王維菊

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司計量測試中心 黑龍江哈爾濱 150040）

抽水蓄能機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裝配尺寸檢測新方法

王維菊

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司計量測試中心 黑龍江哈爾濱 150040）

便攜式三坐標(biāo)測量機(jī)又稱關(guān)節(jié)臂，由于其高精度和便攜性在工程測量上廣泛使用，而抽水蓄能機(jī)組對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裝配的精度控制比較嚴(yán)格，本文結(jié)合公司正在制造的抽水蓄能機(jī)組應(yīng)用便攜式三坐標(biāo)測量機(jī)提出新的檢測方法提高轉(zhuǎn)輪葉片的裝配精度。

抽水蓄能機(jī)組；轉(zhuǎn)站點；上冠；下環(huán)；葉片裝配

1 前言

抽水蓄能電站可逆式機(jī)組在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，機(jī)組使用的水泵水輪機(jī)具有水泵和水輪機(jī)兩種工作方式，有調(diào)峰填谷、季節(jié)性調(diào)蓄等靜態(tài)功能，轉(zhuǎn)輪作為抽水蓄能水輪發(fā)電機(jī)組的重要部件，對葉片裝配尺寸的偏差要求極為嚴(yán)格，這樣才能保證抽水蓄能機(jī)組的穩(wěn)定高效運行。

2 傳統(tǒng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裝配尺寸的檢測方法

2.1 傳統(tǒng)檢測方法

由于抽水蓄能機(jī)組的轉(zhuǎn)輪的開檔小、空間狹窄，若采用傳統(tǒng)的上冠、下環(huán)和葉片同時進(jìn)行裝配的方式，葉片很難吊裝到正確位置，不能實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪的裝配，因此必須根據(jù)水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的特點，采用的是下環(huán)不參與裝配的工藝，將葉片直接吊裝于上冠上。由于葉片裝配時沒有下環(huán)，葉片固定在上冠進(jìn)行裝配。

圖1 單個葉片的裝配示意圖

圖2 中心柱示意圖

在轉(zhuǎn)輪葉片裝配完成時對轉(zhuǎn)輪葉片的以下主要尺寸進(jìn)行檢測：轉(zhuǎn)輪進(jìn)出水口的直徑，水泵工況出水邊開口和節(jié)距，水泵工況出口型線與出口角，水泵工況進(jìn)水邊開口距離，水泵工況進(jìn)水邊厚度，水泵工況進(jìn)口型線與進(jìn)口角。除了轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口直徑的檢測以外，其他的尺寸檢測主要是以檢查樣板為主，保證了檢查樣板的精度也就能保證尺寸的檢測精度，對于轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口直徑的檢測一般用轉(zhuǎn)輪裝配中心柱來檢測。

2.2 傳統(tǒng)檢測方法存在的不足

傳統(tǒng)的檢測方法中的不足之處在于：由于轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口直徑分別對葉片的進(jìn)水邊和出水邊的三個斷面來進(jìn)行檢測，中心柱的對轉(zhuǎn)輪的找正既費時又不能很好的保證找正的精度，直接影響葉片的裝配結(jié)果。

3 抽水蓄能機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裝配尺寸檢測的新方法

3.1 關(guān)節(jié)臂測量原理簡介

便攜式三坐標(biāo)測量機(jī)又稱關(guān)節(jié)臂是一種非正交坐標(biāo)系測量機(jī)，由碳纖維桿、活動關(guān)節(jié)和可接觸測頭構(gòu)成。碳纖維桿相互連接，其中的一節(jié)作為固定臂安裝在穩(wěn)定的支撐座上支撐其他所有的部件；另外兩節(jié)為可活動的，可以在空間任意位置旋轉(zhuǎn)，其中中間節(jié)為活動的，主要起連接作用，另一根桿為末端可以安裝測頭。每個關(guān)節(jié)裝有相互垂直的圓光柵編碼器，當(dāng)測頭與被測工件接觸時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集6個角度信號并傳遞給光電信號處理模塊，通過專用的測量軟件，計算出被測點的空間三維坐標(biāo)值。

3.2 準(zhǔn)備工作

本文的抽水蓄能轉(zhuǎn)輪每臺共7個葉片，先將轉(zhuǎn)輪上冠吊置于4件等高支墩上，支墩應(yīng)均勻分布并且利用千斤頂將上冠調(diào)平，然后用搭板將上冠固定，防止后續(xù)裝配時上冠出現(xiàn)移位。裝配工人按照裝配圖紙現(xiàn)將葉片如圖裝配在上冠上把緊裝配螺栓，在上冠中心位置圓孔處固定圓柱形支墩，將儀器擺放在圓柱形支墩上固定好。

3.3 抽水蓄能轉(zhuǎn)輪進(jìn)出水口直徑的檢測

這里以faro的platinum arm 7軸關(guān)節(jié)臂為例，配合關(guān)節(jié)臂的測量軟件使用的是CAM2measure4.0，首先對關(guān)節(jié)臂的3mm測頭進(jìn)行球校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后點擊確定。

按照裝配圖紙的基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)系建立后開始對轉(zhuǎn)輪葉片的出水口的三個截面的直徑進(jìn)行檢測，將數(shù)字讀數(shù)窗口打開設(shè)置到讀數(shù)窗口的RZT圓柱形坐標(biāo)可視模式，R的讀數(shù)即是所測量的半徑，Z值顯示的是距離基準(zhǔn)面的距離，按照不同橫斷面的高度在葉片的出水邊尋找極小值點，測量出轉(zhuǎn)輪葉片上的出水口的半徑數(shù)值，將測量的半徑數(shù)值換算成直徑數(shù)值，按照測量的結(jié)果調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓使轉(zhuǎn)輪出水口三個截面的直徑的數(shù)值在理論的誤差范圍內(nèi)。按照此法依次對其余的6個葉片的的出水口直徑進(jìn)行檢測調(diào)整。

轉(zhuǎn)輪出水口直徑檢測完成后，選取合適的位置將關(guān)節(jié)臂重新固定在上冠外側(cè)，關(guān)節(jié)臂放置的位置應(yīng)該做到既不限制關(guān)節(jié)臂的操作又要最大限度地覆蓋被測區(qū)域，關(guān)節(jié)臂根據(jù)情況可以架在可移動式重型三腳架上，也可以通過磁力吸盤固定在平臺上，固定好后利用上述相同的方法對進(jìn)水口的直徑進(jìn)行檢測，與出水口直徑檢測方法略微不同的是由于轉(zhuǎn)輪的直徑大于關(guān)節(jié)臂的測量范圍，需要對關(guān)節(jié)臂轉(zhuǎn)站，轉(zhuǎn)站點應(yīng)在兩套測量系統(tǒng)都能測量到的位置，并且公共點盡可能組成等邊三角形，理論上講關(guān)節(jié)臂如果連續(xù)轉(zhuǎn)站，那么每次轉(zhuǎn)站總體測量精度就要損失倍。所以應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)站的次數(shù)，建議轉(zhuǎn)站的次數(shù)不超過3次，以保證測量的精度檢測全部合格后將結(jié)果記錄在尺寸檢查表格上。

4 結(jié)論

抽水蓄能機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裝配尺寸檢測新方法，利用關(guān)節(jié)臂替代了中心柱來完成檢測，提高了檢測精度和效率，改變了原來的先裝配后檢測的方法，在裝配調(diào)整的過程中實時檢測也提高了裝配的質(zhì)量和效率。

[1]《Cam2軟件使用手冊》.

[2]《QUALIFY軟件操作手冊》.

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2016-4-15