《激光測(cè)量汽輪機(jī)通流間隙導(dǎo)則》（征求意見稿）

1T/CNEAXXXX—XXXX激光測(cè)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(cè)量汽輪機(jī)通流間隙的基本要求，主要包含測(cè)量人員的資質(zhì)要求、測(cè)量使用的激光設(shè)備的技術(shù)要求、測(cè)量環(huán)境、場(chǎng)地的要求、激光測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)要求、測(cè)量過(guò)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(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)組汽缸通流間隙測(cè)量及調(diào)整。此外其他類轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的動(dòng)靜間隙測(cè)量及大型設(shè)備的外形尺寸，形位關(guān)系等測(cè)量若采用激光技術(shù)測(cè)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(guò)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(duì)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(cè)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(yǔ)及定義JJF1094-2003測(cè)量?jī)x器的特殊評(píng)定JJF1242-2010激光跟蹤儀三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范GJB/J8624-2015大尺寸測(cè)量系統(tǒng)-激光跟蹤儀校準(zhǔn)規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義××××××界定的以及下列術(shù)語(yǔ)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(cè)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(cè)得測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)。3.4轉(zhuǎn)站（TransferStation）：將不同測(cè)量位置所測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系。3.5干涉距離測(cè)量（InterferenceMeasurement，IFM）：利用光的干涉原理進(jìn)行距離的測(cè)量。3.6絕對(duì)距離測(cè)量（AbsoluteDistanceMeasurement，ADM利用激光波長(zhǎng)及反射時(shí)間測(cè)量距離。4總則隨著激光測(cè)量技術(shù)在汽輪機(jī)通流間隙測(cè)量上的研發(fā)及應(yīng)用，為保證激光測(cè)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(cè)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(lái)現(xiàn)場(chǎng)激光測(cè)量汽輪機(jī)通流間隙的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)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(duì)測(cè)量人員資質(zhì)、測(cè)量設(shè)備的要求、操作工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)、測(cè)量物體需具備的條件、防異物要求、測(cè)量過(guò)程監(jiān)督及測(cè)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(cè)量人員資質(zhì)要求5.1測(cè)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(cè)量人員需熟悉被測(cè)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(cè)量人員能熟練使用激光測(cè)量設(shè)備、可處理現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單的測(cè)量設(shè)備故障問(wèn)題。5.4測(cè)量人員熟練掌握汽輪機(jī)各部件尺寸的測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合、計(jì)算等工作。5.5測(cè)量人員能根據(jù)測(cè)量、擬合結(jié)果對(duì)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(cè)量數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常時(shí)，測(cè)量人員具有對(duì)異常偏差分析、處理能力。6激光測(cè)量設(shè)備6.1激光測(cè)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(cè)量范圍及參數(shù)分辨率：0.05角秒，長(zhǎng)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(cè)量距離（IFM/ADM）：大三維空間測(cè)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(cè)量分辨率：1μm，測(cè)量精度：1ppm絕對(duì)測(cè)距精度（ADM）測(cè)量分辨率：1μm，測(cè)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(guò)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(cè)量環(huán)境及場(chǎng)地7.1測(cè)量環(huán)境溫度：-10℃—50℃。7.2測(cè)量環(huán)境濕度：10%—92.5%。7.3測(cè)量環(huán)境大氣壓力：580—800mmHg。7.4海拔：小于2000m。7.5測(cè)量過(guò)程中，被測(cè)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(cè)量過(guò)程溫度變化小于3℃。7.6測(cè)量過(guò)程轉(zhuǎn)子、汽缸等支撐的基礎(chǔ)振動(dòng)小于0.01mm/s。7.7測(cè)量過(guò)程中激光跟蹤儀架設(shè)位置固定牢固，無(wú)振動(dòng)、晃動(dòng)。7.8測(cè)量范圍內(nèi)根據(jù)轉(zhuǎn)子及汽缸尺寸，軸向或徑向測(cè)量空間內(nèi)無(wú)遮擋物，測(cè)量過(guò)程控制轉(zhuǎn)站次數(shù)，減少轉(zhuǎn)站帶來(lái)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(cè)量角度及測(cè)量距離兩個(gè)方面的校準(zhǔn)。8.2測(cè)量角度校準(zhǔn)：在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)選取測(cè)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(duì)ADM測(cè)距模式精度進(jìn)行校準(zhǔn)，保證測(cè)量范圍內(nèi)（最小、最大測(cè)量距離）ADM測(cè)量模式偏差小于0.015mm。8.4有特殊測(cè)量要求時(shí)需要對(duì)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(cè)量的角度9轉(zhuǎn)站9.1測(cè)量前在根據(jù)需要在測(cè)量空間內(nèi)布置轉(zhuǎn)站點(diǎn)測(cè)量，要求在三維空間內(nèi)離散。9.2在不同的測(cè)量站點(diǎn)均能測(cè)量到所有轉(zhuǎn)站測(cè)量點(diǎn)。9.3轉(zhuǎn)站測(cè)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(cè)量點(diǎn)需固定牢固，整個(gè)測(cè)量過(guò)程中轉(zhuǎn)站測(cè)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(cè)量過(guò)程規(guī)范10.1將激光跟蹤儀運(yùn)至測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，連接好專用電源盤。10.2測(cè)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(cè)量工作開始前激光跟蹤儀及其支架必須安裝好后并在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)開機(jī)預(yù)熱2小時(shí)以上。10.4整個(gè)預(yù)熱及測(cè)量過(guò)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(cè)量工作站，確認(rèn)跟蹤儀與測(cè)量工作站網(wǎng)絡(luò)通信正常。10.6測(cè)量過(guò)程需將跟蹤儀氣象站溫度測(cè)量探頭接觸于被測(cè)物體表面，以記錄被測(cè)物體溫度。10.7轉(zhuǎn)子測(cè)量10.7.1轉(zhuǎn)子測(cè)量表面需打磨、清理干凈，無(wú)銹跡、毛刺、灰塵等。10.7.2轉(zhuǎn)子輪轂測(cè)量使用掃描模式測(cè)量。10.7.3轉(zhuǎn)子輪轂測(cè)量時(shí)至少需測(cè)量大于1/3圓弧長(zhǎng)度。10.7.4測(cè)量過(guò)程靶球需貼緊被測(cè)輪轂表面。10.7.5測(cè)量過(guò)程中必須將跟蹤儀溫度探頭吸附于被測(cè)物體表面以測(cè)量記錄被測(cè)物體溫度。10.7.6輪轂測(cè)量后進(jìn)行幾何外形擬合，擬合精度要求≤0.03mm。10.8汽缸測(cè)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(cè)量10.8.2所有缸內(nèi)部件已安裝就位。10.8.3需測(cè)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(cè)量表面需打磨、清理干凈，無(wú)銹跡、毛刺、灰塵等。10.8.5汽封齒測(cè)量采用單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集模式。10.8.6測(cè)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(jí)汽封塊可測(cè)量單點(diǎn)或多點(diǎn)。10.8.8測(cè)量過(guò)程中必須將跟蹤儀溫度探頭吸附于被測(cè)物體表面以測(cè)量記錄被測(cè)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(duì)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(guò)程中需將測(cè)量誤差偏大(≥0.03mm）的點(diǎn)剔除。11.3根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)量狀態(tài)及汽缸變形量對(duì)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(duì)于新安裝機(jī)組，首次使用激光測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果可與場(chǎng)內(nèi)總裝數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)子出廠尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，確認(rèn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。11.6對(duì)于首次使用激光測(cè)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(cè)量，將結(jié)果與激光測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相互對(duì)比驗(yàn)證，確認(rèn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。6T/CNEAXXXX—XXXX（規(guī)范性附錄）激光測(cè)量汽輪機(jī)通流間隙技術(shù)導(dǎo)則1、激光測(cè)量原理本方法采用激光跟蹤儀測(cè)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(guò)靶球（SMR）反射回來(lái)，激光跟蹤儀通過(guò)測(cè)量俯仰角（EL）和水平方位角（AZ）以及一個(gè)半徑距離來(lái)決定反射鏡中心點(diǎn)的球坐標(biāo)，激光跟蹤儀測(cè)量距離包含干涉距離測(cè)量（IFM）和絕對(duì)距離測(cè)量（ADM）兩種模式。具有測(cè)量精度高、自動(dòng)跟蹤等特點(diǎn)。2、激光測(cè)量通流間隙原理根據(jù)激光跟蹤儀的測(cè)量原理，使用激光跟蹤儀分別對(duì)轉(zhuǎn)子和汽缸內(nèi)隔板等部件的相關(guān)尺寸進(jìn)行測(cè)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(cè)量轉(zhuǎn)子尺寸使用激光跟蹤儀測(cè)量轉(zhuǎn)子尺寸，主要包含：測(cè)量軸徑、軸封處、隔板汽封、圍