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大型壓力容器的測量解決方案_API公司
閱讀：58 發(fā)布時間：2022-8-27
關于大型壓力容器
壓力容器分為貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器四大功能數(shù)十個種類，廣泛地應用于石油、化工、機械、冶金、輕工、航空、航天、國防等工業(yè)生產(chǎn)領域。在化肥、煉油、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥和有機合成等行業(yè)，壓力容器更是主要的生產(chǎn)設備，如：在年產(chǎn) 30 萬噸的乙烯裝置中，壓力容器約占設備總量的 35%。以壓力容器為主要生產(chǎn)設備的工業(yè)領域在國民經(jīng)濟中占有相當大的比重。
由于壓力容器屬于承壓類特種設備，具有爆炸和泄漏的危險性。因此，壓力容器在作用原理、形狀、容器厚度、承壓性質、工作溫度、放置形式和制造材料，以及密封和各種靜、動載荷或交變載荷，有些還有附加的機械或溫度載荷情況下需要嚴格保證其產(chǎn)品質量。
故而，在容器外形尺寸、形狀密封及配合公差方面，都有著極其嚴格的測量檢測要求。
圖1：大型壓力容器及各位置示意圖
大型壓力容器測量需求和要點
如圖1所示，制造中，采用焊接方式完成各部件裝配，較難精確把控如：封頭和接管間相互位置關系，故而需通過高精度三維測量檢測手段，配合調(diào)整并加以驗證，確保出品質量。大型壓力容器的測量檢測精度要求通常要達到0.2mm-0.3mm，有些適用于特種行業(yè)的壓力容器的檢測標準更高。
測量中，需著重關注以下部位間的各種形位公差關系，在大尺度范圍內(nèi)以高精度標準評估各項平面度、同軸度、位置度等關系以及進行形變分析：
1..殼體尺寸及形變；
2.管板和封頭相對基準線位置；
3.接管位置及法蘭平面度；
4. 各端口相對位置關系；
5. 焊接前基準參考端平面度。
API測量解決方案
Radian系列高精度激光跟蹤儀結合便攜式三維激光掃描儀的測量方案，可快速實現(xiàn)大型壓力容器的高精度檢測。
使用Radian激光跟蹤儀快速確定測量基準，并建立參考框架，測量長距離部件特征；再結合使用三維掃描儀精細掃描局部型面，保證所有測量系統(tǒng)統(tǒng)一坐標系，兼顧尺寸和外形局部關鍵點測量。
圖2：Radian激光跟蹤儀（左）&主流手持式激光掃描儀（右）
針對以上方案，有兩種較為常用的操作方式。
測量操作方式一：
步，請參考圖3，將1.5 英寸標靶座穩(wěn)固地設置于工件周圍，可根據(jù)工件大小設置，每兩組間隔大約6-8米，圖3所示工件長24米，故設置4組，共8個靶座；
第二步，參考圖3，使用激光跟蹤儀進行定位，將 1.5 英寸標靶球放置于標靶座上，測量標靶球中心位置，建立整體的坐標系（注：操作時僅需一個靶球，測量完成一個位置后，移至下一個位置測量，圖中僅為示范）；
圖3：靶座的布設及跟蹤儀建立整體坐標系測量過程示意
圖4：掃描儀在跟蹤儀整體坐標系下的應用示意
第三步，請參考圖4，將三維掃描儀的 1.5 英寸標靶球放置于標靶座上，進行拍攝定位，（分成兩組拍攝，同樣僅僅需要1個靶座即可實現(xiàn)）， 將每組獲取的 4 個定位的坐標對齊到跟蹤儀的整體坐標系下。
關于坐標系對齊：跟蹤儀與三維掃描儀的標靶均為1.5 英寸，所以其中心點為同一位置，最終可通過一鍵式命令統(tǒng)一坐標系。
測量操作方式二：
步，通過高精度激光跟蹤儀測量前后及側面法蘭端孔位，并建立坐標系；
圖5：壓力容器法蘭端孔位示意
第二步，使用三維激光掃描儀分別對前后和側面法蘭端采集三個孔位，再以激光跟蹤儀測量的孔位為基準，將掃描數(shù)據(jù)對齊至該坐標系下，即可將探測數(shù)據(jù)和掃描數(shù)據(jù)統(tǒng)一至同一坐標系。
圖6：掃描儀掃描定位及測量位置（左）&數(shù)據(jù)報告（右）
測量中，不僅可以通過跟蹤儀快速采集被測件信息，也可通過掃描儀統(tǒng)一坐標系后，對各局部型面變形實施快速分析。
方案優(yōu)勢
特征&關鍵詞：空間幾何測量、空間幾何形位公差分析、大尺寸高精度框架定位、裝配調(diào)整。
1、Radian系列激光跟蹤儀可在復雜工況下對大尺寸高精度工件空間類幾何關系進行快速檢測，并為后續(xù)精細化局部測量提供高精度框架依據(jù)；
2、Radian內(nèi)置的Autolock自動接光功能，在發(fā)生斷光時，可自動快速搜索鎖定靶球，并連續(xù)以1000點/秒的測量速率實時進行快速數(shù)據(jù)采集，精確比對分析。Autolock主動視覺模塊提供超過30°的視場角，支持在較大范圍自由移動測量；
3、本案例不僅能在成品測量中提供有效的修正數(shù)據(jù)支持，也可在焊接組裝過程，提供高效調(diào)整的依據(jù)，避免后續(xù)次品返修，極大節(jié)省生產(chǎn)周期和成本。
結論
API品牌的Radian系列激光跟蹤儀，以超高的精度（微米級別，μm，0.001mm），為各大型工件和系統(tǒng)提供了便捷、高效的動態(tài)測量及實時調(diào)整指導解決方案，為客戶在生產(chǎn)及交付過程中大幅縮短了壓力容器各系統(tǒng)部件位置關系的調(diào)試焊裝時間，讓生產(chǎn)和時間成本得到了有效控制，為工程整體進度的順利實施提供了強有力的保障。