三维光学测量技术在电力能源行业的应用

第二次工业革命中，电力得到了广泛应用，并取代蒸汽成为工业生产和社会生活的主要能源。进入21世纪，电力需求日趋旺盛，电力建设任务仍十分艰巨，开发新能源，提升发电效能，降低设备的功耗，迫在眉睫。

经历大自然洗礼的能源转化设备往往是精密的，体积庞大的，无法移动的，如大型叶片、叶轮、安装架这些含有复杂曲面结构的设备等。另外新材料越来越多应用于发电设备中，优越的性能很好地提升了发电效率。传统的测试手段已经跟不上先进的生产需求，新拓三维领先的三维光学测量技术，可高效地对材料和产品进行检测、性能测试以及产品设计。

这里就电力行业发电设备的公差检测和材料测试，举几个新拓三维成功实践的测试案例。

一、水轮机叶片部件检测

叶片，模具，锻铸件，机加工零件等发电机组构件十分昂贵，且精度、质量和使用寿命的要求极高。特别是水轮机叶片是发电机组的“心脏”，承受着长时间强烈的动荷载作用。叶片形状复杂，扭转程度大，其叶片型线直接影响水轮机效率和运行寿命。利用XTDP摄影测量结合XTOM三维扫描测量，实现对叶片及发电机构件的高效、精准检测。

• 全尺寸测量

• 公差分析

• 初样检测

• 尺寸偏差修正

• 数字化仿真

二、电机叶轮质量检测

作为具有复杂曲面的关键结构件，叶轮几何精度和表面质量，决定着发动机的工作性能。大型叶轮的三维检测，一直是叶轮生产厂家的一大难题。叶轮的尺寸大，吨位重，不能放到检测平台上进行三维测量。利用3D扫描技术，整个叶轮检测流程流畅且高效，可生成一目了然的色谱分析图，清晰反应整个叶片的加工偏差。

• 判断加工偏差

• 判断误差来源

• 调整加工工艺

• 缺陷维修和保养

三、发电设备材料力学测试

新拓三维的XTDIC测量系统，带给材料研发和力学性能测试流程链带来积极影响，可获得材料的强度、刚度、韧性、硬度、抗腐蚀等经过改善的性能，分析组件力学行为，DIC测量解决方案可实际使用于电力工程应用，验证理论计算模型，以节省时间并降低成本。

• 计算材料性能参数

• 导入CAD比对分析

• 计算几何元素

• 计算外部模拟信号

• 导入有限元理论计算数值

四、风机叶片转动轨迹测量

风机叶片是将风能转化为机械能的关键部件，也是获取风能利用系数和经济效益的基础。风机叶片设计、制造以及运行状态的好坏，直接影响机组的性能和发电效率。采用新拓三维XTDIC测量系统，可研究风机叶片的回转运动的轨迹，分析叶片关键点的位移运动轨迹，测量风机的回转轨迹，提升机组的发电效率。

• 全场位移

• 位移轨迹

• 叶尖位移值

• 平面外弯曲

• 平面外变形

五、大型电力塔架变形测量

大型输电电力塔架（长度10m）在静态加载过程中，使用新拓三维XTDP摄影测量系统，测量关键点的变形量，为输电电力塔架故障检查、结构设计提供数据支撑。

• 三维变形数据

• 测量结果三维显示

• 大变形、复杂曲面变形

• 全场变形检测

• 测量范围30mm-100m

基础状态

30t

60t

不同载荷下塔架的变形量

新拓三维自主研发的三维光学测量产品及方案，集DIC技术、三维扫描技术与摄影测量技术于一体，不但能满足材料及结构的力学性能测试，而且能满足不同尺寸的工件的三维尺寸检测需求，从毫米级的试样到几十米的大型电力设备都能提供准确可靠的测量解决方案，能够有效提升电力设备的发电效率及运行效率。