回转反应炉的三维检测 Radian激光跟踪仪应用纪实案例

万吨级回转反应炉

回转反应炉，作为一种基础工业设备，已经拥有上百年的历史。近10年，基于全球各地法律法规的要求、以及人类自身环保意识的提升，对工业回转炉加工出的产品、以及加工过程中污染排放、能效利用等，就有了更加严格的要求。为了保障可以达到这些要求，回转炉在制造以及安装的过程中，就要求达到更高的标准，从每一个细节做起，合理利用每一分资源，有助于人类可持续发展的目标、理念的施行。

本案中检测的回转反应炉达到万吨级别，拥有超过60米的长度，可谓尺寸巨大；如何保障更加精准高效的施工，成为了在整机制造、安装各个环节中需考虑到的重要因素。

检测需求

由于尺寸巨大，此万吨级回转反应炉的施工方案采用分段加工、对接安装的方式进行。即，将总长60米的反应炉主体分为约每20米一段、共3个分段进行制造；安装时，再将这3个分段对接并组成一个整体。此种施工方案就要求在分段加工、以及对接安装这两步的过程中，都保持精确且一致的加工精度，以确保设备安装后整体的性能可以达到标准。具体检测需求体现为：

1、分段制造中，需要检测筒型结构左右两端面圆心的同轴度、左右两端面与筒体轴线的垂直度；

2、对接安装时，需要准确检测基准孔的同轴度，并创建基准虚拟轴线、以基准轴线为参照，实时指导、调整对接安装作业施行；

3、总长60米的测量全程中，保障不大于1.5mm的综合测量误差。

图1：万吨级回转炉分段结构示意图

测量方案分析

万吨级回转反应炉是一个超大尺寸多维度回转工件，主要技术指标与其长度有密切的关联度。要满足这些测量要求，测量设备必须同时具备几方面的功能：

① 测量范围覆盖该产品尺寸；

② 具备三维空间测量及数据采集功能；

③ 能够在有限的测量空间内高效工作；

④ 具备强大的数据处理系统。

目前，能进行大型工件现场测量的设备有：经纬仪、全站仪、激光跟踪仪、数字近景工业摄影、光学扫描仪等。其中，经纬仪、全站仪、可实现大尺寸的测量作业，但其对工作空间有较高要求，且测量更依赖于操作者本身的使用经验，受人为因素干扰相对较大，重复性及效率难以得到好的保障；工业摄影及光学扫描相对效率较高，但测量精度受限于画幅拼接的影响，单一的使用这两类设备，在如此大范围内难以保障高精度的测量效果；经生产方反复的比较与验证，证实了，使用API品牌的Radian激光跟踪仪施行万吨回转反应炉制造与安装阶段的检测是最佳方案。

图2：Radian系列激光跟踪仪

Radian系列激光跟踪仪

Radian系列激光跟踪仪是大尺寸精密测量极佳的解决方案。其拥有微米（μm）级别的测量精度，同时测量范围可超过160米（半径80米），并可以在狭小的环境中以各种倾斜姿态安装，完美适用于工厂、野外、实验基地等各类检测环境中对大尺寸工件的精密测量作业，且全程实现距离、角度等数据的自动测量与分析，受人为因素干扰较小，保障了测量数据的客观性。

实际测量

1、分段制造中对于部件形位公差的检测

架设Radian激光跟踪仪于待测部件周边适当的位置，即可开机进行测量。测量时，Radian会射出一道激光并跟踪操作者手中的跟踪仪靶球（SMR），操作者只需使用靶球在待测部位进行碰触，跟踪仪即可快速采集该测量点的3D数据并记录在软件中；当采集若干空间点的3D数据后，即可在软件中使用这些点，构建线、面、体，从而对这些待测部位的形位公差数据实现检测分析。