2.1　混流式水轮机转轮叶片测绘

混流式水轮机转轮叶片呈空间扭曲形状，是一个相当复杂的几何形体。一个混流式水轮机转轮由十几个叶片组合而成，相互间空间位置又很狭窄，实测相当困难。在我国水电站现场，混流式水轮机转轮叶片测绘曾用过靠模法，三角形法，直角坐标法，以直角坐标法为基本测绘思想的双坐标感应同步器数显测绘、微机双坐标数显打印测绘以及梳齿测针靠模与微机双坐标数显打印混合测绘、水轮机叶片云纹检测仪测量等方法。从查到的资料上看，20世纪90年代前后，国外一些国家叶片测绘主要方法有：样板法、激光干涉仪法、便携臂法等。

现将我国采用过的一些方法简单作一介绍：

（1）靠模法应用最早，它是把制造厂在制造转轮时所采用的检查方法用于现场测绘。这种方法首先是按照设计木模图或实际抗空蚀磨损性能最好的叶片作组合样板或单条截面形线样板，依出水边所在轴面作为测量基准面，拿样板去靠叶片，检查各叶片相互差别与变形量。再根据各叶片变形量修理校正，使各叶片相互差别尽量减小，接近以至全部符合样板。盐锅峡原1号机就是按破坏最轻的12号叶片作组合样板修理的。在此方法中制造样板要求高，工作量大；各叶片间空间位置较小，样板靠对比较困难，样板定位基准也很难做到每次都一致、各叶片相互一致，精确度较低。在刘家峡等水电站现场工人创造的一种简易工具基础上，原华中工学院老师和甘肃电力试验研究所有关人员共同研究，提出改进方案：用轻质铝合金作骨架、不锈钢作测针，制作了一种称为梳齿测针的测量工具，其测量速度、精度、方便程度都大大提高。虽然这种测量工具简单、方便、测量工效也高，但每测一条形线最少需要三人，掌握不好不能保证各测点在同一水平面，造成测得的形线发生变化还不易发现，测量精度的进一步提高受到限制。

（2）三角形法是20世纪70年代初在新安江水电厂转轮测绘实践中提出来的。在三角形法中，采用出水边所在的设计轴面作为测量基准轴面，各水平截面叶形上每一点几乎都是由三个以上测量数据用三角形确定。减少数据的累积误差以绘出合格的实测木模图成为此方法的主要技术问题。叶形最终的准确性依赖于制作样板与真机叶片进行比较、修改使相吻合，随后逐一修正木模图，工作量繁重。此法曾用于新安江、下马岭等水电厂转轮叶形实测。

（3）直角坐标法出现于20世纪80年代初期。在直角作标法测绘中，首先必须调好转轮水平，定好转轮中心，采用与设计木模图一致的轴面作为测量基准轴面（但这个轴面可以通过、也可以不通过叶片出水边）。在正确确定被测叶片各水平截面位置，通过架设在叶片表面附近的水平梁形成的直角坐标，用常规量具测量叶片工作面和背面水平截面形线上若干点的X、Y坐标，并通过测量叶片头部尾部厚度和特定点的水平投影位置尺寸，确定叶片水平截面翼形。然后制作样板并对准实物修正后，按特定点的控制尺寸绘制木模图。此法曾用于柘溪水电厂5号转轮实测和刘家峡水电厂原4号转轮实测。直角坐标法因用常规量具测量，测点不可能很多，又要作样板修正叶片形线，工作量也很大。

（4）双坐标感应同步器数显测绘方法是以直角坐标法为基本测绘思想，就是在直角坐标测量时的水平梁上安装直线感应同步器采集X、Y坐标数据，并用数显表显示出测量数据，人工记录数据，用X、Y坐标数据绘出叶片表面被测形线，再通过测量的特定点的控制尺寸画出叶片木模图。在此基础上进一步研究，采用了微机记录打印X、Y坐标数据并打出单条形线，再通过测量的特定点控制尺寸画出叶片木模图，此即为微机双坐标数显打印测绘。

（5）梳齿测针靠模与微机双坐标数显打印混合测绘。微机双坐标数显打印测绘仪测得的叶片数据，要通过测特定控制点尺寸才能组合成木模图。特定控制尺寸很难测，特别是靠下环的头部厚度尺寸，而且很难用普通测量工具测准，就用梳齿测针与微机双坐标数显打印测绘仪混合测绘。一般用一靠近下环合适的假象圆柱面截叶片，这个圆柱面与叶片工作面5—5，水平截面线和叶片出水边相交有两个交点，用一个通过这两点的垂直面截叶片，就可得到这个位置的一个翼形。叶片靠下环的各水平截面正背面形线与此翼形都相交，用每个水平截面正背面形线交点之间的距离可以准确确定各水平截面的厚度。实测中通过拉细钢丝线的方法确定此面，然后用吊垂线的方法在叶片正背面确定此垂直截面与叶片交线上的足够多点以确定交线。用梳齿测针法测正背面交线形线，在硬质板上画出此形线，并作样板，用样板画出此翼形，准确确定此翼形与各水平截面交点，各水平截面正背面交点间距离就是此位置各水平截面形线的厚度。在此法的叶片测绘中，各水平截面头尾部厚度的准确测定，就可以准确确定叶片形线；各水平截面上特定点与转轮中心（或辅助中心）距离的准确测定，可以准确组合出叶片木模图。