[00142426]大尺寸水轮发电机组安装精密测量技术

本项目属于水电工程施工领域的机电设备安装,与精密制造、大型精密构件安装、金属结构几何形体检测等领域交叉,可延伸至飞机、船舶制造、精密安装等应用中。 针对传统方法进行水轮发电机组安装过程中费工、费时,其测量精度严重依赖测量人员个人的技术水平,使用测量工具种类繁杂,附属设备成本高,测量结果的可靠性依赖经验积累,大尺寸、复杂曲面等机组构件检测和验收采用传统方法较难甚至无法测量等技术难题。本项目成功研发了将激光跟踪仪测量系统应用于大尺寸水轮发电机组安装的精密测量技术。 该技术采用激光跟踪仪测量系统替代测圆架、重锤线、内径千分尺、S1级水准仪等传统测量仪器设备的技术和方法,提高施工测量工效与工作质量。通过理论研究和试验比对推导并提出了激光跟踪仪测量控制网的数据处理原理及其测设方案,采用VC++编程语言研发了控制网平差程序,形成了一整套利用激光跟踪仪设备进行现场快速定位的核心技术,解决了激光跟踪仪三维空间坐标转化与自由设站的难题。 发明了适用于激光跟踪仪施工测量的“基准转换法”,该方法先通过数据拟合技术得到机组部件的安装基准,然后将其引测到被测部件上可被观测的测量标志点上,在部件的安装过程中,只需测量这些标志点,再通过坐标正形变换方法得到部件安装的位置和姿态,用以指导现场安装及精确调整,解决了隐蔽部件安装工作中的难题,减少了误差传递。 为了简化现场测量、数据处理等步骤,完成了空间分析软件SpatialAnalyzer（SA）的二次开发,通过程序自动化控制激光跟踪仪进行实时测量、实时数据处理,针对水电机组安装现场实际要求,配合自主研发的专利产品实时提供测量检测结果指导安装,解决了现场安装测量及时性问题,有效地提高了安装工作效率。 在技术的开发及应用中,受理发明专利1项,取得软件著作权2项,授权实用新型专利11项。 本技术先后应用于江西洪萍抽水蓄能电站、深圳抽水蓄能电站水轮发电机组安装中。经实践验证采用激光跟踪仪测量方法设备成本低于传统测量方法;在人工成本方面,传统方法由4名以上现场施工人员操作,而激光跟踪仪一般需要2名测量人员操作,激光跟踪仪法的人工成本低于传统测量方法;在生产效率方面,则激光跟踪仪测量方法要远高于传统测量方法;其测量精度可稳定控制在±0.02mm以内,比传统方法测量精高出一个数量级,从而保证机电设备达到更高的安装质量标准。 通过对激光跟踪仪在大尺寸水轮发电机组安装测量中应用的相关技术研究,解决了激光跟踪仪施工控制网的布测与平差计算、实时数据处理、精确放样与检测问题,提高了发电机组安装测量放样与验收的工作效率与精度可靠性,实现了对精加工部件的形体尺寸检测,形成了一套行之有效的测量工法。这种将激光跟踪仪在大尺寸水轮发电机组安装测量全过程中的应用技术在国内外尚属首次,有力地促进了水利水电工程建设的科技进步。在科技项目验收会上专家组一致认为该成果达到国际先进水平。