GTS激光跟踪仪在水轮发电机组检修中的应用

行业背景概述

水电作为可再生能源，其具有清洁低碳、成本低廉、能量密度高的优势。在如今全球构建以新能源为主体的新型电力系统过程中，水电的战略地位越来越凸显。

我国有着丰富的水能资源，从三峡大坝的建成到雅江水电工程开工建设，国内水电行业经历了从落后，追赶，到领先的波澜壮阔持续数十年的高速发展之路，水电总装机连续20年位居世界第一，为我国的经济建设，科技进步和社会发展作出了巨大的贡献。

在水电系统中，水轮发电机组一般在运行一定年限后（通常8-10年一次），必须进行一次大修，以保障系统的运行安全，同时可以恢复性能、延长运行寿命。 

发电机组检修现场

水轮发电机组检修需求

水轮发电机组在大修期间转子、主轴、上下机架、导叶轴等部件都需要拆卸吊装出来，进行保养维修检测。主要测量需求是：1.转子直径及圆度；2.定子直径及圆度；3.导叶轴各台阶轴的同轴度；4.主轴、上下机架各台阶轴之间的同轴度；5.基准底环的直径及圆度；6.各安装段高程基准点；7.调控转轮机楔子板水平；8.各安装轴体中心与底环中心的偏差测量和调整等

以转子检测为例，转子与定子之间间隙的大小及均匀性决定了水轮发电机组的运行安全和发电效率，所以必须对转子外圆度进行测量，保证其在设计的要求公差范围内（要求实测半径与理论半径之差不超过设计间隙值的±3.0%）。

转子

客户传统检测手段的痛点

客户传统测量转子圆度的方法是使用盘车进行测量，盘车装置实际上是一个大型机械测圆架结合百分表进行测量，安装时需要多种附件配合，反复测量、计算、调整，以保证盘车中心轴线和转子轴线的重合度，如果中心重合度误差没有控制在合理的范围内，其误差不确定度会带入到最终的测量结果数据中，造成比较大的数据测量偏差。整个安装调试过程非常繁琐，耗时大概2天时间，对测量人员的经验和体力要求比较高。

盘车在数据采集时，需要人工读取百分表的读数并手动进行记录，受限于机械结构，每层截面圆测量规定的几个点进行计算，难以反映整个转子的圆柱度。

盘车测量整个过程需要3天以上。机组大修有严格的时间限制，是一场与时间赛跑的系统工程，对于检修公司来说提前完成大修，对其经济收益、电网业主单位的信任度、市场竞争力都有很大的提高。对于电网业主单位来说可以提前运行发电，带来实实在在经济效益。

中图仪器激光跟踪仪测量解决方案

方案配置：GTS激光跟踪仪+1.5英寸高精度靶球+SpatialMaster软件

GTS激光跟踪仪测量直径范围可达160m,空间测量精度15um+6um/m,配置有HiADM双激光系统，无论静态测量还是高动态测量都可轻松应对，游刃有余。可在（0-40）℃的宽范围温度环境下高效工作，搭配快捷便携的安装设计，不到一天时间就能完成测量任务，作业时间缩短到原来的三分之一，是现场高精度高效率测量的可靠选择。

测量步骤及过程

1、测量系统布置

将GTS激光跟踪仪稳固安装在转子前方，确保测量视野覆盖转子待测位置。

2、数据采集

测量人员手持靶球接触转子上待测点位，GTS跟踪仪ATR系统会自动锁定靶球，与此同时，SpatialMaster软件自动采集靶球位置的三维坐标点。之后测量员只需手持靶球在转子上均匀进行采点(数百个点位）即可，GTS跟踪仪会实时跟踪靶球。

3、特征评价分析

测量完成后，测量员可在SpatialMaster软件中对采集的坐标点，根据需要创建实测转子几何体，同时进行直径、圆度等参数的分析处理。

应用总结

GTS激光跟踪仪测量范围大，测量精度高，强大的靶球自动锁定技术、实时跟踪技术结合HiADM双激光系统，实现了空间三维坐标快速准确的采集，保证了测量数据的准确性，减少了人工操作的误差，大幅提升了测量效率。与盘车、电测法对比，测量精度和速度优于传统测量手段，能够很好的实现水轮机组部件测量和装配的工作。