一种测量汽缸隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的方法与流程

本发明涉及汽轮机测量领域，尤其涉及一种激光跟踪仪测量系统测量汽缸隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的方法。

背景技术：

近年来，随着国家对节能减排的力度逐渐增加以及对核电行业的快速发展，各火电企业对发电效率要求越来越高，各核电企业对机组运行的安全要求也越来越高。因此，对于汽轮机维修而言，汽轮机通流部分的测量和调整是影响机组的发电效率和安全运行的重要一环。

目前，在测量汽轮机动静叶顶径向通流的过程中，采用仅测量径向上下左右四个方位的通流间隙代表整个圆周的通流状态，而并没有测量圆周其他方位的间隙情况。并且测量方式相对落后，左右采用塞尺测量，上下采用压铅丝或者裹胶布测量。

因此，如何更真实地并且快速便捷地了解叶顶间隙通流状态，更准确地评估机组的高效性和安全性是目前较为重要的课题。

为了解决该问题，本发明提供了一种使用激光测量技术测量隔板叶顶阻汽片与隔板洼窝同心的方法，旨在更全面、准确地了解汽轮机叶顶部分的通流状况，从而改进机组效率，增强机组运行安全。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种测量汽缸隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的方法；

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量汽缸隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的方法，使用激光跟踪测量系统进行测量，所述激光跟踪测量系统包括用户终端以及与之连接的激光跟踪仪和基准靶球座，所述激光跟踪仪设置有温度探头，按以下步骤进行测量：

步骤s1：使用所述温度探头测量并记录当前环境下与隔板材料相同金属的温度数据，使用所述激光跟踪仪测量并记录所述隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖各空间点位置数据；

步骤s2：使用所述用户终端通过所述位置数据拟合所述隔板洼窝，创建所述隔板洼窝中心线，拟合所述隔板叶顶阻汽片齿尖各空间点到所述隔板洼窝中心线的垂直距离，通过所述垂直距离评估所述隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

优选地，所述步骤s1进一步包括：

步骤s11：汽缸解体，吊出上半缸、上隔板、转子至特定检修区域，使所述汽缸处于下隔板未吊出的状态；随后，拆卸所述上隔板与所述下隔板的所有汽封块；

步骤s12：将所述激光跟踪仪搬运至下半缸检修区域，接通电源预热；同时，选定所述下隔板其中一级为被测下隔板，并将所述激光跟踪仪固定支座紧固在所述被测下隔板相邻一级的洼窝上，保证所述激光跟踪仪同时探测所述被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片。

步骤s13：所述激光跟踪仪预热工作结束后，使用所述用户终端进行参数校准；

步骤s14：将所述激光跟踪仪固定在已架好的固定支座上，并使测头朝下；

步骤s15：使用所述温度探头测量并记录当前环境下与所述被测下隔板材料相同金属的温度数据，使用所述激光跟踪仪测量并记录所述被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖各空间点位置数据。

优选地，所述步骤s15进一步包括

步骤s151：使用所述温度探头测量并记录当前环境下与所述被测下隔板相同金属材料的初始温度数据；

步骤s152：使用所述用户终端测量并记录所述被测下隔板洼窝表面在圆周方向上至少6个点的位置数据；

步骤s153：使用所述用户终端测量并记录所述被测下隔板叶顶阻汽片齿尖在所述圆周方向上不同方位的空间点位置数据；

步骤s154：所述温度探头测量并记录当前环境下与所述被测下隔板相同金属材料的最终温度数据。

优选地，所述步骤s153中的所述空间点的测试数量以及测试方位根据所述被测下隔板尺寸、所述气缸机组运行情况进行确定。

优选地，所述步骤s2进一步包括：

步骤s21：使用所述用户终端对所述初始温度数据以及所述最终温度数据进行温度补偿；

步骤s22：使用所述用户终端以圆柱为特征体拟合所述被测下隔板洼窝，对所述圆柱中的坐标进行降噪处理；建立所述圆柱上下底面的圆心为关键点，以直线连接所述圆心作为所述被测下隔板洼窝中心线，以其中一所述圆心为原点，以所述被测下隔板洼窝中心线为x轴，竖直向上为z轴，建立空间坐标系；

步骤s23：使用所述用户终端拟合出所述被测下隔板叶顶阻汽片齿尖各空间点到所述被测下隔板洼窝中心线的垂直距离，通过所述垂直距离评估所述被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

优选地，所述步骤s2进一步包括：

步骤s24：重复所述步骤s151-s154以及所述步骤s21-23，逐一测量并拟合出所有能测的所述下隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过所述垂直距离评估所述下隔板叶顶阻汽片与各自洼窝的同心程度。

优选地，所述步骤s1进一步还包括：

步骤s16：所述下隔板测量工作完成后，将所述激光跟踪仪搬运至所述气缸的上隔板检修区域，测量所述上隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

优选地，所述步骤s2进一步包括：

步骤s25：以步骤s24为基础，逐一测量并拟合出所有能测的上隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过所述垂直距离评估所述上隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

优选地，所述步骤s1包括：

步骤s101：解体汽缸，并保留下隔板于所述汽缸的缸体中；

步骤s102：预热所述激光跟踪仪；并在预热工作结束后，使用所述用户终端进行参数校准；

步骤s103：选定所述下隔板其中一级为被测下隔板，并将所述激光跟踪仪架设在所述被测下隔板相邻一侧的所述汽缸缸体的水平中分面上；在所述缸体的缸面上固定所述激光跟踪仪测量系统的至少5个基准靶球座；

步骤s104：所述温度探头测量并记录当前环境下与所述被测下隔板相同金属材料的初始温度；

步骤s105：使用所述用户终端测量所述基准靶球座的空间坐标；

步骤s106：测量当前视野下所述被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖空间坐标；

步骤s107：将所述激光跟踪仪测量系统中的激光跟踪仪转移至所述被测下隔板的相邻另一侧，再次测量所述基准靶球座的空间坐标，以及转站后视野下的被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖空间坐标；

步骤s108：所述温度探头测量并记录当前环境下与所述被测下隔板相同金属材料的最终温度。

优选地，所述步骤s2还包括：

步骤s201：使用所述用户终端将两站点下的所述基准靶球座的空间坐标拟合到同一坐标系中，并对所述初始温度以及所述最终温度进行温度补偿；

步骤s202：使用所述用户终端以圆柱为特征体拟合所述被测下隔板洼窝，对所述圆柱中的坐标进行降噪处理；建立所述圆柱上下底面的圆心为关键点，以直线连接所述圆心作为所述被测下隔板洼窝中心线，以其中一所述圆心为原点，以所述被测下隔板洼窝中心线为x轴，竖直向上为z轴，建立空间坐标系；

步骤s203：使用所述用户终端拟合出所述被测下隔板叶顶阻汽片齿尖各空间点到所述被测下隔板洼窝中心线的垂直距离，通过所述垂直距离评估所述被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

步骤s204：重复所述步骤s103-s108以及所述步骤s201-s203，逐一测量并拟合出所有能测的所述下隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过所述垂直距离评估所述下隔板叶顶阻汽片与各自洼窝的同心程度；

实施本发明具有以下有益效果：采用激光跟踪仪测量系统测量汽缸隔板的洼窝以及同一级叶顶阻汽片圆周方向不同位置的空间坐标，拟合出各方位隔板叶顶阻汽片至隔板洼窝中心的距离，来评估隔板叶顶阻汽片与隔板洼窝中心的同心程度，可以更准确地了解汽轮机机组通流状况，从而有利于提高机组效率，增强机组运行安全。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明激光跟踪仪测量系统测量汽缸隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的方法流程图；

图2是本发明一实施例中步骤s1的具体流程图；

图3是本发明一实施例中步骤s15的具体流程图；

图4是本发明一实施例中步骤s2的具体流程图；

图5是本发明另一实施例步骤s1的具体流程图；

图6是本发明另一实施例步骤s2的具体流程图；

图7是本发明的汽轮机隔板的水平中分面视图，其中，1-叶顶阻汽片，2-叶顶阻汽片齿尖，3-隔板汽封块，4-隔板洼窝；

图8是本发明激光跟踪仪的固定支架图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的激光跟踪仪测量系统测量汽缸隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的方法，适用于汽轮机高压隔板、中压隔板、低压隔板等所有类型汽缸的隔板。

如图7所示，是本发明的汽轮机隔板的水平中分面视图，由于本发明测量下隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的步骤与测试上隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的步骤相似，因此，本实施中以测量下隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心的步骤为例。

如图1所示，在本实施例中，激光跟踪测量系统包括用户终端以及与之连接的激光跟踪仪和基准靶球座，该激光跟踪仪设置有温度探头，该用户终端包括但不限于台式电脑、手提电脑、手持终端等设备，使用激光跟踪仪测量系统按以下步骤进行测量：

步骤s1：使用温度探头测量并记录当前环境下与隔板材料相同金属的温度数据，使用激光跟踪仪测量并记录隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖各空间点位置数据；

步骤s2：使用用户终端通过位置数据拟合隔板洼窝，创建隔板洼窝中心线，拟合隔板叶顶阻汽片齿尖各空间点到隔板洼窝中心线的垂直距离，通过垂直距离评估隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

如图2所示，步骤s1进一步包括：

步骤s11：汽缸解体，吊出上半缸、上隔板、转子至特定检修区域，使汽缸处于下隔板未吊出的状态；随后，拆卸上隔板与下隔板的所有汽封块。

具体的，将汽缸解体，吊出上缸、上隔板等上半组件至特定检修区域；吊运转子至特定检修区域，使汽缸处于下隔板未吊出的状态；随后，拆卸上、下隔板所有汽封块。

步骤s12：将激光跟踪仪搬运至下半缸检修区域，接通电源预热；同时，选定下隔板其中一级为被测下隔板，并将激光跟踪仪固定支座紧固在被测下隔板相邻一级的洼窝上，保证激光跟踪仪同时探测被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片。

具体的，将激光跟踪仪搬运至下半缸检修场地，接通电源预热，选定下隔板其中一级下隔板为被测下隔板，将特制的激光跟踪仪固定支座紧固在临近被测下隔板阻汽片的相邻一级下隔板的洼窝上，保证激光跟踪仪架设在支座上后，能同时测到被测下隔板的洼窝及其叶顶阻汽片，该相邻一级是指可以保证激光跟踪仪能同时看到被测下隔板阻汽片和被测下隔板洼窝的一级，在本领域中，因为一级隔板会分前后两级相邻隔板，而另外一级相邻隔板是看不到被测隔板阻汽片的。

步骤s13：激光跟踪仪预热工作结束后，使用用户终端进行参数校准。

具体的，在该激光跟踪仪预热完毕后，使用用户终端的trackercalib软件校准仪器参数。

步骤s14：将激光跟踪仪固定在已架好的固定支座上，并使测头朝下；

步骤s15：使用温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板材料相同金属的温度数据，使用激光跟踪仪测量并记录被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖各空间点位置数据。

如图3所示，在本实施例中，步骤s15进一步包括

步骤s151：使用温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的初始温度数据；

具体的，使用激光跟踪仪上方的温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的初始温度数据，非特指叶顶阻汽片温度，气缸隔板与叶顶阻汽片材料默认为一致，本领域的技术人员可以理解该技术操作。

步骤s152：使用用户终端测量并记录被测下隔板洼窝表面在圆周方向上至少6个点的位置数据；

具体的，使用用户终端的spatialanalyzer(简称：sa)软件测量被测下隔板洼窝表面，即在被测下隔板洼窝圆周方向至少分散均匀地测量6个点的位置数据，进一步的，测量该被测下隔板洼窝表面采用扫描的方法进行取点，扫描范围至少大于120°。

步骤s153：使用用户终端测量并记录被测下隔板叶顶阻汽片齿尖在圆周方向上不同方位的空间点位置数据；进一步的，该步骤s153中的空间点的测试数量以及测试方位根据被测下隔板尺寸、所述气缸机组运行情况等因素进行确定。

步骤s154：温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的最终温度数据。

具体的，使用激光跟踪仪上方的温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的最终温度数据，非特指叶顶阻汽片温度，气缸隔板与叶顶阻汽片材料默认为一致，本领域的技术人员可以理解该技术操作。

如图4所示，在本实施例中，步骤s2进一步包括：

步骤s21：使用用户终端对初始温度数据以及最终温度数据进行温度补偿。

具体的，通过用户终端的sa软件对测量记录的隔板初始温度数据以及最终温度数据进行温度补偿，使得整个测量是统一温度下的，因为测量过程中，被测下隔板可能会因为温度而导致轻微的变形，导致测量结果存在偏差，对测量的温度进行温度补偿，可以使得测量结果更准确。

步骤s22：使用用户终端以圆柱为特征体拟合被测下隔板洼窝，对圆柱中的坐标进行降噪处理；建立圆柱上下底面的圆心为关键点，以直线连接该圆心作为被测下隔板洼窝中心线，以其中一圆心为原点，以被测下隔板洼窝中心线为x轴，竖直向上为z轴，建立空间坐标系；

步骤s23：使用用户终端拟合出被测下隔板叶顶阻汽片齿尖各空间点到被测下隔板洼窝中心线的垂直距离，通过该垂直距离评估被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

在本实施例中，步骤s2进一步包括

步骤s24：重复步骤s151-s154以及步骤s21-23，逐一测量并拟合出所有能测的下隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过垂直距离评估所有下隔板叶顶阻汽片与各自洼窝的同心程度。

在本实施例中，步骤s1进一步还包括：

步骤s16：下隔板测量工作完成后，将激光跟踪仪搬运至所述气缸的上隔板检修区域，测量上隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

步骤s2进一步包括：

步骤s25：以步骤s24为基础，逐一测量并拟合出所有能测的上隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过垂直距离评估所述上隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

具体的，将激光跟踪仪转移至上隔板检修区域，以步骤s151-s154以及步骤s21-23为基础，在上隔板中选定一级为被测上隔板，并将激光跟踪仪固定在被测上隔板同级阻汽片侧的区域，使激光跟踪仪能同时测量上隔板洼窝及其阻汽片，逐一测量并拟合出所有能测的上隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过该垂直距离评估上隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

在本实施例中，激光跟踪仪测量下隔板时，需要将其固定在支座上，本发明给出一优选方案：如图8所示，该支座由三块厚15mm的普通钢板组成，其中两块钢板规格尺寸大小均相同，其长×宽为300mm×250mm，并且在该两块板的130mm×62.5mm和130mm×187.5mm方位有两个m20的螺栓孔；另外一块板长×宽为250mm×210mm，且无螺栓孔。将两块尺寸相同板的宽与另外一块板的长对齐，让两块尺寸相同板分别垂直焊接在第三块板宽度方向的10mm和90.5mm的位置上，使两块板上的螺栓孔中心距第三块板170mm。使用过程中，使下隔板插入由两块相同尺寸钢板形成的槽中，并用四颗m20螺栓紧固在隔板垂直面，然后，将激光跟踪仪磁力吸盘吸在第三块钢板表面。

如图5所示，本发明另一实施例中，测试下隔板时，不需要架设固定支座，采用激光跟踪仪转站的方法进行测量，步骤s1包括：

步骤s101：解体汽缸，并保留下隔板于汽缸的缸体中。

具体的，将汽缸解体，吊出上缸、上隔板等上半组件至特定检修区域；吊运转子至特定检修区域，使汽缸处于下隔板未吊出的状态；随后，拆卸上、下隔板所有汽封块。

步骤s102：预热激光跟踪仪；并在预热工作结束后，使用用户终端进行参数校准。

具体的，将激光跟踪仪搬运至下半缸检修场地，接通电源预热，并在该激光跟踪仪预热完毕后，使用用户终端的trackercalib软件校准仪器参数。

步骤s103：选定下隔板其中一级为被测下隔板，并将激光跟踪仪架设在被测下隔板相邻一侧的汽缸缸体的水平中分面上；在缸体的缸面上固定激光跟踪仪测量系统的至少5个基准靶球座。

具体的，选定下隔板其中一级下隔板为被测下隔板，并将激光跟踪仪架设在被测下隔板左侧或右侧的缸体水平中分面上；在缸面上固定至少5个基准靶球座。

步骤s104：温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的初始温度。

具体的，在本实施中，使用激光跟踪仪上方的温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的初始温度数据，非特指叶顶阻汽片温度，气缸隔板与叶顶阻汽片材料默认为一致，本领域的技术人员可以理解该技术操作。

步骤s105：使用用户终端测量所述基准靶球座的空间坐标。

具体的，使用用户终端的sa软件测量基准靶球座空间坐标。

步骤s106：测量当前视野下被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖空间坐标。

步骤s107：将激光跟踪仪测量系统中的激光跟踪仪转移至被测下隔板的相邻另一侧，再次测量基准靶球座的空间坐标，以及转站后视野下的被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片齿尖空间坐标。

步骤s108：温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的最终温度。

具体的，使用激光跟踪仪上方的温度探头测量并记录当前环境下与被测下隔板相同金属材料的最终温度数据，非特指叶顶阻汽片温度，气缸隔板与叶顶阻汽片材料默认为一致，本领域的技术人员可以理解该技术操作。

如图6所示，步骤s2进一步还包括：

步骤s201：使用用户终端将两站点下的基准靶球座的空间坐标拟合到同一坐标系中，并对初始温度以及最终温度进行温度补偿。

具体的，使用用户终端的sa软件将所测量的两站点下的基准靶球座拟合在同一坐标系中，并对初始温度以及最终温度进行温度补偿。

步骤s202：使用用户终端以圆柱为特征体拟合被测下隔板洼窝，对圆柱中的坐标进行降噪处理；建立圆柱上下底面的圆心为关键点，以直线连接圆心作为被测下隔板洼窝中心线，以其中一圆心为原点，以被测下隔板洼窝中心线为x轴，竖直向上为z轴，建立空间坐标系。

步骤s203：使用用户终端拟合出被测下隔板叶顶阻汽片齿尖各空间点到被测下隔板洼窝中心线的垂直距离，通过垂直距离评估被测下隔板洼窝及其叶顶阻汽片同心程度。

步骤s204：重复步骤s103-s108以及步骤s201-s203，逐一测量并拟合出所有能测的下隔板叶顶阻汽片齿尖上各空间点至各自洼窝中心线的垂直距离，通过垂直距离评估下隔板叶顶阻汽片与各自洼窝的同心程度。

可理解地，可测量并记录每一级隔板洼窝及各自洼窝数据，由用户终端集中处理数据。

本发明具有以下有益效果：汽轮机汽缸通流间隙对于防止汽轮机动静碰磨起着至关重要的作用。历史上也存在着因间隙不合适导致转子弯曲的事故，给企业带来了较大的经济损失和不利影响。因此，本发明的方法能更准确、全面地监测汽缸阻汽片状态，增强了对汽轮机机组通流情况和机组状态的了解，有利于提高机组效率，并进一步提高了机组运行的可靠性和安全性。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。