淺談在機(jī)械設(shè)備安裝工程中測量技術(shù)的運(yùn)用

胡偉山

(中國十九冶集團(tuán)有限公司，四川成都 610031)

在工程施工中，測量技術(shù)被廣泛的運(yùn)用，特別是土木工程中測量工作更是復(fù)雜，需要特別專業(yè)技術(shù)才能將一個(gè)復(fù)雜的土木工程完成。在設(shè)備安裝工程中，測量手段的合理使用，一方面能大大縮短施工工期，提高工程施工質(zhì)量;另一方面合理的測量手段能夠降低工程成本。本文所談的只是涉及到機(jī)械設(shè)備安裝的幾種測量技術(shù)。

在機(jī)械設(shè)備安裝工程中，涉及最多而必須做的工作有兩方面:一是設(shè)備安裝位置控制;二是設(shè)備標(biāo)高位置控制。這兩方面的測量工作應(yīng)在整個(gè)工程的測量控制網(wǎng)中由土建單位向設(shè)備安裝單位移交。測量基準(zhǔn)線以及高程控制點(diǎn)，一般來說，測量基準(zhǔn)線和高程控制點(diǎn)一條生產(chǎn)線只提供一組。設(shè)備安裝單位將對移交的這些點(diǎn)線，根據(jù)工藝需求進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝工藝需要除基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)高程點(diǎn)外還要設(shè)置許多的輔助測量基準(zhǔn)線。這在設(shè)備安裝工程中以及今后的設(shè)備維護(hù)檢修具有十分重要的意義。下面筆者通過兩個(gè)工程實(shí)例介紹設(shè)備安裝工程中設(shè)立輔助基準(zhǔn)的方法及必要性。

1 攀鋼1220 mm 冷軋薄板酸軋聯(lián)機(jī)工程

該工程是分兩步進(jìn)行施工的。在冷軋廠一期建設(shè)中，酸洗線和軋機(jī)線是兩條獨(dú)立的生產(chǎn)線，由酸洗線生產(chǎn)出酸洗卷后再由軋機(jī)的開卷裝置進(jìn)行開卷、軋制;在冷軋二期建設(shè)時(shí)，需要將兩條生產(chǎn)線聯(lián)接起來，實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制的功能。因此對用戶的需求，設(shè)備安裝單位的測量控制必需將兩條線統(tǒng)一考慮，建立統(tǒng)一的基準(zhǔn)線和高程控制點(diǎn)。安裝基點(diǎn)的設(shè)立，最好是能沿生產(chǎn)線本身的中心線進(jìn)行設(shè)立，如圖1。

圖1 安裝中心基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)示意

按照圖1 能使測量的誤差最大限度地減小，較好地保證設(shè)備安裝精度。但是工藝生產(chǎn)線設(shè)備安裝完成后，事先埋設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)往往容易被所安裝設(shè)備覆蓋、阻擋，造成復(fù)測時(shí)測量儀器不能通視，從而容易造成大的測量誤差。針對這種情況，我們在進(jìn)行中心標(biāo)板埋設(shè)時(shí)，另外作了一條輔助中心線如圖2。

圖2 輔助中心線設(shè)置示意

輔助中心線設(shè)立的原則:(1)與工藝生產(chǎn)線相互平行;(2)與工藝生產(chǎn)線的距離L 的確定是根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況能保證測量儀器能夠通視的原則進(jìn)行。對酸洗工藝線和軋制線我們都采取相同的設(shè)置方法，在工程施工中的基準(zhǔn)線得到了很好的保留，為二期工程中的測量工作提供了很好基礎(chǔ)，保證測量基準(zhǔn)的一致性和準(zhǔn)確性。

2 連鑄生產(chǎn)線設(shè)備安裝測量工作

對于連鑄生產(chǎn)工藝線，它與其他生產(chǎn)工藝線有著不同的施工工藝特點(diǎn)，它的工藝設(shè)備布置由于其生產(chǎn)工藝而具有其獨(dú)特性。它的設(shè)備是呈立體交叉布置，在設(shè)置中心標(biāo)板和標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)我們就必須按照它的設(shè)備布置特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，它的設(shè)置方法見圖3。

(1)縱向基準(zhǔn)線設(shè)與冷卻室和連鑄機(jī)中心平行;

(2)縱向基準(zhǔn)線即每臺(tái)連鑄機(jī)的中心線;

(3)橫向基準(zhǔn)線即拉矯機(jī)切點(diǎn)輥的軸線;

(4)橫向基準(zhǔn)線即鑄流外弧面與鉛垂的相切線與橫向基準(zhǔn)線平行其水平距離等于鑄流半徑R，極限偏差為0.5 mm;

(5)橫向基準(zhǔn)線即輸送輥道起始輥軸線，其設(shè)置部位:①在拉矯機(jī)第一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥傳動(dòng)裝置側(cè)的基礎(chǔ)表面內(nèi)埋設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn);②在連鑄機(jī)各層平臺(tái)基礎(chǔ)表面內(nèi)埋設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn);③澆筑平臺(tái)上埋設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn);④在輸出輥道，鑄坯切割區(qū)域內(nèi)埋設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。但是基準(zhǔn)點(diǎn)線都應(yīng)以連鑄機(jī)的外弧基準(zhǔn)線作為基準(zhǔn)進(jìn)行測設(shè)。

圖3 連鑄機(jī)扇形段中心線基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置示意

前文主要舉例說明了在設(shè)備安裝中如何設(shè)置測量基準(zhǔn)點(diǎn)，建立合理的測量控制網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備安裝的測量工作。在實(shí)際的施工過程中，我們還需要根據(jù)設(shè)備本身的安裝精度要求選擇測量儀器以及測量方法，這是設(shè)備安裝工程中測量基準(zhǔn)線是重要環(huán)節(jié)。我們經(jīng)常遇到測量設(shè)備水平度、設(shè)備鉛垂度、設(shè)備標(biāo)高、設(shè)備垂直度、傾斜度、同軸度、直線度、平行度、撓性轉(zhuǎn)子同軸度、徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)、大型設(shè)備圓跳動(dòng)，應(yīng)該說測量基準(zhǔn)線標(biāo)高控制點(diǎn)的確定是設(shè)備安裝工程中的宏觀測量工作。而上面所述的一些測量工作則是設(shè)備安裝工作的微觀測量工作，它對設(shè)備安裝精度同樣有著重要的意義。在長期的施工中，結(jié)合安裝設(shè)備的特點(diǎn)，我們采取了以下幾種測設(shè)方法，較大地提高設(shè)備安裝的精度，縮短了施工工期。

2.1 利用水準(zhǔn)儀測設(shè)設(shè)備標(biāo)高及水平度

在山東泰山鋼鐵公司950 mm 熱軋工程施工中，對軋機(jī)機(jī)架牌坊及底座的安裝找正，我們大量借助水平儀及經(jīng)緯儀對設(shè)備進(jìn)行找正，利用精密水準(zhǔn)儀配銦鋼尺測量設(shè)備標(biāo)高和水平度，具體方法是:①按被測檢物水平精度要求，選擇相應(yīng)測量精度的水準(zhǔn)儀及標(biāo)尺，水準(zhǔn)儀及普通標(biāo)尺可測量水平精度為1.0/1000 mm，精密水準(zhǔn)儀和配銦鋼尺可測量水平精度為0.1/1000 mm;②用水準(zhǔn)儀測量水平度時(shí)，兩個(gè)相鄰點(diǎn)間的距離需度量準(zhǔn)確。圖4 是測量軋機(jī)軋座縱向和橫向水平度的方法示意圖。1 點(diǎn)和6 點(diǎn)、2 點(diǎn)和5 點(diǎn)、3 點(diǎn)和4 點(diǎn)間兩測點(diǎn)的高程差，表示軌座的橫向水平度;1 點(diǎn)和2 點(diǎn)、2 點(diǎn)和3點(diǎn)、4 點(diǎn)和5 點(diǎn)、5 點(diǎn)和6 點(diǎn)間兩測點(diǎn)的高程差表示底座的縱向水平度。

每個(gè)底座的1、2、3、4、5、6 共6個(gè)測點(diǎn)的高程標(biāo)高值之差，即是兩軌座的相對標(biāo)高。

圖4 軋機(jī)底座標(biāo)高測量示意

2.2 經(jīng)緯儀測量軋機(jī)機(jī)架中心及垂直度

熱板軋機(jī)一般為連軋機(jī)組，機(jī)架的中心安裝偏差應(yīng)當(dāng)控制相當(dāng)小的范圍內(nèi)，利用經(jīng)緯儀能夠較好地解決這一問題(見圖5)，其具體測設(shè)方法是:

圖5 軋機(jī)牌坊窗口測量示意

(1)將內(nèi)徑千分尺安裝在磁力座上(將磁力座按內(nèi)徑千分尺的尺寸加工內(nèi)孔并攻絲)并將其吸附于機(jī)架上。

(2)利用經(jīng)緯儀讀出外徑千分尺的數(shù)值L1。

(3)將經(jīng)緯儀架設(shè)在軋機(jī)中心位置上。

(4)置于機(jī)架另一側(cè)，并用經(jīng)緯儀讀出數(shù)值L2，并將兩數(shù)值進(jìn)行比較，其偏差值應(yīng)為0，若L2＞L1，則機(jī)架應(yīng)向L1方向移動(dòng)，反復(fù)調(diào)整機(jī)架，最終使L2=L1。

采用這種方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是利用經(jīng)緯儀測量節(jié)省頻繁掛線的工作量;二是消除 了由于掛線而帶來的誤差，特別消除了由于風(fēng)或者其他外力對測量工作的影響;三是能夠在測量中心的同時(shí)測量機(jī)架的垂直度。

(5)將磁力表座分別置于機(jī)架偏上的位置測得數(shù)值Lt，然后將磁力座置于機(jī)架偏下位置測得一數(shù)據(jù)Lb，并準(zhǔn)確度量兩測點(diǎn)之間的距離L，則我們即可獲得機(jī)架垂直度的數(shù)據(jù)|Lt－Lb|/L。在調(diào)整機(jī)架垂直度時(shí)可根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，這樣的測設(shè)精度可達(dá)到0.02/1000 mm，能滿足軋機(jī)機(jī)架高精度的安裝要求，需要特別指出的是在測量過程中所有數(shù)據(jù)只是一個(gè)相對值，不需要測出其絕對值。

2.3 利用水準(zhǔn)儀測量設(shè)備傾斜度

在傾斜狀態(tài)的設(shè)備安裝(如回轉(zhuǎn)窯、螺旋分級(jí)機(jī)、帶式運(yùn)輸機(jī)等)中，安裝時(shí)要求準(zhǔn)確地測量其傾斜度。測量設(shè)備傾斜度常用拉鋼絲測量法、框式水平儀測量法、水準(zhǔn)儀測量法、激光經(jīng)緯儀測量法等。在攀鋼球團(tuán)礦回轉(zhuǎn)窯的施工中我們運(yùn)用經(jīng)緯儀測量方法測量回轉(zhuǎn)窯的傾斜度，很好地保證了施工質(zhì)量(圖6)。

圖6 回轉(zhuǎn)窯安裝示意

經(jīng)過分析回轉(zhuǎn)窯的安裝精度，主要應(yīng)該體現(xiàn)在對三組托輪的安裝上(圖6)，因此保證三組托輪的安裝位置則保證整個(gè)回轉(zhuǎn)窯的安裝尺寸。由于托輪工作面為一圓弧面且必須安裝呈一定傾斜角度，要完成測量工作非常困難，因此在設(shè)備制造時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)一配套的測量專用模塊。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見圖7 及圖8，在測量時(shí)三個(gè)不同的托輪處必須同一測量模塊，以保證測量數(shù)據(jù)的一致性，測量前可以分別計(jì)算各個(gè)托輥加上模塊的理想尺寸，然后按此尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

圖7 斜面規(guī)示意

圖8 水準(zhǔn)儀測量托輪傾斜度示意

經(jīng)過用這一方法安裝了托輥后，將回轉(zhuǎn)窯筒體安裝上去，通過對托輪和托圈的接觸情況的檢查，接觸面積達(dá)95%以上，證明了這一安裝方法的正確性。

2.4 利用百分表測量設(shè)備同軸度

在機(jī)械設(shè)備的安裝過程中，傳動(dòng)裝置的安裝是一個(gè)重要內(nèi)容，而對傳動(dòng)設(shè)備而言，同軸度是設(shè)備安裝重要技術(shù)指標(biāo)。我們在設(shè)備安裝普遍采用百分表測量方法，它有著測量精度較高，可以排除設(shè)備本身制造誤差影響。施工中對重要設(shè)備的同軸度，一般采用三表法測量聯(lián)軸器。該方法具有:①可以消除軸向竄動(dòng)對測量數(shù)據(jù)的影響;②對于分段機(jī)組，軸兩端的中心位移變化量基本相同。冷態(tài)對中找正要求各軸測量水平時(shí)，用三表法找正可獲得較高的對中精度。

在山東泰鋼950 mm 熱軋工程施工中對六臺(tái)軋機(jī)主體傳動(dòng)裝置在聯(lián)軸器找正，我們根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸，制作了專用工具，如圖9 示。

圖9 聯(lián)軸器找正測量示意

(1)百分表測量同一直徑兩端軸向間隙，百分表測量徑向間隙。

(2)以P 點(diǎn)對正Q 點(diǎn)使兩半聯(lián)軸器以相同方向一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)90°測量并記錄數(shù)據(jù)，使測得數(shù)據(jù)如圖10 示。

圖10 找正數(shù)據(jù)記錄示意

(3)對所測得數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，將聯(lián)軸器向前轉(zhuǎn)，核對各位置的測量數(shù)據(jù)值有無變化。

(4)列公式計(jì)算聯(lián)軸器心、徑向位移和兩軸線傾斜度。

式中:a1～a4為徑向間隙;ax為測量處兩軸心在x～x 方向徑向位移;ay為測量處兩軸心在y～y 方向徑向位移;a為測量處兩軸心實(shí)際位移。

按照上述的方法實(shí)測兩軸心徑向位移a，兩軸線傾斜角θ，如在規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，則認(rèn)為符合要求，否則需要對聯(lián)軸器進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法主要通過增減電機(jī)側(cè)的調(diào)整墊片相應(yīng)升高或降低設(shè)備標(biāo)高，或者平移聯(lián)軸器中心線，使其從動(dòng)機(jī)構(gòu)對中。在本工程中我們通過技術(shù)人員的測量計(jì)算確定增減墊片的厚度或設(shè)備軸動(dòng)量，其計(jì)算方法在其它專業(yè)書籍中有介紹此處不作闡述。

由于機(jī)械設(shè)備形狀千差萬別，重量大小相差懸殊，安裝精度要求迥然不同，因此在具體安裝機(jī)械設(shè)備時(shí)應(yīng)靈活選擇合適的測量方法和檢查方法。同一項(xiàng)安裝精度測量也會(huì)因測量儀器和量具的不同，而選擇不同的測量方法，還應(yīng)該結(jié)合安裝者的操作習(xí)慣及經(jīng)濟(jì)合理性來選擇測量和檢查方法。

［1］GB 50026－2007 工程測量規(guī)范［S］

［2］GB/T12897－2006 國家一二等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］

［3］GB/T 12898－2009 國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］

［4］GB 50231－2009 機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范［S］

［5］GB50403－2007 煉鋼機(jī)械設(shè)備工程安裝驗(yàn)收規(guī)范［S］

［6］GB 50386－2006 軋機(jī)機(jī)械設(shè)備工程安裝驗(yàn)收規(guī)范［S］

［7］GB 50551－2010 球團(tuán)機(jī)械設(shè)備安裝工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］

［8］JC/T 333－2006 水泥工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯［S］

［9］樊兆馥.機(jī)械設(shè)備安裝工程手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004