機(jī)電工程有大量的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，目前，國(guó)內(nèi)火電電站工程多以超超臨界660MW和1000MW機(jī)組為主，對(duì)大型汽輪機(jī)本體安裝過(guò)程來(lái)講，汽機(jī)本體隔板部套找中心工作是大型汽輪機(jī)本體安裝中的一項(xiàng)十分重要的工作,它直接關(guān)系到在此之后的汽封間隙調(diào)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(diào)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(jī)組運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和安全性。

  傳統(tǒng)的施工工藝中，隔板找中心多數(shù)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(xiàng)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(cè)量系統(tǒng)，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(dǎo)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(dǎo)致電流的變化，電流的變化;經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)，光斑越靠近中心區(qū)域，線形度越高。在接收靶形成光斑的三種情況中，第1種情況是能夠準(zhǔn)確測(cè)量的，由于該激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的激光的能量中心，故第2、3種情況不能準(zhǔn)確測(cè)量。

2、激光測(cè)量系統(tǒng)組成

激光測(cè)量系統(tǒng)是由激光發(fā)射器、激光探測(cè)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(diào)節(jié)以適應(yīng)不同直徑的測(cè)量對(duì)象。堅(jiān)固的設(shè)計(jì)可保證最高的測(cè)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(diào)。

②激光探測(cè)器支架為剛性，連接于橫梁，對(duì)于大直徑設(shè)備可加擴(kuò)展橫梁和加長(zhǎng)探桿。探測(cè)器支架可旋轉(zhuǎn)，同時(shí)探測(cè)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(dāng)測(cè)量對(duì)象直徑不同時(shí)，這種設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了測(cè)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(cè)量系統(tǒng)的大腦，顯示單元除包含各種軸對(duì)中測(cè)量程序外還包括所有幾何測(cè)量程序，該單元具有RS-232接口，可以通過(guò)打印機(jī)輸出測(cè)量結(jié)果，或?qū)y(cè)量結(jié)果傳到PC機(jī)中。

3、應(yīng)用案列

 瑞典Damalini公司開發(fā)的Easy-Laser 激光隔板同心度測(cè)量系統(tǒng)利用激光來(lái)進(jìn)行測(cè)量,避免了機(jī)械測(cè)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(cè)量值,并且用數(shù)字和圖形兩種方式顯示測(cè)量結(jié)果,操作簡(jiǎn)單,初次使用者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)就可以完成高質(zhì)量的測(cè)量。該產(chǎn)品在電力系統(tǒng)主要用于透平隔板和軸承支撐的同心度測(cè)量,也可作中分面平面度測(cè)量,目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)的電廠和電建有所應(yīng)用,成功調(diào)整過(guò)600MW汽機(jī)。顯示精度0.001mm,測(cè)量距離40米。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算各隔板之間軸心在水平和垂直兩個(gè)方向上的相對(duì)位置,并能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。最多測(cè)量和存儲(chǔ)的點(diǎn)數(shù)為600點(diǎn)。

4、操作步驟：

1.測(cè)量準(zhǔn)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(dǎo)致整個(gè)測(cè)量過(guò)程中斷，數(shù)據(jù)丟失。

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

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

4.粗調(diào)激光:將加大靶架設(shè)在軸承座近端隔板上，調(diào)整激光發(fā)射器調(diào)整盤的水平、垂直位移旋紐（先粗調(diào)、后精調(diào))，直至激光穿過(guò)靶心;將加大靶架設(shè)在軸承座遠(yuǎn)端隔板上，調(diào)整激光發(fā)射器調(diào)整盤的水平、垂直角度旋紐（先粗調(diào)、后精調(diào))，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(cè)量調(diào)整:打開主機(jī)，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(cè)量值(mm)。

6.依次對(duì)油擋、隔板進(jìn)行測(cè)量，得出測(cè)量結(jié)果，進(jìn)行修正最終得出隔板偏移量。

7.根據(jù)最終測(cè)量結(jié)果調(diào)整隔板中心，重復(fù)5、6步驟，直至隔板中心符合要求。

8.核對(duì)，打印報(bào)表:核對(duì)結(jié)果，打印數(shù)據(jù)報(bào)表，或傳入電腦通過(guò)軟件打印。

“江蘇電建一公司應(yīng)用D660在常熟"安裝600MW汽輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)圖片

5、隔板同心度激光測(cè)量系統(tǒng)對(duì)比過(guò)去的假軸法和拉鋼絲法有著明顯的優(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(jī)靈敏度的影響，其誤差也遠(yuǎn)超過(guò)10um，其可靠的精度為30um。而激光測(cè)量法的理論精度為1um，測(cè)量的重復(fù)性相當(dāng)好，只要測(cè)量方法正確，任意兩次的測(cè)量誤差均小于5um。

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

3)測(cè)量方式:用假軸法架百分表時(shí)，由于盤動(dòng)三點(diǎn)的位置不準(zhǔn)確，經(jīng)常盤動(dòng)一圈后，百分表回不到零位，造成該次測(cè)量失敗，必須重新測(cè)量，直至百分表回零時(shí)才可作為測(cè)量數(shù)據(jù)。假軸自身重量在1噸以上，每次都需要用行車吊進(jìn)吊出，受現(xiàn)場(chǎng)機(jī)具影響大。拉鋼絲法在測(cè)量時(shí)，受個(gè)人因素影響較大，各人測(cè)量的結(jié)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(cè)量。而激光測(cè)量本身帶有角度測(cè)量裝置，無(wú)須嚴(yán)格按時(shí)鐘三點(diǎn)的準(zhǔn)確位置進(jìn)行測(cè)量，探桿旋轉(zhuǎn)任意三個(gè)位置，根據(jù)已知圓弧上三點(diǎn)可以確定圓心的原理，通過(guò)計(jì)算得出隔板中心的偏差值。

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

5)測(cè)量結(jié)果計(jì)算:假軸法和拉鋼絲需要考慮假軸和鋼絲的垂弧，通過(guò)計(jì)算得出隔板偏移量時(shí)，而采用激光準(zhǔn)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(jī)即時(shí)打印，作為隔板中心的驗(yàn)收依據(jù)。

6)使用成本:假軸法必須將假軸與真轉(zhuǎn)子軸頸尺寸加工成一致，這就帶來(lái)了通用性的問題，以東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600MW汽輪機(jī)為例，汽輪機(jī)由一個(gè)高中壓合缸和兩個(gè)低壓缸組成，即汽輪機(jī)軸系三段轉(zhuǎn)子構(gòu)成，若是用假軸法找中心就必須按照真轉(zhuǎn)子的軸頸加工三個(gè)假軸;根據(jù)市場(chǎng)上假軸的加工費(fèi)用在1.2萬(wàn)元/噸左右，計(jì)算下來(lái)光假軸的加工費(fèi)用超過(guò)5萬(wàn)元，而不同型號(hào)的機(jī)組需要加工不同尺寸的假軸，造成浪費(fèi)。另外在使用上在維護(hù)和保存上，假軸在不用時(shí)必須直立掛起，并定期對(duì)軸頸部位上油防銹。以本機(jī)組A低壓缸為例，若采用假軸，假軸的長(zhǎng)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(duì)之下zhui低，20米琴鋼絲、1副耳機(jī)、2節(jié)電池、1只內(nèi)徑千分尺就可以完成測(cè)量過(guò)程。而采用激光測(cè)量成本較高，一套D660隔板同心度激光測(cè)量系統(tǒng)售價(jià)約為二十萬(wàn)元左右。一次性投入相當(dāng)大，另外在使用前，必須對(duì)使用人員進(jìn)行培訓(xùn)。維護(hù)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(jī)組5臺(tái)來(lái)計(jì)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(cè)量系統(tǒng)的主意事項(xiàng)

1)應(yīng)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(xiàn)數(shù)值擺動(dòng)大的情況，可以采用濾波功能確保讀數(shù)穩(wěn)定;

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

3)在得出計(jì)算結(jié)果時(shí),還需要通過(guò)轉(zhuǎn)子的垂弧值以及轉(zhuǎn)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(duì)其進(jìn)行修正，確保其結(jié)果準(zhǔn)確。

  采用了激光測(cè)量能將隔板中心偏差控制在較小的范圍內(nèi)，很大程度上減輕汽封間隙調(diào)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(qiáng)度;但其高昂的售價(jià)限制了該系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

7、結(jié)論

  通過(guò)新舊工藝的對(duì)比,我們可以看出新工藝在實(shí)際大型機(jī)電設(shè)備安裝工作中的經(jīng)濟(jì)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(jì)效益，激光測(cè)量技術(shù)在大型汽輪機(jī)安裝過(guò)程中有著一定意義的推廣價(jià)值。