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开展燃机叶片3D建模 检测方法研究 助力公司高质量发展

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:3441 发布时间:2020-8-5 QC检测仪器网
标签: 计量是工业生产的眼睛,如何用好计量这双“慧眼”帮助企业复工复产?

计量是工业生产的眼睛,如何用好计量这双“慧眼”帮助企业复工复产?别的企业都是怎么抓计量工作的?又是怎样通过计量管理和技术手段促进企业提质增效的?哪里可以找到参考和借鉴?为了帮助企业更好地复工复产、提升质量,近期市场监管总局在工业标杆示范活动的基础上,整理汇总了近百个计量助推企业提质增效典型案例。这些案例来自航空航天、机械制造、仪器仪表、石油化工、生物制药、有色金属等行业的企业一线,是相关企业通过计量推动企业提质增效的具体实践和经验积累,既有详细的技术实现路经,还有具体成效和体会,具有较强的同行推广价值和参考借鉴意义。

 

计量助推企业提质增效典型案例

开展燃机叶片3D建模检测方法研究 助力公司高质量发展

东方电气集团东方汽轮机有限公司

东方电气集团东方汽轮机有限公司(以下简称“东汽”)是集研究、设计、制造大型电站设备为一体的国有大型高科技骨干企业,拥有国内乃至世界最为先进的发电设备制造基地,配备主要加工设备达2600余台,主导产品加工设备数控化率超过70%,年核心制造能力超过3000万千瓦。东汽的研究试验能力及水平居国内同行业领先水平。建立了包括基础研究、工艺试验及产品研发,多层次、全范围的技术研发平台,拥有350吨世界最大的转子高速动平衡试验系统、多级透平试验台、燃机压气机试验台、轴承试验台、油系统试验台等先进的实验设备,还建设完成核电焊接转子研制中心、长寿命高温材料国家重点试验室、重型燃机试验室等。

公司自建立以来就始终把计量工作放在重要位置,先后通过国家“一级计量单位”、“计量检测体系”验收,荣获国家“计量先进单位”称号。2007年公司按照GB/T19022-2003《测量管理体系测量过程和测量设备的要求》建立测量管理体系,获第三方“AAA”认证证书。

为满足公司产品质量、科研、经营和能源管理工作的需要,公司配备了各种测量设备约十万台件,包括计量型坐标测量机、齿轮检测中心、五坐标刀具测量仪、X射线荧光光谱仪、高精度粗糙度检查仪、激光跟踪仪、工业视频内窥镜、合金分析仪、高能电子直线加速器、精密扫描电镜、C/S分析仪、高低温疲劳试验系统等大、中型精密测量设备。根据量值溯源的的需求,公司建立了25项最高计量标准器(装置),保证各种量值的溯源性。现代化的测试仪器和配备精良的计量检测系统,为公司产品质量提供了坚实的保障。

背景情况

 
燃气轮机是国防、交通、能源、环保等国计民生的核心装备,被誉为装备制造领域“皇冠上的明珠”。其发电机组以其安全、高效、节能、环保等优点,近年来发展非常迅速,已成为21世纪发电设备的主要发展方向之一,也是我国21世纪将研究开发的关键技术。

50MW燃机叶片制造分为压气机叶片制造、燃烧室高温合金叶片制造、透平精加工叶片制造。其加工质量的好坏,检测结果的可靠性,直接影响燃机安装调试和产品质量。燃烧室高温合金叶片制造技术是汽轮机行业必须掌握的一项关键技术。由于该种叶片设计公差严格,制造和检测非常有难度,没有充分可靠的测量数据,就无法在制造工艺上有针对性地改进,甚至无法制造出合格叶片。按照以往常规的检测方式无法避免测头干涉,必须采用特殊但可靠、稳定的检测方法来进行检测,指导加工、保证制造质量。

技术措施

 
通过对国内外重型燃机透平叶片测量的现有方案进行调研,并对测量设备生产厂家进行调访,结合G50燃机叶片的试制研究过程中的技术要求和生产现场使用条件进行分析论证,决定采用测量范围2.5米,空间精度0.038mm,重复精度0.027mm,激光测头扫描精度0.03mm,2.5米球形测量空间范围内综合激光扫描精度0.048mm的高精度关节臂式三维激光扫描测量仪开展燃机叶片3D建模检测方法研究。

燃汽轮机叶片3D建模检测范围主要包括:毛坯检测、模具型线检测、陶瓷型芯检测、毛坯制造生产过程中蜡模关键尺寸检测与蜡模几何空间位置尺寸检测以及成品叶片的检测。

高温透平动叶片陶瓷材料易碎,而且型面全部由曲面构成,传统三坐标接触式测量无法实现高精度检测,需设计特殊装夹工装,使用激光三维扫描测量方法进行点云数据采集,计算机软件自动拼接生成数模与设计数模比较,完整地反映了陶瓷芯的状态(见图1)。

高温透平联体叶片的形状特殊、基准特殊,采用普通的接触式测量存在测头干涉、无法检测完整的型面、难以建立检测基准、无法分析整个型线的面轮廓度等诸多问题。采用激光三维扫描测量可以对整个型线区域进行扫描,也可以对内外环相贯面、尾缘槽进行检测,利用实测点云与理论数模拟和的方式建立检测基准检测,满足检测技术要求。

具体成效

 

2019年6月18日,东汽50MW重型燃气轮机顺利完成总装盖缸,标志着历经十余年的艰辛研制,国内首台自主知识产权重型燃机研制又向前迈出关键一步,也证明公司计量检测人员运用先进的检测设备和检测技术实现了指导加工、保证制造质量的预期效果。

感受体会

 

通过公司计量检测技术人员的不懈努力,解决了燃机生产制造中的叶片、燃烧室检测技术难题,填补了公司甚至国家在重型燃汽轮机叶片制造和检测应用方面的空白,促进了制造工艺进步和叶片检测技术水平提升,确保制造过程质量控制;采用了新的检测设备、检测技术和数据分析方法,不仅可以完成对燃机叶片等关键产品的3D建模检测,并且可以使用该检测技术完成工件变形量分析检测,还可以推广到逆向工程等,继续扩展该检测技术的使用范围,为公司高质量发展打下坚实的计量检测基础。

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