[00142426]大尺寸水輪發電機組安裝精密測量技術

本項目屬于水電工程施工領域的機電設備安裝,與精密制造、大型精密構件安裝、金屬結構幾何形體檢測等領域交叉,可延伸至飛機、船舶制造、精密安裝等應用中。 針對傳統方法進行水輪發電機組安裝過程中費工、費時,其測量精度嚴重依賴測量人員個人的技術水平,使用測量工具種類繁雜,附屬設備成本高,測量結果的可靠性依賴經驗積累,大尺寸、復雜曲面等機組構件檢測和驗收采用傳統方法較難甚至無法測量等技術難題。本項目成功研發了將激光跟蹤儀測量系統應用于大尺寸水輪發電機組安裝的精密測量技術。 該技術采用激光跟蹤儀測量系統替代測圓架、重錘線、內徑千分尺、S1級水準儀等傳統測量儀器設備的技術和方法,提高施工測量工效與工作質量。通過理論研究和試驗比對推導并提出了激光跟蹤儀測量控制網的數據處理原理及其測設方案,采用VC++編程語言研發了控制網平差程序,形成了一整套利用激光跟蹤儀設備進行現場快速定位的核心技術,解決了激光跟蹤儀三維空間坐標轉化與自由設站的難題。 發明了適用于激光跟蹤儀施工測量的“基準轉換法”,該方法先通過數據擬合技術得到機組部件的安裝基準,然后將其引測到被測部件上可被觀測的測量標志點上,在部件的安裝過程中,只需測量這些標志點,再通過坐標正形變換方法得到部件安裝的位置和姿態,用以指導現場安裝及精確調整,解決了隱蔽部件安裝工作中的難題,減少了誤差傳遞。 為了簡化現場測量、數據處理等步驟,完成了空間分析軟件SpatialAnalyzer（SA）的二次開發,通過程序自動化控制激光跟蹤儀進行實時測量、實時數據處理,針對水電機組安裝現場實際要求,配合自主研發的專利產品實時提供測量檢測結果指導安裝,解決了現場安裝測量及時性問題,有效地提高了安裝工作效率。 在技術的開發及應用中,受理發明專利1項,取得軟件著作權2項,授權實用新型專利11項。 本技術先后應用于江西洪萍抽水蓄能電站、深圳抽水蓄能電站水輪發電機組安裝中。經實踐驗證采用激光跟蹤儀測量方法設備成本低于傳統測量方法;在人工成本方面,傳統方法由4名以上現場施工人員操作,而激光跟蹤儀一般需要2名測量人員操作,激光跟蹤儀法的人工成本低于傳統測量方法;在生產效率方面,則激光跟蹤儀測量方法要遠高于傳統測量方法;其測量精度可穩定控制在±0.02mm以內,比傳統方法測量精高出一個數量級,從而保證機電設備達到更高的安裝質量標準。 通過對激光跟蹤儀在大尺寸水輪發電機組安裝測量中應用的相關技術研究,解決了激光跟蹤儀施工控制網的布測與平差計算、實時數據處理、精確放樣與檢測問題,提高了發電機組安裝測量放樣與驗收的工作效率與精度可靠性,實現了對精加工部件的形體尺寸檢測,形成了一套行之有效的測量工法。這種將激光跟蹤儀在大尺寸水輪發電機組安裝測量全過程中的應用技術在國內外尚屬首次,有力地促進了水利水電工程建設的科技進步。在科技項目驗收會上專家組一致認為該成果達到國際先進水平。