )導致整個(gè)測量過(guò)程中斷，數據丟失。

2.安裝激光發(fā)射器:量好#3軸承孔直徑、三爪支桿長(cháng)度，用三爪吸盤(pán)將激光發(fā)射器固定在軸承孔上。盡量使激光發(fā)射器架設在軸承孔中心位置。

3.安裝激光探測器:將激光探測器安裝在自定心支架上，通過(guò)電纜連接好主機。

4.粗調激光:將加大靶架設在軸承座近端隔板上，調整激光發(fā)射器調整盤(pán)的水平、垂直位移旋紐（先粗調、后精調)，直至激光穿過(guò)靶心;將加大靶架設在軸承座遠端隔板上，調整激光發(fā)射器調整盤(pán)的水平、垂直角度旋紐（先粗調、后精調)，直至激光穿過(guò)靶心。把加大靶放置近端隔板，看看是否仍然穿過(guò)中心

5.隔板測量調整:打開(kāi)主機，使用32功能，依次輸入隔板間的距離。用任意三點(diǎn)法記錄出軸承座及每個(gè)隔板的測量值(mm)。

6.依次對油擋、隔板進(jìn)行測量，得出測量結果，進(jìn)行修正最終得出隔板偏移量。

7.根據最終測量結果調整隔板中心，重復5、6步驟，直至隔板中心符合要求。

8.核對，打印報表:核對結果，打印數據報表，或傳入電腦通過(guò)軟件打印。

“江蘇電建一公司應用D660在常熟"安裝600MW汽輪機現場(chǎng)圖片

5、隔板同心度激光測量系統對比過(guò)去的假軸法和拉鋼絲法有著(zhù)明顯的優(yōu)點(diǎn):

1)精度:假軸法和拉鋼絲法的理論精度為10um，而實(shí)際上，假軸由于無(wú)法剛好盤(pán)到90°位置上，誤差較大，其可靠的精度為30um;拉鋼絲法由于鋼絲本身和耳機靈敏度的影響，其誤差也遠超過(guò)10um，其可靠的精度為30um。而激光測量法的理論精度為1um，測量的重復性相當好，只要測量方法正確，任意兩次的測量誤差均小于5um。

2)基準:假軸法和拉鋼絲法需要嚴格的將假軸和鋼絲的洼窩調整到與真轉子洼窩一致后方可進(jìn)行測量工作，這部分的調整工作量較大，工作時(shí)間較長(cháng)。由于每次隔板調整工作需將假軸吊走、鋼絲拆除，因此再次測量前必須重新檢查其洼窩是否與真轉子洼窩一致。而激光測量無(wú)須將嚴格的調整激光的位置，只需保證激光同基準洼窩中心偏差±1mm即可，因此架設激光發(fā)射器極為方便，快捷，并且在調整隔板期間，無(wú)須拆除激光發(fā)射器，避免重新調整;

3)測量方式:用假軸法架百分表時(shí)，由于盤(pán)動(dòng)三點(diǎn)的位置不準確，經(jīng)常盤(pán)動(dòng)一圈后，百分表回不到零位，造成該次測量失敗，必須重新測量，直至百分表回零時(shí)才可作為測量數據。假軸自身重量在1噸以上，每次都需要用行車(chē)吊進(jìn)吊出，受現場(chǎng)機具影響大。拉鋼絲法在測量時(shí)，受個(gè)人因素影響較大，各人測量的結果偏差較大。其共同特點(diǎn)都必須在時(shí)鐘3-6-9點(diǎn)位置測量。而激光測量本身帶有角度測量裝置，無(wú)須嚴格按時(shí)鐘三點(diǎn)的準確位置進(jìn)行測量，探桿旋轉任意三個(gè)位置，根據已知圓弧上三點(diǎn)可以確定圓心的原理，通過(guò)計算得出隔板中心的偏差值。

4)測量過(guò)程耗時(shí):同樣以該低壓缸為例，14級隔板用假軸法測量的時(shí)間約6小時(shí)，用拉鋼絲法測量的時(shí)間約12小時(shí)，而采用激光測量方法花費時(shí)間少，每次測量時(shí)間約半小時(shí)。

5)測量結果計算:假軸法和拉鋼絲需要考慮假軸和鋼絲的垂弧，通過(guò)計算得出隔板偏移量時(shí)，而采用激光準直儀無(wú)須考慮激光本身垂弧影響，直接得出隔板在水平和垂直兩個(gè)方向上偏移量（精度: 1um)，并可通過(guò)打印機即時(shí)打印，作為隔板中心的驗收依據。

6)使用成本:假軸法必須將假軸與真轉子軸頸尺寸加工成一致，這就帶來(lái)了通用性的問(wèn)題，以東方汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的600MW汽輪機為例，汽輪機由一個(gè)高中壓合缸和兩個(gè)低壓缸組成，即汽輪機軸系三段轉子構成，若是用假軸法找中心就必須按照真轉子的軸頸加工三個(gè)假軸;根據市場(chǎng)上假軸的加工費用在1.2萬(wàn)元/噸左右，計算下來(lái)光假軸的加工費用超過(guò)5萬(wàn)元，而不同型號的機組需要加工不同尺寸的假軸，造成浪費。另外在使用上在維護和保存上，假軸在不用時(shí)必須直立掛起，并定期對軸頸部位上油防銹。以本機組A低壓缸為例，若采用假軸，假軸的長(cháng)度將超過(guò)6米，這就給存放假軸的場(chǎng)地提出了更高的要求，無(wú)疑也加大了假軸的使用成本。拉鋼絲法的使用成本相對之下zhui低，20米琴鋼絲、1副耳機、2節電池、1只內徑千分尺就可以完成測量過(guò)程。而采用激光測量成本較高，一套D660隔板同心度激光測量系統售價(jià)約為二十萬(wàn)元左右。一次性投入相當大，另外在使用前，必須對使用人員進(jìn)行培訓。維護成本叫較高，但其通用性好，以公司2012年以前所承接安裝的600MW 以上機組5臺來(lái)計算，15個(gè)汽缸找中心，每個(gè)汽缸隔板找中心的成本僅為1.8萬(wàn)元。

6、使用激光測量系統的主意事項

1)應盡量避免由于溫差造成的氣流擾動(dòng)，如焊接作業(yè);如出現數值擺動(dòng)大的情況，可以采用濾波功能確保讀數穩定;

2)在任意三點(diǎn)法時(shí)，為提高準確度，應盡量增大三點(diǎn)之間的夾角，至少保瞪大于20°;

3)在得出計算結果時(shí),還需要通過(guò)轉子的垂弧值以及轉子在全實(shí)缸狀態(tài)(注:在隔板找中心時(shí)，汽缸處于半實(shí)缸狀態(tài)）的下沉量對其進(jìn)行修正，確保其結果準確。

  采用了激光測量能將隔板中心偏差控制在較小的范圍內，很大程度上減輕汽封間隙調整的工作量，又可使汽封環(huán)保持為一個(gè)平滑、高效的整圓;既高質(zhì)量的完成了隔板找中心的工作，又減輕了工人的勞動(dòng)強度;但其高昂的售價(jià)限制了該系統的進(jìn)一步推廣應用。

7、結論

  通過(guò)新舊工藝的對比,我們可以看出新工藝在實(shí)際大型機電設備安裝工作中的經(jīng)濟價(jià)值。我們通過(guò)改進(jìn)工藝，提高了安裝工作的質(zhì)量，帶來(lái)了較為明顯的經(jīng)濟效益，激光測量技術(shù)在大型汽輪機安裝過(guò)程中有著(zhù)一定意義的推廣價(jià)值。