摘要：本文以汽轮机的装配检测现状进行研究和分析，通过先进测量仪器在汽轮机装配检测过程中的使用，设计相应的检测系统，最终实现船用汽轮机精准、高效的装配检测过程。
关键词：船用汽轮机；精准装配；系统检测
一、汽轮机装配检测系统研究现状
目前来看，在精准装配测量系统方面，国外的相关研究处于领先水平。日本三菱公司目前采用了接触式测量系统，通过此系统进行汽轮机装实际装配前的数据提取，并对数据进行处理分析。最终实现将结果用于实际的装配过程的参考和指导。通过这种测量系统，其测量精度最高为0.005mm/m。在国内相关领域的研究中，近年来我国研发出了的TCCS系统。主要是在无转子状态时，合并汽缸上下半，通过激光跟踪仪对汽缸内部尺寸进行检测，最后将检测数据整合得到通流间隙值。
目前在我国，在对于大型汽轮机通流间隙的测量中，我们普遍使用TCCS技术。国外对于汽轮机的核心测量技术处于技术保护状态。因此我们在对于检测技术的研究过程中，只能通过现有的测量技术手段进行研究。通过研究来探索一种高精度、高效率测量技术，并通过大量的实践，将其应用到实际汽轮机的装配测量的阶段。鉴于以上的情况，通过对国外先进检测手段的对比探究，分析这些先进检测技术是否能够良好的试用到船用汽轮机通流间隙检测，最终完成船用汽轮机数字化精准装配，这个目标就是目前船用汽轮机装配检测的发展趋势。
二、船用汽轮机精准装配检测方法研究
汽轮机总装过程是一个对于技术含量要求极高的过程。在整个总装过程中，必须对于各个流程的检查严密监控，质量检查更是要与施工相联系，通过这种方式可以对于安装质量有一个良好的保证。总结而言装配过程主要分为以下几个步骤：
(1)汽缸台下装配和汽缸上台；(2)汽缸内部套的安装；(3)架设前、后轴承座部套；(4)测通流；(5)安装低压配汽机构；(6)盘车、解体、发货。
通过以上步骤我们可以看出汽轮机装配过程可以说是单部套检测与试装过程。目前而言船用汽轮机的装配检测的检测内容有三个方面：转子挠度检测、内部套装配检测及通流间隙检测。
2.1汽轮机转子挠度检测
汽轮机装置一类的大型装备机电设备的转子由于工作特性，工作环境经常处于高温高压中。由于工作过程中转速快、转动规模大，因此转子在工作过程中的工作状态较为复杂。如果不好好处理，转子运行出现问题时，必然会造成严重的后果。因此在装配过程中，我们要保证转子的精准安装，以此来保证设备运行的可靠性与机器的工作效率。避免以为转子出现问题而影响设备的安全运作。尤其船用汽轮机，一旦出现安全问题，势必对船体本身造成一定的安全影响。因此保证转子的精准安装的相关检测就显得极其重要。可以说转子挠度检测直接关系到设备的运行寿命与性能。
2.2船用汽轮机内部套检测
目前假轴法进行找中心的方式是汽轮机主要内部套的安装方式。具体原理为：通过假轴的abc测量方法，使所有的内部套的中心都处于同一中心线上。通过这种方式可以保证所装备的汽轮机多个内部套中心的同轴度控制在一定的误差范围内。但是从现实操作结果来看，内部套重复的试装以及假轴的安装重复性过高，从而消耗了大部分的工作脸。所以新的检测手段急需被开发出来，以此来提高内部套关键件修配安装的效率。
2.3船用汽轮机通流间隙检测
船用汽轮机通流间隙的检测：在完成所有内部套的安装之后，最终实施的汽轮机安装精度指标的检测。在我国国内，目前存在两种汽轮机厂进行通流间隙测量的技术手段：一种是采用的压铅丝或压胶布的方法，这种方法存在着精度不高且操作繁琐等问题同时仅仅适用于小型机组。另一种是TCCS检测方法，这种检测方法适用于百万级大型机组，其精度和效率方面相对于相对于传统汽轮机通流间隙检测方法在有着明显的提高。目前TCCS是船用汽轮机通流间隙检测发展的一个趋势。但想要试用TCCS检查方法，需要面对检测装置与船用汽轮机组尺寸不匹配的问题，这一问题也是亟待解决的。
三、船用汽轮机精准装配检测流程制定
3.1船用汽轮机精准装配检测方案制定
根据目前船用汽轮机的装配工艺、结构特点以及精度要求，采用拆缸状态检测技术的手段，制定检测方案。本研究中使用激光靶球测量仪器以及激光三维扫描设备。通过此类设备来测量船用汽轮机关键件的数据信息。具体为在拆缸状态下测量的尺寸数据，根据船用汽轮机的通流图的装配关系尺寸数据在SA软件中进行整合，最终取得获得拆缸状态下的通流间隙值。
借鉴三维激光扫描仪以及摄影测系统在非船用小型汽汽轮机组的检测方法和检查原理。本文借助采用高精度接触式激光靶球测量，进一步提高检测精度及稳定性。结合API激光跟踪仪和Handyscan700三维激光扫描仪的使用特点、船用汽轮机的检测要求和船用汽轮机的结构特点，制订相关的检测方案：
(1)借助于APIT3激光跟踪仪的使用，提取各个部件相对位置信息，同时对各个汽轮机部件间的装配位置关系进行记录；
(2)借助Handyscan700三维激光扫描仪对汽轮机关键件的表面进行扫描。最终得到汽轮机关键件的外表面的三维尺寸，最后对关键件进行三维点云模型的构建；
(3)在拆缸状态下，借助 APIT3激光跟踪仪来对各关键部件装配部位尺寸信息进行检测记录；
(4)通过逆向工程软件的介入，整合各个关键部件的检测数据和基于APIT3记录的各部件间的装配位置关系，得到需检测的间隙尺寸；
(5)同样借助逆向工程技术，进行点云模型的对比，分析扫描部件的形变量。
3.2船用汽轮机精准装配检测工艺设计
在当下的技术手段中，关于通流间隙的检测方法的途径如下：采用压胶布或压铅丝的合缸状态下，检测纵向上下通流间隙值，与此同时借助斜塞尺检测轴向及径向左右通流间隙。
通过上文中对于原来采用汽轮机原有总装工艺。我们规定了如下的装配检测内容：高压气缸安装检测、轴承座安装检测、轴承安装检测、隔板套安装检测、隔板安装检测以及测通流间隙检测等六部分（如图1）。
四、小结
本章分析了船用汽轮机的检测需求，结合检测需求与表面检测技术的原理，进行了测量机器的检测原理，确定了船用汽轮机精准装配的检测方案，制定了船用汽轮机的装配检测过程中的检测工艺以及初步装配完成后的通流间隙检测工艺规程。
图1 汽轮机装配检测流程
参考文献
[1]陈航,郑群,邓庆锋,等.某大型舰船主汽轮机的建模与动态仿真[J].热能动力工程,2012,27(03):282-286.
[2]国务院.国务院关于印发《中国制造2025》的通知[EB/OL].(2015-05-19).http://www.gov.cn/zhengce/content/2015/05/19/content_9787.htlm
[3]佚名.《装备制造业标准化和质量提升规划》决定实施[J].印刷技术,2016(10).
[4]戚超.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司发展战略研究[J].经济技术协作信息,2014(3):107-107.
[5]张丁旺,杨青云,胡方.一种汽轮机间隙控制的新技术——TCCS[J].能源研究与管理,2015,(1):351-361.
[6]王强.小型汽轮机关键件装配的精准测量方法及应用研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.
[7]陈声.汽轮机汽封间隙测量新工艺应用分析[J].华电技术,2015,37(5):46-47.
[8]刘珂,周富强,张广军.半径约束最小二乘圆拟合方法及其误差分析[J].光电子•激光,2006,17(5):604-607.
[9]王永信,邱志惠.逆向工程及检测技术与应用[M].西安:西安交通大学出版社,2014:1-2.
论文作者:李立泉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
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