《激光測量汽輪機(jī)通流間隙導(dǎo)則》（征求意見稿）

1T/CNEAXXXX—XXXX激光測量汽輪機(jī)通流間隙技術(shù)導(dǎo)則本標(biāo)準(zhǔn)擬以導(dǎo)則的形式規(guī)定激光測量汽輪機(jī)通流間隙的基本要求，主要包含測量人員的資質(zhì)要求、測量使用的激光設(shè)備的技術(shù)要求、測量環(huán)境、場地的要求、激光測量設(shè)備的校準(zhǔn)要求、測量過程的規(guī)范要求以及最終的數(shù)據(jù)處理、分析的要求。該導(dǎo)則主要針對發(fā)電廠汽輪機(jī)組汽缸通流間隙測量及調(diào)整。此外其他類轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的動(dòng)靜間隙測量及大型設(shè)備的外形尺寸，形位關(guān)系等測量若采用激光技術(shù)測量也可參考本導(dǎo)則。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO10360-10-2021產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）坐標(biāo)測量系統(tǒng)（CMS）的驗(yàn)收和再驗(yàn)證試驗(yàn)第10部分：激光跟蹤儀JJF1001-2001通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1094-2003測量儀器的特殊評定JJF1242-2010激光跟蹤儀三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范GJB/J8624-2015大尺寸測量系統(tǒng)-激光跟蹤儀校準(zhǔn)規(guī)范3術(shù)語和定義××××××界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1汽輪機(jī)通流間隙（TurbinePassClearance）：指汽輪機(jī)缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件間間隙，包括葉頂汽封間隙、隔板汽封間隙、軸封間隙等。3.2激光跟蹤儀（LaserTracker）：由激光跟蹤頭、控制箱、靶球等組成的測量系統(tǒng)。3.3球面反射靶標(biāo)（SphericallyMountedRetroReflectors，SMR）：安裝在球形外殼中的反射靶標(biāo)，用于接收、反射激光束，從而測得測量點(diǎn)坐標(biāo)。3.4轉(zhuǎn)站（TransferStation）：將不同測量位置所測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系。3.5干涉距離測量（InterferenceMeasurement，IFM）：利用光的干涉原理進(jìn)行距離的測量。3.6絕對距離測量（AbsoluteDistanceMeasurement，ADM利用激光波長及反射時(shí)間測量距離。4總則隨著激光測量技術(shù)在汽輪機(jī)通流間隙測量上的研發(fā)及應(yīng)用，為保證激光測量汽輪機(jī)通流間隙結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證汽輪機(jī)檢修后的安全穩(wěn)定運(yùn)行及效率，避免因通流間隙測量、調(diào)整的偏差導(dǎo)致機(jī)組效率降2T/CNEAXXXX—XXXX低或發(fā)生重大設(shè)備損壞事故，總結(jié)多年來現(xiàn)場激光測量汽輪機(jī)通流間隙的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考國家及行業(yè)的有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定、導(dǎo)則等制定本導(dǎo)則。本導(dǎo)則對測量人員資質(zhì)、測量設(shè)備的要求、操作工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)、測量物體需具備的條件、防異物要求、測量過程監(jiān)督及測量數(shù)據(jù)分析、處理等方面提出總體要求，明確操作規(guī)范。5測量人員資質(zhì)要求5.1測量人員須從事汽輪機(jī)檢修工作5年以上，具有較豐富的汽輪機(jī)檢修實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。5.2測量人員需熟悉被測量汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備拆裝工藝及汽輪機(jī)通流間隙標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)要求。5.3測量人員能熟練使用激光測量設(shè)備、可處理現(xiàn)場簡單的測量設(shè)備故障問題。5.4測量人員熟練掌握汽輪機(jī)各部件尺寸的測量及數(shù)據(jù)擬合、計(jì)算等工作。5.5測量人員能根據(jù)測量、擬合結(jié)果對汽輪機(jī)通流間隙計(jì)算，并根據(jù)機(jī)組特性等給出合理的通流調(diào)整方案。5.6當(dāng)測量數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常時(shí)，測量人員具有對異常偏差分析、處理能力。6激光測量設(shè)備6.1激光測量設(shè)備使用激光跟蹤儀，其參數(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足以下表格要求。參數(shù)指標(biāo)測量范圍及參數(shù)分辨率：0.05角秒，長度分辨率：0.1μm，采樣速率：大于256點(diǎn)/秒，最大跟蹤速度：大于4米/秒，測量距離（IFM/ADM）：大三維空間測量精度（IFM）靜態(tài)：5ppm（5μm/m），動(dòng)態(tài)：10ppm（10μm/m），坐標(biāo)重復(fù)性：優(yōu)于2.5ppm。干涉儀精度（IFM）測量分辨率：1μm，測量精度：1ppm絕對測距精度（ADM）測量分辨率：1μm，測量精度：15μm（10米以內(nèi)），1.5ppm（10米以外）電源參數(shù)電壓100-220V）+/-10%，頻率50/60）Hz，消耗功率：100W（連續(xù)），350W（峰值）靶球（SMR）精度中心位置精度±3μm，球度精度±1.5μm6.2激光跟蹤儀需存放在專用箱內(nèi)，放置于恒溫、干燥環(huán)境中。3T/CNEAXXXX—XXXX6.3激光跟蹤儀使用及運(yùn)輸過程中需輕拿、輕放，防止磕碰。6.4激光跟蹤儀需每年到專業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)校驗(yàn)一次，在校驗(yàn)有效期內(nèi)才能使用。7測量環(huán)境及場地7.1測量環(huán)境溫度：-10℃—50℃。7.2測量環(huán)境濕度：10%—92.5%。7.3測量環(huán)境大氣壓力：580—800mmHg。7.4海拔：小于2000m。7.5測量過程中，被測物體（轉(zhuǎn)子、汽缸等）所處環(huán)境溫度均勻，環(huán)境溫度梯度小于2℃,測量過程溫度變化小于3℃。7.6測量過程轉(zhuǎn)子、汽缸等支撐的基礎(chǔ)振動(dòng)小于0.01mm/s。7.7測量過程中激光跟蹤儀架設(shè)位置固定牢固，無振動(dòng)、晃動(dòng)。7.8測量范圍內(nèi)根據(jù)轉(zhuǎn)子及汽缸尺寸，軸向或徑向測量空間內(nèi)無遮擋物，測量過程控制轉(zhuǎn)站次數(shù)，減少轉(zhuǎn)站帶來的誤差，轉(zhuǎn)站次數(shù)≤4次。8設(shè)備校準(zhǔn)8.1激光跟蹤儀校準(zhǔn)：激光跟蹤儀的校準(zhǔn)包含測量角度及測量距離兩個(gè)方面的校準(zhǔn)。8.2測量角度校準(zhǔn)：在整個(gè)測量范圍內(nèi)選取測量點(diǎn)（包含最小、最大距離及最小、最大角度）進(jìn)行前后視檢查，并進(jìn)行校準(zhǔn)，保證所有點(diǎn)的水平、垂直角度偏差均在1.5‰以內(nèi)。8.3對ADM測距模式精度進(jìn)行校準(zhǔn)，保證測量范圍內(nèi)（最小、最大測量距離）ADM測量模式偏差小于0.015mm。8.4有特殊測量要求時(shí)需要對激光跟蹤儀的水平進(jìn)行校準(zhǔn)，水平校準(zhǔn)要求跟蹤儀在每90°測量的角度9轉(zhuǎn)站9.1測量前在根據(jù)需要在測量空間內(nèi)布置轉(zhuǎn)站點(diǎn)測量，要求在三維空間內(nèi)離散。9.2在不同的測量站點(diǎn)均能測量到所有轉(zhuǎn)站測量點(diǎn)。9.3轉(zhuǎn)站測量點(diǎn)數(shù)量設(shè)置有一定冗余度，一般大于6個(gè)。9.4轉(zhuǎn)站測量點(diǎn)需固定牢固，整個(gè)測量過程中轉(zhuǎn)站測量點(diǎn)不能變化。9.5第一站點(diǎn)為轉(zhuǎn)站基準(zhǔn)，后續(xù)每個(gè)站點(diǎn)都與第一站點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)站擬合。9.6激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站時(shí)轉(zhuǎn)站擬合偏差控制在0.05mm以內(nèi)。4T/CNEAXXXX—XXXX10測量過程規(guī)范10.1將激光跟蹤儀運(yùn)至測量現(xiàn)場，連接好專用電源盤。10.2測量前兩個(gè)小時(shí)，將激光跟蹤儀各部件連接完成，通電、開機(jī)進(jìn)行預(yù)熱。10.3在正式測量工作開始前激光跟蹤儀及其支架必須安裝好后并在測量現(xiàn)場開機(jī)預(yù)熱2小時(shí)以上。10.4整個(gè)預(yù)熱及測量過程中激光跟蹤儀不能斷電，否則需重新預(yù)熱。10.5預(yù)熱完成后連接激光跟蹤儀及測量工作站，確認(rèn)跟蹤儀與測量工作站網(wǎng)絡(luò)通信正常。10.6測量過程需將跟蹤儀氣象站溫度測量探頭接觸于被測物體表面，以記錄被測物體溫度。10.7轉(zhuǎn)子測量10.7.1轉(zhuǎn)子測量表面需打磨、清理干凈，無銹跡、毛刺、灰塵等。10.7.2轉(zhuǎn)子輪轂測量使用掃描模式測量。10.7.3轉(zhuǎn)子輪轂測量時(shí)至少需測量大于1/3圓弧長度。10.7.4測量過程靶球需貼緊被測輪轂表面。10.7.5測量過程中必須將跟蹤儀溫度探頭吸附于被測物體表面以測量記錄被測物體溫度。10.7.6輪轂測量后進(jìn)行幾何外形擬合，擬合精度要求≤0.03mm。10.8汽缸測量10.8.1根據(jù)計(jì)算需要選擇全缸狀態(tài)或半缸狀態(tài)測量10.8.2所有缸內(nèi)部件已安裝就位。10.8.3需測量的汽封塊等部件已按要求安裝（安裝于實(shí)際運(yùn)行位置）。10.8.4所有測量表面需打磨、清理干凈，無銹跡、毛刺、灰塵等。10.8.5汽封齒測量采用單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模式。10.8.6測量汽封齒尖時(shí)需保證靶球與齒尖穩(wěn)定接觸。10.8.7根據(jù)需要，每級汽封塊可測量單點(diǎn)或多點(diǎn)。10.8.8測量過程中必須將跟蹤儀溫度探頭吸附于被測物體表面以測量記錄被測物體溫度。11數(shù)據(jù)處理、誤差分析11.1根據(jù)需要分別對轉(zhuǎn)子及汽缸進(jìn)行擬合計(jì)算，得出需要的尺寸，擬合偏差≤0.03mm。11.2數(shù)據(jù)處理過程中需將測量誤差偏大(≥0.03mm）的點(diǎn)剔除。11.3根據(jù)現(xiàn)場測量時(shí)的設(shè)備實(shí)際溫度，將轉(zhuǎn)子及汽缸的溫度修正至20℃,得到20℃時(shí)各部件尺寸。11.4根據(jù)汽缸測量狀態(tài)及汽缸變形量對轉(zhuǎn)子及汽缸進(jìn)行擬合計(jì)算，得出缸內(nèi)通流間隙。5T/CNEAXXXX—XXXX11.5對于新安裝機(jī)組，首次使用激光測量技術(shù)進(jìn)行測量，其測量結(jié)果可與場內(nèi)總裝數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)子出廠尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證，確認(rèn)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。11.6對于首次使用激光測量技術(shù)的運(yùn)行機(jī)組，可適當(dāng)選取部分?jǐn)?shù)據(jù)采用傳統(tǒng)方法測量，將結(jié)果與激光測量結(jié)果進(jìn)行相互對比驗(yàn)證，確認(rèn)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。6T/CNEAXXXX—XXXX（規(guī)范性附錄）激光測量汽輪機(jī)通流間隙技術(shù)導(dǎo)則1、激光測量原理本方法采用激光跟蹤儀測量汽輪機(jī)通流間隙，激光跟蹤儀會(huì)發(fā)射穩(wěn)定的氦氖激光束，激光束通過靶球（SMR）反射回來，激光跟蹤儀通過測量俯仰角（EL）和水平方位角（AZ）以及一個(gè)半徑距離來決定反射鏡中心點(diǎn)的球坐標(biāo)，激光跟蹤儀測量距離包含干涉距離測量（IFM）和絕對距離測量（ADM）兩種模式。具有測量精度高、自動(dòng)跟蹤等特點(diǎn)。2、激光測量通流間隙原理根據(jù)激光跟蹤儀的測量原理，使用激光跟蹤儀分別對轉(zhuǎn)子和汽缸內(nèi)隔板等部件的相關(guān)尺寸進(jìn)行測量，再將分別所得到的尺寸進(jìn)行擬合計(jì)算，即可得到汽缸內(nèi)的通流間隙數(shù)據(jù)。2.1激光測量轉(zhuǎn)子尺寸使用激光跟蹤儀測量轉(zhuǎn)子尺寸，主要包含：測量軸徑、軸封處、隔板汽封、圍