工厂配管部件的尺寸测量

配管在很多产业中是毫不起眼的部分，但是在化学工厂、石油工厂、发电工厂等过程工业中使用的工厂配管，可以说比装置和机器更重要。工艺配管规模较大，采用大量的大口径管和极厚的管。因此，在其制造和施工时，大型工件的尺寸和形状测量技术不可或缺，快速的高精度测量直接关系到制造和施工的高效化。
下面将说明构成工艺配管的部件和其作用，以及尺寸测量的必要性、测量方法等基础知识。另外，还介绍测量方法面临的难题，以及实现更高效测量的解决方法。

什么是工厂配管
工厂配管的构成部件
工厂配管部件尺寸测量的必要性
工厂配管部件的尺寸测量
工厂配管部件尺寸测量的难题和解决方法
工厂配管部件尺寸测量的高效化

什么是工厂配管

工厂配管是指工厂中安装使用的配管。配管的流体有以给排水为首的各种液体、蒸汽和氧气等气体、粉体。工厂配管有时会流过对人体有危险的流体，所以不允许从法兰和焊接部等处流出。此外，还会在配管路径上安装用于输送流体的泵、电机、压力计、阀门等部件和设备，因此必须考虑振动、温度、压力等影响。出于以上原因，与自来水、空调、卫生设备等的配管不同，工厂配管的施工必须具备高度的技术和施工精度，要求各设备具有较高的加工精度。

工厂配管的构成部件

配管的功能是将流体从一处输送至另一处。因此，由以下要素构成。

管接头

A：长弯头　B：T形管　C：异径管　D：法兰　E：弯管　F：短弯头

管

G：管

阀门

H：球心阀　I：隔离阀　J：调节阀

吊架、支架

K：可变支架　L：导轨　N：可变吊架

管接头: 管接头是用于使配管按照预设路径穿过的部件。有改变管尺寸的异径管、改变管方向的弯头、使流体汇合/分支的T形管、四通管等，当希望缓慢改变方向时，使用名为“弯管”的管接头。
管: 管由各种材料制作而成，对于在大量工厂配管中使用的钢管，口径和厚度都是固定的。口径被称为“外径尺寸（名义直径）”，以毫米为单位的管叫做“A管”，以英寸为单位的管叫做“B管”。
阀门: 阀门是开闭管或调节流量的部件。有隔离阀（闸门阀）、球心阀（截止阀）、蝶阀、球阀等。
法兰: 法兰是用于连接管、管接头、阀门等的部件。法兰接头通过螺栓来紧固并连接各法兰。法兰间有垫圈，法兰与法兰的间隙用垫圈进行密封。

工厂配管部件尺寸测量的必要性

工厂配管中的部件都非常重要，不管哪一个部件发生异常都会造成重大事故。法兰在其中并不是显眼的部件，但在工厂配管的各部分使用数量很多，尺寸和形状稍有误差，就会造成安装误差，导致流体流出。下面将说明工厂配管的普通法兰、弯管尺寸测量的必要性和理由。

法兰

法兰通过垫圈夹住各部件，将部件彼此接合，获得气密性。因为拆分和连接很简单，所以拥有便于维护的优点，工厂配管中使用了大量法兰。
但是，虽然法兰拆分简单，但是缺点是容易发生泄漏。特别当形状和尺寸精度较低时，会造成流体流出。例如，当法兰座出现应变或螺栓孔位置偏移时，垫圈受力不均匀，无法实现设计中要求的气密性。另外，如果法兰面对于轴方向的角度不符合设计要求，不仅会安装困难，还无法将配管装在设计的路径上。
出于以上原因，法兰的形状和尺寸，特别是承受压力高的部分，要求具有高精度。

弯管

弯管用于平稳地改变流体方向。弯曲半径大于弯头，约为管口径的3至5倍，具有能够减小流体阻力进行输送的特点。弯曲加工是利用高频感应加热进行的，若弯曲角度精度较低，与其它管或管接头连接会变得困难。特别在通过焊接接头连接时，接头的嵌合要求具有较高的尺寸精度，因此弯管的弯曲角度必须准确。

工厂配管部件的尺寸测量

将说明工厂配管部件的尺寸测量要点。

尺寸测量要点

工厂配管部件内极为重要的测量要点是法兰的尺寸和形状以及弯管的弯曲角度。
下面将说明这两个部件的尺寸测量要点。

法兰

在法兰的尺寸测量中，法兰间距离和法兰面对于法兰轴方向的直角度和平面度等均为重要的测量要点。
法兰面的直角度会影响配管的安装精度。特别当大口径法兰上连接长管时，稍有误差就会形成巨大的安装误差。而且，法兰夹住垫圈，通过螺栓将部件彼此接合。法兰上因螺栓而产生强力的紧固扭矩，通过该力按压垫圈，实现气密性。当法兰面有起伏等时，会无法充分地按压垫圈。如上所述，法兰的尺寸和形状误差会导致嵌合不良，造成流体泄漏等严重事故，因此需要仔细测量。

弯管

在弯管的尺寸测量中，弯曲部分的直径和管的弯曲角度是重要的测量要点。
弯管直径会影响流体阻力。弯管是通过高频加热线圈加热管，减小屈服应力，同时进行弯曲加工。此时，若管身变形为扁平状，流体阻力会增大，从而引起各种问题。而且当弯曲角度的精度较低时，无法将配管安装在正确的路径上。在大规模的工厂配管中，这会导致重大安装问题。出于以上原因，弯管弯曲部分的直径和弯曲角度的误差必须严格测量并检查，以免造成安装问题或安装后的事故。

工厂配管部件尺寸测量的难题和解决方法

在工厂配管中，要制作实物配作的配管连接工序（配作工序）中的配作管，需要花费大量工时。配作管的制作流程是：采集尺寸（现场）⇒预制作（管工厂）⇒安装确认（现场）⇒ 正式制作（管工厂）⇒ 安装（现场）。这就意味着需要在安装现场和管工厂之间频繁传递信息和实物。此外，在尺寸检查中，除长度和高度等以外，还必须考虑法兰面的倾斜、螺栓孔的位置对齐等，所以需要人员具备熟练的专业技术，如三维空间里的尺寸测量等。在此工序中，如果尺寸和形状有异常，需要重复执行从采集尺寸开始的步骤，对整体建造工序有巨大影响。因此，配管连接工序中的尺寸测量效率提升一直都是个难题。
进行这些测量时通常采用千分表、卷尺、大尺寸游标卡尺、直角规等手动工具。如果要求三坐标管理项目和以微米为单位的精度，则使用龙门式三坐标测量仪。使用手动工具可在现场轻松测量，但是超过1 m的大型配管部件需要2至3人共同测量，非常麻烦。用龙门式三坐标测量仪测量时，必须将产品从生产现场搬运至测量室，安装在测量仪上。搬运和安装耗费大量工时，无法在有需要的时间、场所测量，成为一大难题。

为了解决这些问题，越来越多的人开始采用新款三坐标测量仪。采用888集团电子游戏官方网站大范围三坐标测量仪“WM系列”，单人也能通过无线探头，以高精度测量大型配管部件的尺寸。在测量范围内，可自由接近工件的深处部位，只需探头接触的简单操作即可测量。此外，因为可以随身携带，所以在生产现场和安装现场均可在有需要的时间、场所测量。与手动工具相比，测量值无偏差，实现定量测量。

法兰内径、面间尺寸、面角度、倾斜的测量

大型法兰的外径超过1.8 m，宽度3 m，重量可达4 t左右。即使尺寸大，也常常要求具有高水平的测量精度，内径、面间尺寸、面角度、倾斜等对接合部分的强度有很大影响，需要正确的尺寸管理。
如果要用千分表或卷尺进行尺寸测量，至少需要2名作业人员，每次进行测量得到的值不尽相同，难以进行准确测量。面角度和倾斜的精度以往用直角规或龙门式三坐标测量仪来测量。但是，龙门式三坐标测量仪的测量存在很多问题，如必须将法兰移动至测量室、在加工机上装卸等十分耗费工时等。而且，在一边确认完成精度一边实施进一步加工时，从加工机拆下后再测量的方式并不理想，希望能在安装于加工机的状态下进行尺寸测量。因此，在测量大型法兰的尺寸时，理想的三坐标测量仪应该紧凑不占地且可以自由移动，并在加工机上实施大范围测量。
采用“WM系列”，即使是大型法兰，也无需从加工机取下，可当场进行测量。单人也能轻松测量法兰的内径、面间尺寸、面角度、倾斜等，所以不仅能保证最终的完成尺寸，还有助于制造过程中进一步提升加工精度的作业的高效化。而且，将从3D CAD文件读取的形状与测量目标物的形状进行比较测量，还可以将测量结果作为CAD数据输出。

法兰密封面的平面度、螺丝孔间距、PCD的测量

法兰密封面的精度通过测量平面度来确认。法兰与其它部件接合的螺丝孔间距、PCD的精度，对接合部分的强度有很大影响，需要正确的尺寸管理。
密封面的平面度通过用卷尺、大尺寸游标卡尺测量多个位置来确认。但是采用该方法时，如果未进行测量的位置有尺寸不良，可能会错过不良，不能说是正确无误的检查。而且螺丝孔间距和PCD的测量位置较多，使用手动工具至少需要2人进行长时间作业。
采用“WM系列”，只需将无线探头接触要测量的面，就能简单地得出平面度，高低差可通过彩色图像显示功能，从视觉上确认。此外，除单纯的直线距离外，还可测量对角尺寸、面的角度等立体尺寸。

弯管的弯曲角度、位置坐标测量

相对于以成型件为主的弯头，弯管是通过将管逐根弯曲来制作的。所以需要检查弯曲角度，以及截面是否变形为扁平状等。另外，相对于直管部分较短的弯头，弯管有较长的直管部分，需要检查直管部分的长度。尺寸检查通常由多人使用卷尺、大尺寸游标卡尺来测量，角度检查则用手动工具、水准仪、角度仪等测量管的倾斜并计算弯曲角度，或者根据接头部的管顶、管底、左右接头间隔和高低差以及管的内径计算得出。但是，使用卷尺或大尺寸游标卡尺等手动工具时，测量值会随着接触位置而变化，所以作业人员不同会令测量值不可避免地发生偏差。而且还难以测量虚拟距离和三坐标尺寸。
采用“WM系列”，只需将探头接触测量点，单人也能进行定量测量。不仅是直管部分的长度，弯曲角度以及因弯曲加工而造成的截面变形也只需探头接触就能完成测量。可测量三维位置坐标。此外，还可以快速确认公差值相对于设计值的判定。