2024年9月8日发(作者：北荷紫)
激光测量技术在大型汽轮机隔板找中心中的应用
机电工程有大量的转动设备，目前，国内火电电站工程多以超超临界
660MW和1000MW机组为主，对大型汽轮机本体安装过程来讲，汽机本体隔板
部套找中心工作是大型汽轮机本体安装中的一项十分重要的工作，它直接关系到
在此之后的汽封间隙调整工作，如果隔板的同心度不好，会很大程度上加大汽封
间隙调整工作的工作量，并影响汽封间隙的均匀程度，从而会影响机组运行时的
经济性、稳定性和安全性。
传统的施工工艺中，隔板找中心多数采用的方法主要是拉钢丝法和假轴法，
需要消耗大量劳动力，且隔板部套找中心工作精度较低，为了更加高质量的完成
隔板找中心这项工作，我公司采用了较为先进的激光找中心。
1、激光找中心原理
我公司采用由瑞典Damalini AB公司生产的D660隔板同心度激光测量系统，
其原理如图3-1所示，是通过氦氖激光发生器产生激光束，在接收靶上形成光斑，
光斑的移动导致硅片（如图3-2）的电阻的变化，给硅片一定的电压;因电阻的变
化，将导致电流的变化，电流的变化;经A/D转换，变成数字信号，光斑越靠近
中心区域，线形度越高。如图3-3所示，在接收靶形成光斑的三种情况中，第1
种情况是能够准确测量的，由于该激光测量系统测量的激光的能量中心，故第2、
3种情况不能准确测量。
图4-1 激光发生器
图4-2 Position Sensitive Device位置敏感件
图4-3 PSD接收激光的三种情况
2、激光测量系统组成
激光测量系统是由激光发射器（图4-4）、激光探测器（图4-5）和显示单元
（图4-6）组成。整个测量系统如图4-7所示。
图4-4 激光发射器
激光发射器有三个带磁力的刚性支撑杆，支撑杆可调节以适应不同直径的测
量对象。坚固的设计可保证最高的测量精度。激光束可以非常简便地进行水平和
垂直的微调。
激光探测器支架为刚性，连接于横梁，对于大直径设备可加扩展横梁和加长
探杆。探测器支架可旋转，同时探测器可在滑杆上上下滑动，磁性座可固定在衡
量的任意位置，当测量对象直径不同时，这种设计大大简化了测量过程中横梁的
移动和固定工序。
图4-5 激光探测器
显示单元是整个测量系统的大脑，显示单元除包含各种轴对中测量程序外还
包括所有几何测量程序，该单元具有RS-232接口，可以通过打印机输出测量结
果，或将测量结果传到PC机中。
图4-6 显示单元
图4-7 D660隔板同心度激光测量系统测量示意图
D660隔板同心度激光测量系统的安装使用：
以我公司安装的东方汽轮机厂600MW汽轮机的A低压缸为例，对该系统的
使用方法做简要说明：
1、测量准备：检查仪器是否齐全，电池电量是否充足。电池电量不足可能
会导致整个测量过程中断，数据丢失。
2、安装激光发射器：量好#3轴承孔直径、三爪支杆长度，用三爪吸盘将激
光发射器固定在轴承孔上。尽量使激光发射器架设在轴承孔中心位置。
3、安装激光探测器：将激光探测器安装在自定心支架上，通过电缆连接好
主机。
4、粗调激光：将加大靶架设在轴承座近端隔板上，调整激光发射器调整盘
的水平、垂直位移旋纽（先粗调、后精调），直至激光穿过靶心;将加大靶架设在
轴承座远端隔板上，调整激光发射器调整盘的水平、垂直角度旋纽（先粗调、后
精调），直至激光穿过靶心。把加大靶放置近端隔板，看看是否仍然穿过中心
5、隔板测量调整：打开主机，使用32功能，依次输入隔板间的距离（如图
4-8）。用任意三点法记录出轴承座及每个隔板的测量值（mm）。
图4-8
6、依次对油挡、隔板进行测量，得出测量结果，进行修正最终得出隔板偏
移量。
7、根据最终测量结果调整隔板中心，重复5、6步骤，直至隔板中心符合要
求。
8、核对，打印报表：核对结果，打印数据报表，或传入电脑通过软件打印。
从我们实际测量调整过程来看，A低压缸共有14级隔板，其中12级经过1
次测量调整后便符合标准，其余2级由于偏差较大，经过第2次调整后符合标准。
整个测量过程仅仅用了半小时，加上调整工作花费4小时，整个测量调整过程完
成一共用不到6小时。而随后进行的低压缸径向汽封间隙测量调整工作，验证了
隔板找中心的准确性。下隔板的径向汽封间隙未经调整便能符合要求，在对少部
分上隔板汽封进行过一次调整以后，其径向间隙全部符合要求。
由此我们可以看出D660隔板同心度激光测量系统对比过去的假轴法和拉钢
丝法有着明显的优点：
1、精度：假轴法和拉钢丝法的理论精度为10μm，而实际上，假轴由于无法
刚好盘到90°位置上，误差较大，其可靠的精度为30μm;拉钢丝法由于钢丝本身
和耳机灵敏度的影响，其误差也远超过10μm，其可靠的精度为30μm。而激光
测量法的理论精度为1μm，测量的重复性相当好，只要测量方法正确，任意两次
的测量误差均小于5μm。
2、基准：假轴法和拉钢丝法需要严格的将假轴和钢丝的洼窝调整到与真转
子洼窝一致后方可进行测量工作，这部分的调整工作量较大，工作时间较长。由
于每次隔板调整工作需将假轴吊走、钢丝拆除，因此再次测量前必须重新检查其
洼窝是否与真转子洼窝一致。而激光测量无须将严格的调整激光的位置，只需保
证激光同基准洼窝中心偏差±1mm即可，因此架设激光发射器极为方便，快捷，
并且在调整隔板期间，无须拆除激光发射器，避免重新调整;
3、测量方式：用假軸法架百分表时，由于盘动三点的位置不准确，经常盘
动一圈后，百分表回不到零位，造成该次测量失败，必须重新测量，直至百分表
回零时才可作为测量数据。假轴自身重量在1吨以上，每次都需要用行车吊进吊
出，受现场机具影响大。拉钢丝法在测量时，受个人因素影响较大，各人测量的
结果偏差较大。其共同特点都必须在时钟3-6-9点位置测量。而激光测量本身带
有角度测量装置，无须严格按时钟三点的准确位置进行测量，探杆旋转任意三个
位置，根据已知圆弧上三点可以确定圆心的原理，通过计算得出隔板中心的偏差
值。4、测量过程耗时：同样以该低压缸为例，14级隔板用假轴法测量的时间约
6小时，用拉钢丝法测量的时间约12小时，而采用激光测量方法花费时间少，
每次测量时间约半小时。
5、测量结果计算：假轴法和拉钢丝需要考虑假轴和钢丝的垂弧，通过计算
得出隔板偏移量时，而采用激光准直仪无须考虑激光本身垂弧影响，直接得出隔
板在水平和垂直两个方向上偏移量（精度：1μm），并可通过打印机即时打印，
作为隔板中心的验收依据。
6、使用成本：假轴法必须将假轴与真转子轴颈尺寸加工成一致，这就带来
了通用性的问题，以东方汽轮机厂生产的600MW汽轮机为例，汽轮机由一个高
中压合缸和两个低压缸组成，即汽轮机轴系三段转子构成，若是用假轴法找中心
就必须按照真转子的轴颈加工三个假轴;根据市场上假轴的加工费用在1.2万元/
吨左右，计算下来光假轴的加工费用超过5万元，而不同型号的机组需要加工不
同尺寸的假轴，造成浪费。另外在使用上在维护和保存上，假轴在不用时必须直
立挂起，并定期对轴颈部位上油防锈。以本机组A低压缸为例，若采用假轴，
假轴的长度将超过6米，这就给存放假轴的场地提出了更高的要求，无疑也加大
了假轴的使用成本。拉钢丝法的使用成本相对之下最低，20米琴钢丝、1副耳机、
2节电池、1只内径千分尺就可以完成测量过程。而采用激光测量成本较高，一
套D660隔板同心度激光测量系统售价为21万元。一次性投入相当大，另外在
使用前，必须对使用人员进行培训。维护成本叫较高，但其通用性好，以公司
2012年以前所承接安装的600MW以上机组5台来计算，15个汽缸找中心，每
个汽缸隔板找中心的成本仅为1.4万元。
表4-1 三种隔板找中心方法对比
假轴法 拉钢丝法 激光测量法
精度 20μm，测量误差大 20μm，测量误差大 1μm，测量误差小
基准 每次测量需要重新确定 每次测量需要重新确定 一次确定，多次测量
测量方式 必须用3-6-9时钟三点法 必须用3-6-9时钟三点法 任意三点法
测量过程耗时 测量时间长 测量时间长 测量时间短
测量结果计算 需要计算垂弧 需要计算垂弧 无须计算垂弧，可打印输入
使用优缺点对比 假轴制造成本较高，通用性差 成本低，人工作业量大，找
中心精确度差 成本较高，人工作业量小，找中心精度高，设备通用性能好
在使用激光测量时应注意以下几点：
1、应尽量避免由于温差造成的气流扰动，如焊接作业;如出现数值摆动大的
情况，可以采用滤波功能确保读数稳定;
2、在任意三点法时，为提高准确度，应尽量增大三点之间的夹角，至少保
證大于20°;
3、在得出计算结果时，还需要通过转子的垂弧值以及转子在全实缸状态（注：
在隔板找中心时，汽缸处于半实缸状态）的下沉量对其进行修正，确保其结果准
确。
采用了激光测量能将隔板中心偏差控制在较小的范围内，很大程度上减轻汽
封间隙调整的工作量，又可使汽封环保持为一个平滑、高效的整圆;既高质量的
完成了隔板找中心的工作，又减轻了工人的劳动强度;但其高昂的售价限制了该
系统的进一步推广应用。
3、结论
通过新旧工艺的对比，我们可以看出新工艺在实际大型机电设备安装工作中
的经济价值。我们通过改进工艺，提高了安装工作的质量，带来了较为明显的经
济效益，激光测量技术在大型汽轮机安装过程中有着一定意义的推广价值。
参考文献：
[1]东方汽轮机有限公司 . N600-24.2/538/566汽轮机安装说明书 ， 2004
[2]瑞典Damalini AB公司. D660隔板同心度激光测量系统使用说明书 ，
2003
2024年9月8日发(作者：北荷紫)
激光测量技术在大型汽轮机隔板找中心中的应用
机电工程有大量的转动设备，目前，国内火电电站工程多以超超临界
660MW和1000MW机组为主，对大型汽轮机本体安装过程来讲，汽机本体隔板
部套找中心工作是大型汽轮机本体安装中的一项十分重要的工作，它直接关系到
在此之后的汽封间隙调整工作，如果隔板的同心度不好，会很大程度上加大汽封
间隙调整工作的工作量，并影响汽封间隙的均匀程度，从而会影响机组运行时的
经济性、稳定性和安全性。
传统的施工工艺中，隔板找中心多数采用的方法主要是拉钢丝法和假轴法，
需要消耗大量劳动力，且隔板部套找中心工作精度较低，为了更加高质量的完成
隔板找中心这项工作，我公司采用了较为先进的激光找中心。
1、激光找中心原理
我公司采用由瑞典Damalini AB公司生产的D660隔板同心度激光测量系统，
其原理如图3-1所示，是通过氦氖激光发生器产生激光束，在接收靶上形成光斑，
光斑的移动导致硅片（如图3-2）的电阻的变化，给硅片一定的电压;因电阻的变
化，将导致电流的变化，电流的变化;经A/D转换，变成数字信号，光斑越靠近
中心区域，线形度越高。如图3-3所示，在接收靶形成光斑的三种情况中，第1
种情况是能够准确测量的，由于该激光测量系统测量的激光的能量中心，故第2、
3种情况不能准确测量。
图4-1 激光发生器
图4-2 Position Sensitive Device位置敏感件
图4-3 PSD接收激光的三种情况
2、激光测量系统组成
激光测量系统是由激光发射器（图4-4）、激光探测器（图4-5）和显示单元
（图4-6）组成。整个测量系统如图4-7所示。
图4-4 激光发射器
激光发射器有三个带磁力的刚性支撑杆，支撑杆可调节以适应不同直径的测
量对象。坚固的设计可保证最高的测量精度。激光束可以非常简便地进行水平和
垂直的微调。
激光探测器支架为刚性，连接于横梁，对于大直径设备可加扩展横梁和加长
探杆。探测器支架可旋转，同时探测器可在滑杆上上下滑动，磁性座可固定在衡
量的任意位置，当测量对象直径不同时，这种设计大大简化了测量过程中横梁的
移动和固定工序。
图4-5 激光探测器
显示单元是整个测量系统的大脑，显示单元除包含各种轴对中测量程序外还
包括所有几何测量程序，该单元具有RS-232接口，可以通过打印机输出测量结
果，或将测量结果传到PC机中。
图4-6 显示单元
图4-7 D660隔板同心度激光测量系统测量示意图
D660隔板同心度激光测量系统的安装使用：
以我公司安装的东方汽轮机厂600MW汽轮机的A低压缸为例，对该系统的
使用方法做简要说明：
1、测量准备：检查仪器是否齐全，电池电量是否充足。电池电量不足可能
会导致整个测量过程中断，数据丢失。
2、安装激光发射器：量好#3轴承孔直径、三爪支杆长度，用三爪吸盘将激
光发射器固定在轴承孔上。尽量使激光发射器架设在轴承孔中心位置。
3、安装激光探测器：将激光探测器安装在自定心支架上，通过电缆连接好
主机。
4、粗调激光：将加大靶架设在轴承座近端隔板上，调整激光发射器调整盘
的水平、垂直位移旋纽（先粗调、后精调），直至激光穿过靶心;将加大靶架设在
轴承座远端隔板上，调整激光发射器调整盘的水平、垂直角度旋纽（先粗调、后
精调），直至激光穿过靶心。把加大靶放置近端隔板，看看是否仍然穿过中心
5、隔板测量调整：打开主机，使用32功能，依次输入隔板间的距离（如图
4-8）。用任意三点法记录出轴承座及每个隔板的测量值（mm）。
图4-8
6、依次对油挡、隔板进行测量，得出测量结果，进行修正最终得出隔板偏
移量。
7、根据最终测量结果调整隔板中心，重复5、6步骤，直至隔板中心符合要
求。
8、核对，打印报表：核对结果，打印数据报表，或传入电脑通过软件打印。
从我们实际测量调整过程来看，A低压缸共有14级隔板，其中12级经过1
次测量调整后便符合标准，其余2级由于偏差较大，经过第2次调整后符合标准。
整个测量过程仅仅用了半小时，加上调整工作花费4小时，整个测量调整过程完
成一共用不到6小时。而随后进行的低压缸径向汽封间隙测量调整工作，验证了
隔板找中心的准确性。下隔板的径向汽封间隙未经调整便能符合要求，在对少部
分上隔板汽封进行过一次调整以后，其径向间隙全部符合要求。
由此我们可以看出D660隔板同心度激光测量系统对比过去的假轴法和拉钢
丝法有着明显的优点：
1、精度：假轴法和拉钢丝法的理论精度为10μm，而实际上，假轴由于无法
刚好盘到90°位置上，误差较大，其可靠的精度为30μm;拉钢丝法由于钢丝本身
和耳机灵敏度的影响，其误差也远超过10μm，其可靠的精度为30μm。而激光
测量法的理论精度为1μm，测量的重复性相当好，只要测量方法正确，任意两次
的测量误差均小于5μm。
2、基准：假轴法和拉钢丝法需要严格的将假轴和钢丝的洼窝调整到与真转
子洼窝一致后方可进行测量工作，这部分的调整工作量较大，工作时间较长。由
于每次隔板调整工作需将假轴吊走、钢丝拆除，因此再次测量前必须重新检查其
洼窝是否与真转子洼窝一致。而激光测量无须将严格的调整激光的位置，只需保
证激光同基准洼窝中心偏差±1mm即可，因此架设激光发射器极为方便，快捷，
并且在调整隔板期间，无须拆除激光发射器，避免重新调整;
3、测量方式：用假軸法架百分表时，由于盘动三点的位置不准确，经常盘
动一圈后，百分表回不到零位，造成该次测量失败，必须重新测量，直至百分表
回零时才可作为测量数据。假轴自身重量在1吨以上，每次都需要用行车吊进吊
出，受现场机具影响大。拉钢丝法在测量时，受个人因素影响较大，各人测量的
结果偏差较大。其共同特点都必须在时钟3-6-9点位置测量。而激光测量本身带
有角度测量装置，无须严格按时钟三点的准确位置进行测量，探杆旋转任意三个
位置，根据已知圆弧上三点可以确定圆心的原理，通过计算得出隔板中心的偏差
值。4、测量过程耗时：同样以该低压缸为例，14级隔板用假轴法测量的时间约
6小时，用拉钢丝法测量的时间约12小时，而采用激光测量方法花费时间少，
每次测量时间约半小时。
5、测量结果计算：假轴法和拉钢丝需要考虑假轴和钢丝的垂弧，通过计算
得出隔板偏移量时，而采用激光准直仪无须考虑激光本身垂弧影响，直接得出隔
板在水平和垂直两个方向上偏移量（精度：1μm），并可通过打印机即时打印，
作为隔板中心的验收依据。
6、使用成本：假轴法必须将假轴与真转子轴颈尺寸加工成一致，这就带来
了通用性的问题，以东方汽轮机厂生产的600MW汽轮机为例，汽轮机由一个高
中压合缸和两个低压缸组成，即汽轮机轴系三段转子构成，若是用假轴法找中心
就必须按照真转子的轴颈加工三个假轴;根据市场上假轴的加工费用在1.2万元/
吨左右，计算下来光假轴的加工费用超过5万元，而不同型号的机组需要加工不
同尺寸的假轴，造成浪费。另外在使用上在维护和保存上，假轴在不用时必须直
立挂起，并定期对轴颈部位上油防锈。以本机组A低压缸为例，若采用假轴，
假轴的长度将超过6米，这就给存放假轴的场地提出了更高的要求，无疑也加大
了假轴的使用成本。拉钢丝法的使用成本相对之下最低，20米琴钢丝、1副耳机、
2节电池、1只内径千分尺就可以完成测量过程。而采用激光测量成本较高，一
套D660隔板同心度激光测量系统售价为21万元。一次性投入相当大，另外在
使用前，必须对使用人员进行培训。维护成本叫较高，但其通用性好，以公司
2012年以前所承接安装的600MW以上机组5台来计算，15个汽缸找中心，每
个汽缸隔板找中心的成本仅为1.4万元。
表4-1 三种隔板找中心方法对比
假轴法 拉钢丝法 激光测量法
精度 20μm，测量误差大 20μm，测量误差大 1μm，测量误差小
基准 每次测量需要重新确定 每次测量需要重新确定 一次确定，多次测量
测量方式 必须用3-6-9时钟三点法 必须用3-6-9时钟三点法 任意三点法
测量过程耗时 测量时间长 测量时间长 测量时间短
测量结果计算 需要计算垂弧 需要计算垂弧 无须计算垂弧，可打印输入
使用优缺点对比 假轴制造成本较高，通用性差 成本低，人工作业量大，找
中心精确度差 成本较高，人工作业量小，找中心精度高，设备通用性能好
在使用激光测量时应注意以下几点：
1、应尽量避免由于温差造成的气流扰动，如焊接作业;如出现数值摆动大的
情况，可以采用滤波功能确保读数稳定;
2、在任意三点法时，为提高准确度，应尽量增大三点之间的夹角，至少保
證大于20°;
3、在得出计算结果时，还需要通过转子的垂弧值以及转子在全实缸状态（注：
在隔板找中心时，汽缸处于半实缸状态）的下沉量对其进行修正，确保其结果准
确。
采用了激光测量能将隔板中心偏差控制在较小的范围内，很大程度上减轻汽
封间隙调整的工作量，又可使汽封环保持为一个平滑、高效的整圆;既高质量的
完成了隔板找中心的工作，又减轻了工人的劳动强度;但其高昂的售价限制了该
系统的进一步推广应用。
3、结论
通过新旧工艺的对比，我们可以看出新工艺在实际大型机电设备安装工作中
的经济价值。我们通过改进工艺，提高了安装工作的质量，带来了较为明显的经
济效益，激光测量技术在大型汽轮机安装过程中有着一定意义的推广价值。
参考文献：
[1]东方汽轮机有限公司 . N600-24.2/538/566汽轮机安装说明书 ， 2004
[2]瑞典Damalini AB公司. D660隔板同心度激光测量系统使用说明书 ，
2003