蜂窝密封——提升航空发动机的工作效率
一架飞机的耗油量到底有多大?举个例子，波音747飞机的耗油量约为每公里12升，从香港飞往伦敦就消耗了共116 000升(98吨)汽油，耗油量可谓十分惊人!为了节省高昂的燃料成本，工程界发明了蜂窝密封环 (Honeycomb Seal Ring)，它是一种在航空业被广泛使用的零部件，能有效提升发动机的工作效率。测量这种带有蜂窝结构的密封环是业界面临的新挑战。坐落在亚太区中心、以香港为基地的HAESL – 香港航空发动机维修服务有限公司成功地解决了这一难题;其新型SRMS (Seal Ring Measurement System) 光学蜂窝密封环检测系统，通过雷尼绍高性能TONiC系列直线光栅和圆光栅，提供精准和可靠的位置反馈。
刘健华先生是一名资深工程师，在HAESL服务近20年;SRMS是HAESL和香港理工大学 (PolyU) 共同开发的系统，它彻底改变了业界测量蜂窝密封环的方式。以前HAESL采用游标卡尺进行人工检测，人工检测不但费时，而且十分依赖检测员的技术和经验，使用SRMS系统后，不仅检测效率提升了50%，而且减少了人为误差，使结果更加一致。
蜂窝密封环
蜂窝密封环
蜂窝密封环安装在发动机内壁上围绕轴中心的环型槽中，主要用于密封旋转叶片和发动机内壁之间的径向间隙，减少漏气，从而提升发动机工作效率，降低耗油量。飞机在高空飞行中，发动机材料因温度上升而膨胀，蜂窝密封环正好起到保护作用：它可提供一个可磨损层，保证叶片不会与发动机内壁产生磨擦而发生危险。密封上的蜂窝群孔尺寸取决于旋转叶片大小，其直径从0.8 mm到3 mm不等，深度达13 mm。
HAESL发动机维修车间
表现可靠
SRMS系统的总设计师吴逸钊先生解释道：“集成光学测头、滚轴丝杆、伺服电机和转台组成了一个高精度、可靠和免维护的检测系统。跟传统测头系统不同，SRMS采用非接触式光学检测技术，能有效解决在测量蜂窝密封环时最常碰到的问题。选择雷尼绍源于我们对其产品的信任，过去成功的合作项目使我们对雷尼绍光栅有深入的了解，知道雷尼绍无论是产品品质还是性能都十分有保障。雷尼绍TONiC光栅系列具有一流抗污能力，读数头设计紧凑并且安装简便，在系统设计上给予我们充分的灵活性。我们把两组TONiC光栅分别安装到SRMS系统XY平台的直线轴上，有赖雷尼绍的全力支持，SRMS系统的性能得以充分发挥。”
SRMS光学蜂窝密封环检测系统nextpage
吴先生继续说：“用于放置密封环的转台的定位系统，对检测结果有着决定性的影响。我们对比了几个不同品牌的光栅，发现雷尼绍光栅有很高的性价比。为了确保转台在运行时的流畅度和稳定性，光栅必须提供低细分误差，在这方面TONiC无疑表现突出。”雷尼绍ToniC RESM圆光栅系统提供+/- 30 nm超低细分误差，分辨率达86.4M CPR，足以满足众多高端工业应用要求。圆光栅低质量与低转动惯量的设计增强了系统精度和动态性能，加上读数头采用低噪声(抖动)光学滤波系统，进一步提高了位置控制的稳定性。
TONiC在光学蜂窝密封环检测系统上的应用
安装简便
所有雷尼绍的圆光栅均采用拥有专利的锥面安装方式，能有效减低安装误差并简化系统集成。吴先生说：“锥面安装方式是雷尼绍编码器的一大特点，能够大大减少我们用于纠正轴偏心所花的时间和人工成本。” 另外，每一个雷尼绍读数头上均配有LED安装指示灯，因此无需再使用示波器及其他复杂的安装辅助装置，从而可大大加快安装速度。
控制软件
创新设计
SRMS是一套高精密光学检测系统，操作员可通过控制面板选择所需要的检测项目，包括蜂窝密封环的圆度、平坦度和PCD (Pitch Circle Diameter) 孔直径(用于安装)。系统主要由3个模块组成：转台、主控台与集成光学测头和软件控制台。
吴先生解释SRMS的工作原理：“集成光学测头内置高精度3R级激光位移感应器和工业用摄像头，在主控台的XY平台上直线移动。激光位移感应器用于测量密封环的外径和内径，摄像头则用于采集PCD孔影像和远程监视LDS激光点的位置。利用光学技术使检测精度得到明显提高，这是传统接触式测头无法提供的。”
光学蜂窝密封环检测系统结构
在检测过程中，操作员首先要把蜂窝密封环放置在转台上。通过软件上的自动校正中心功能，放置误差可小于+/- 2 mm。从资料库中选取密封环型号后，就可以开始进行测量。测头会停在预先编程的位置，采集在旋转过程中蜂窝密封环与测头之间的位移数据。采集的每个点的数据都会与雷尼绍TONiC圆光栅提供的相应角度位置数据一同发送到软件进行分析和计算，从而得出检测结果。
提升机床稳定性
除了雷尼绍的光栅外，HAESL也使用了雷尼绍QC10球杆仪系统对机床性能进行基准测试与追踪。QC10球杆仪系统能快速诊断出机床存在的问题和产生这些问题的误差源，使用户能提前做出预防性维护，从而减少因故障停产所浪费的时间并提升工件的良品率。刘先生说：“我们目前正积极考虑将现有的QC10球杆仪系统升级到雷尼绍最新的QC20-W系列，新系统具有更强大的功能，如蓝牙无线传输技术、‘部分圆弧’测试以及3个平面测试的一次性设定。”
HAESL的坐标测量机也使用了雷尼绍TP200触发式测头，配置PH10机动测座进行零件检测。刘先生说：“检测是航空业中一道不可或缺的程序，雷尼绍在坐标测量机测头领域处于全球领先地位，毫无疑问是我们的第一选择。
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