一架飛機的耗油量到底有多大?舉個例子,波音747飛機的耗油量約為每公里12升,從香港飛往倫敦就消耗了共116 000升(98噸)汽油,耗油量可謂十分驚人!為了節省高昂的燃料成本,工程界發明了蜂窩密封環 (Honeycomb Seal Ring),它是一種在航空業被廣泛使用的零部件,能有效提升發動機的工作效率。測量這種帶有蜂窩結構的密封環是業界面臨的新挑戰。坐落在亞太區中心、以香港為基地的HAESL - 香港航空發動機維修服務有限公司成功地解決了這一難題;其新型SRMS (Seal Ring Measurement System) 光學蜂窩密封環檢測系統,通過雷尼紹高性能TONiC?系列直線光柵和圓光柵,提供精準和可靠的位置反饋。
劉健華先生是一名資深工程師,在HAESL服務近20年;SRMS是HAESL和香港理工大學 (PolyU) 共同開發的系統,它徹底改變了業界測量蜂窩密封環的方式。以前HAESL采用游標卡尺進行人工檢測,人工檢測不但費時,而且十分依賴檢測員的技術和經驗,使用SRMS系統后,不僅檢測效率提升了50%,而且減少了人為誤差,使結果更加一致。
蜂窩密封環
蜂窩密封環安裝在發動機內壁上圍繞軸中心的環型槽中,主要用于密封旋轉葉片和發動機內壁之間的徑向間隙,減少漏氣,從而提升發動機工作效率,降低耗油量。飛機在高空飛行中,發動機材料因溫度上升而膨脹,蜂窩密封環正好起到保護作用:它可提供一個可磨損層,保證葉片不會與發動機內壁產生磨擦而發生危險。密封上的蜂窩群孔尺寸取決于旋轉葉片大小,其直徑從0.8 mm到3 mm不等,深度達13 mm。
表現可靠
SRMS系統的總設計師吳逸釗先生解釋道:"集成光學測頭、滾軸絲桿、伺服電機和轉臺組成了一個高精度、可靠和免維護的檢測系統。跟傳統測頭系統不同,SRMS采用非接觸式光學檢測技術,能有效解決在測量蜂窩密封環時最常碰到的問題。選擇雷尼紹源于我們對其產品的信任,過去成功的合作項目使我們對雷尼紹光柵有深入的了解,知道雷尼紹無論是產品品質還是性能都十分有保障。雷尼紹TONiC光柵系列具有一流抗污能力,讀數頭設計緊湊并且安裝簡便,在系統設計上給予我們充分的靈活性。我們把兩組TONiC光柵分別安裝到SRMS系統XY平臺的直線軸上,有賴雷尼紹的全力支持,SRMS系統的性能得以充分發揮。"
吳先生繼續說:"用于放置密封環的轉臺的定位系統,對檢測結果有著決定性的影響。我們對比了幾個不同品牌的光柵,發現雷尼紹光柵有很高的性價比。為了確保轉臺在運行時的流暢度和穩定性,光柵必須提供低細分誤差,在這方面TONiC無疑表現突出。"雷尼紹TONiC RESM圓光柵系統提供+/- 30 nm超低細分誤差,分辨率達86.4M CPR,足以滿足眾多高端工業應用要求。圓光柵低質量與低轉動慣量的設計增強了系統精度和動態性能,加上讀數頭采用低噪聲(抖動)光學濾波系統,進一步提高了位置控制的穩定性。
安裝簡便
所有雷尼紹的圓光柵均采用擁有專利的錐面安裝方式,能有效減低安裝誤差并簡化系統集成。吳先生說:"錐面安裝方式是雷尼紹編碼器的一大特點,能夠大大減少我們用于糾正軸偏心所花的時間和人工成本。" 另外,每一個雷尼紹讀數頭上均配有LED安裝指示燈,因此無需再使用示波器及其他復雜的安裝輔助裝置,從而可大大加快安裝速度。
創新設計
SRMS是一套高精密光學檢測系統,操作員可通過控制面板選擇所需要的檢測項目,包括蜂窩密封環的圓度、平坦度和PCD (Pitch Circle Diameter) 孔直徑(用于安裝)。系統主要由3個模塊組成:轉臺、主控臺與集成光學測頭和軟件控制臺。
吳先生解釋SRMS的工作原理:"集成光學測頭內置高精度3R級激光位移感應器和工業用攝像頭,在主控臺的XY平臺上直線移動。激光位移感應器用于測量密封環的外徑和內徑,攝像頭則用于采集PCD孔影像和遠程監視LDS激光點的位置。利用光學技術使檢測精度得到明顯提高,這是傳統接觸式測頭無法提供的。"
在檢測過程中,操作員首先要把蜂窩密封環放置在轉臺上。通過軟件上的自動校正中心功能,放置誤差可小于+/- 2 mm。從資料庫中選取密封環型號后,就可以開始進行測量。測頭會停在預先編程的位置,采集在旋轉過程中蜂窩密封環與測頭之間的位移數據。采集的每個點的數據都會與雷尼紹TONiC圓光柵提供的相應角度位置數據一同發送到軟件進行分析和計算,從而得出檢測結果。