抽水蓄能机组水轮机转轮叶片装配尺寸检测新方法

2016-08-11王维菊

大科技 2016年13期

关键词：出水口转轮水轮机

王维菊

（哈尔滨电机厂有限责任公司计量测试中心黑龙江哈尔滨 150040）

抽水蓄能机组水轮机转轮叶片装配尺寸检测新方法

王维菊

（哈尔滨电机厂有限责任公司计量测试中心黑龙江哈尔滨 150040）

便携式三坐标测量机又称关节臂，由于其高精度和便携性在工程测量上广泛使用，而抽水蓄能机组对水轮机转轮叶片装配的精度控制比较严格，本文结合公司正在制造的抽水蓄能机组应用便携式三坐标测量机提出新的检测方法提高转轮叶片的装配精度。

抽水蓄能机组；转站点；上冠；下环；叶片装配

1 前言

抽水蓄能电站可逆式机组在电力系统中发挥着重要作用，机组使用的水泵水轮机具有水泵和水轮机两种工作方式，有调峰填谷、季节性调蓄等静态功能，转轮作为抽水蓄能水轮发电机组的重要部件，对叶片装配尺寸的偏差要求极为严格，这样才能保证抽水蓄能机组的稳定高效运行。

2 传统水轮机转轮叶片装配尺寸的检测方法

2.1 传统检测方法

由于抽水蓄能机组的转轮的开档小、空间狭窄，若采用传统的上冠、下环和叶片同时进行装配的方式，叶片很难吊装到正确位置，不能实现转轮的装配，因此必须根据水泵水轮机转轮的特点，采用的是下环不参与装配的工艺，将叶片直接吊装于上冠上。由于叶片装配时没有下环，叶片固定在上冠进行装配。

图1 单个叶片的装配示意图

图2 中心柱示意图

在转轮叶片装配完成时对转轮叶片的以下主要尺寸进行检测：转轮进出水口的直径，水泵工况出水边开口和节距，水泵工况出口型线与出口角，水泵工况进水边开口距离，水泵工况进水边厚度，水泵工况进口型线与进口角。除了转轮进出口直径的检测以外，其他的尺寸检测主要是以检查样板为主，保证了检查样板的精度也就能保证尺寸的检测精度，对于转轮进出口直径的检测一般用转轮装配中心柱来检测。

2.2 传统检测方法存在的不足

传统的检测方法中的不足之处在于：由于转轮进出口直径分别对叶片的进水边和出水边的三个断面来进行检测，中心柱的对转轮的找正既费时又不能很好的保证找正的精度，直接影响叶片的装配结果。

3 抽水蓄能机组水轮机转轮叶片装配尺寸检测的新方法

3.1 关节臂测量原理简介

便携式三坐标测量机又称关节臂是一种非正交坐标系测量机，由碳纤维杆、活动关节和可接触测头构成。碳纤维杆相互连接，其中的一节作为固定臂安装在稳定的支撑座上支撑其他所有的部件；另外两节为可活动的，可以在空间任意位置旋转，其中中间节为活动的，主要起连接作用，另一根杆为末端可以安装测头。每个关节装有相互垂直的圆光栅编码器，当测头与被测工件接触时，数据采集系统采集6个角度信号并传递给光电信号处理模块，通过专用的测量软件，计算出被测点的空间三维坐标值。

3.2 准备工作

本文的抽水蓄能转轮每台共7个叶片，先将转轮上冠吊置于4件等高支墩上，支墩应均匀分布并且利用千斤顶将上冠调平，然后用搭板将上冠固定，防止后续装配时上冠出现移位。装配工人按照装配图纸现将叶片如图装配在上冠上把紧装配螺栓，在上冠中心位置圆孔处固定圆柱形支墩，将仪器摆放在圆柱形支墩上固定好。

3.3 抽水蓄能转轮进出水口直径的检测

这里以faro的platinum arm 7轴关节臂为例，配合关节臂的测量软件使用的是CAM2measure4.0，首先对关节臂的3mm测头进行球校准，校准完成后点击确定。

按照装配图纸的基准建立坐标系，坐标系建立后开始对转轮叶片的出水口的三个截面的直径进行检测，将数字读数窗口打开设置到读数窗口的RZT圆柱形坐标可视模式，R的读数即是所测量的半径，Z值显示的是距离基准面的距离，按照不同横断面的高度在叶片的出水边寻找极小值点，测量出转轮叶片上的出水口的半径数值，将测量的半径数值换算成直径数值，按照测量的结果调整调节螺栓使转轮出水口三个截面的直径的数值在理论的误差范围内。按照此法依次对其余的6个叶片的的出水口直径进行检测调整。

转轮出水口直径检测完成后，选取合适的位置将关节臂重新固定在上冠外侧，关节臂放置的位置应该做到既不限制关节臂的操作又要最大限度地覆盖被测区域，关节臂根据情况可以架在可移动式重型三脚架上，也可以通过磁力吸盘固定在平台上，固定好后利用上述相同的方法对进水口的直径进行检测，与出水口直径检测方法略微不同的是由于转轮的直径大于关节臂的测量范围，需要对关节臂转站，转站点应在两套测量系统都能测量到的位置，并且公共点尽可能组成等边三角形，理论上讲关节臂如果连续转站，那么每次转站总体测量精度就要损失倍。所以应尽量减少转站的次数，建议转站的次数不超过3次，以保证测量的精度检测全部合格后将结果记录在尺寸检查表格上。