详谈FARO先进测量技术在能源发电中的应用

2014年3月27日，法如科技亚太区产品市场经理吕辉平先生来到国际金属加工网在线研讨会频道，为观众带来一堂精彩的FARO先进测量技术在能源发电中的应用的讲座，吸引了众多的观众参与和讨论，（更多精彩会议内容点击查看）。根据当天的演讲，我们来详谈一下FARO先进测量技术在能源发电中的应用情况。——编者按

关于涡轮概况

涡轮是一种机械旋转装置，该装置能够将运动流体中的动能转换为叶片转子旋转的机械能。涡轮叶片的机械形状能够收集工作流体的势能和动能，并将这些能量传送至转子成为转动能，从而产生功率输出。通俗来讲，涡轮就是一种利用流体作用来工作的旋转装置。常见的流体有：空气、风、水、蒸汽或氦气。最重要的是，能够利用这些能源来发电的常见机械装置便是涡轮。

与运行中的典型涡轮叶片相关的一个有趣的事实是：您可以想象一下，当叶片持续旋转时，叶片的离心力相当于四辆伦敦双层巴士或一辆自卸卡车的重量。一般来讲，涡轮叶片具有机械寿命长和能够在恶劣环境下工作的优点。我们主要来了解 3 种最为常见的涡轮动力应用。燃气轮机主要使用压缩气体（通常为压缩空气）来工作，燃气轮机的燃料主要用来加热压缩气体，并通过一台涡轮机来获取热气流中的能量。 燃气轮机可应用于发电场和飞机制造。

另一种类型的涡轮动力应用是水（流体）驱动涡轮机。涡轮机可以仅使用水来驱动，或者使用超热流体驱动，使用超热流体的涡轮动力应用我们称之为汽轮机。 水力发电是指通过利用水下落或流动时产生的重力来发电。而汽轮机则利用加压蒸汽的热能来驱动其输出转轴。汽轮机通常用于燃煤发电厂或核电站。

第三种类型的涡轮动力应用是利用风的动能，并将其转换成电能。这种应用通常用于可持续能源发电，我们称之为风力农场。在发电以外领域，风轮机通常用于研究空气流过固体对象时的空气动力学效应，也就是我们所熟知的风洞。另外，风轮机还可用于隧道通风，我们通常称之为隧道通风射流风机。

在测量涡轮动力零部件经常面临的难题

制造商或维护人员在测量前面所提到的所有涡轮动力机械装置和零部件时会面临的难题，我们在测量涡轮动力零部件时，通常需要花费很大的精力。

首要原因便是尺寸，涡轮动力零部件通常尺寸较大，也正因为如此，这些零部件通常难以移动。而目前市面上简单易用、快速并且有效的大型零部件测量工具寥寥无几。现有的和前一代测量工具不仅使用复杂、速度较慢，而且不提供如今经常会用到的报告功能，其中很多工具无法读取需要测量零部件的尺寸。

其次，保持指定的几何公差对项目的时间进度和可靠性而言至关重要。工具的限制无法满足涡轮动力零部件测量中的几何尺寸和公差测量需求，耗费了大量的测量时间。如果需要测量多个相似的零部件，使用具备保持指定几何公差测量功能的工具还能够更快的完成测量任务，节省时间。

另一个常见的难题便是精确测量的需求。对精确测量的需求主要体现在抽水蓄能涡轮机和发电机拆卸和组装过程中实现精准安装、工具验证以及完成关键测量。而这些测量操作中不允许出现任何错误，尤其是在有若干尺寸测量范围不同的零部件并需要把它们安装到不同温度位置的时候。

涡轮叶片独特的不规则形状是检查过程中的最困难部分，通常需要耗费大量的人力并打乱整个生产流程。而且如果叶片的尺寸较大，实践证明，继续依靠老方法进行测量的效率非常低。因此，我们迫切的需要一种革命性的尖端测量工具，来实现高生产率以及节省时间的高效率输出。我们来把所有涡轮动力零部件测量的常见难题集中到一台涡轮发动机或发电机的基础零部件上，您就能看到每一台涡轮动力机械装置的每一个零部件都存在一个或多个测量难题。例如，涡轮叶片质量检验时需要获取表面信息，并且对测量精度要求严格。而对于转轴，对几何尺寸的测量则要比表面信息更为重要。此外，对于涡轮叶片而言，满足大尺寸和高精度测量需求是最为重要的。

精准测量对现代涡轮动力制造商和运营商实现业务目标的重要性

现代发电运营商致力于实现两大业务目标，其中之一便是在发电过程中保持高可靠性。在定期维护时，运营商必须确保其使用的零部件质量可靠并符合涡轮组件的设计规范。发电零部件安装完毕后，整体组件应满足预期的使用寿命期限，确保最大限度缩短突发性停机时间。因此，必须采用统一的质量控制标准，使用稳固的测量解决方案，确保所有零部件无任何缺陷，从而保持长期稳定的电力输出。

对运营商而言，另一个重要的目标便是“效率”。提高效率就意味着降低运营成本。因此运营商仍在探索对由原料开采到发电厂再到终端用户的每一个发电环节进行改进。如果测量能够提升发电厂的运营效率，并且通过测量与质量控制，使零部件符合效率设计规范，那么就能够明显缩短质量控制维护的周转时间。

最终，能源效率的提升能够减少消费者的费用支出。而在发电厂运营层面，运营商投资购买便携式坐标测量技术能够提升企业在能源市场的竞争力。在实现这些目标的过程中，测量和质量控制发挥着至关重要的作用。而在涡轮动力应用中，几乎每一个阶段（包括设计、制造、安装、维护等）都存在着测量需求。

由于没有实现良好的质量控制而导致零部件不符合设计规范，从而可能会引发的一系列后果。这就会产生若干问题，如零组件失衡会导致组件承压和疲劳，从而造成火灾隐患、检修成本高昂或维护周转时间过长。

（国际金属加工网：吕梦然）

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