機(jī)組軸線檢測方案探討

王東玉

（中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司，湖北 武漢 430080）

在工業(yè)檢測中，對(duì)于圓輥形機(jī)組，為了以后檢測的需要，會(huì)在機(jī)組一側(cè)通視區(qū)域布設(shè)檢測點(diǎn)，方便以后檢測調(diào)試設(shè)備，對(duì)于機(jī)組中心線上已知點(diǎn)彼此不通視的情況，提供了一種可行性方法用于機(jī)組檢測點(diǎn)的布設(shè)。

1 項(xiàng)目情況

某公司4×25500kVA礦熱爐鎳合金冶煉項(xiàng)目正進(jìn)行最后的機(jī)組調(diào)試工作，為滿足對(duì)機(jī)組軸線檢測以及后續(xù)調(diào)試、維修的需要，該公司工程管理部特委托某勘察研究院有限公司對(duì)礦熱爐鎳合金冶煉項(xiàng)目進(jìn)行測量。在整個(gè)項(xiàng)目中，甲方要求以回轉(zhuǎn)窯的中心線向一側(cè)引出4點(diǎn)埋設(shè)標(biāo)識(shí)，能形成直線觀測，但是由于甲方提供的回轉(zhuǎn)窯中心線上已知點(diǎn)彼此不通視，用儀器直接精確投點(diǎn)比較困難，實(shí)際情況見圖1。

2 項(xiàng)目方法

2.1 中心標(biāo)志埋設(shè)

每條回轉(zhuǎn)窯在托輪基礎(chǔ)及大齒圈埋設(shè)中心標(biāo)點(diǎn)共4個(gè)，此4個(gè)點(diǎn)均以窯的中心線向東側(cè)引出能形成直線觀測，回轉(zhuǎn)窯中心標(biāo)志點(diǎn)號(hào)以回轉(zhuǎn)窯號(hào)為基礎(chǔ)，編為H1—10、H1—20、H1—30、H1—50。

2.2 中心標(biāo)志引測投點(diǎn)

（1）概略定點(diǎn)。根據(jù)設(shè)備安裝方交接給的中心線上點(diǎn)，通過鋼卷尺向一側(cè)精確量出相同距離，進(jìn)行埋設(shè)標(biāo)石的投點(diǎn)工作，然后在投點(diǎn)的位置鉆孔埋設(shè)中心標(biāo)板。所有標(biāo)板埋設(shè)完以后，先用黑色記號(hào)筆在每個(gè)標(biāo)板中心定點(diǎn)，作為臨時(shí)的中心標(biāo)志點(diǎn)。

圖2 機(jī)組軸線與定位點(diǎn)關(guān)系示意圖

（2）布設(shè)控制網(wǎng)。因?yàn)闄C(jī)組軸線上的點(diǎn)之間彼此不通視，我們采用了通過布設(shè)小型控制網(wǎng)，聯(lián)測同一機(jī)組上的軸線點(diǎn)與標(biāo)板上的中心點(diǎn)，求出點(diǎn)之間的相對(duì)關(guān)系，展點(diǎn)在CAD圖上。

（3）精確定位檢修標(biāo)板中心點(diǎn)。通過測量的機(jī)組軸線點(diǎn)坐標(biāo)擬合出機(jī)組的軸線L1，然后將擬合的機(jī)組軸線向東平移一定距離，得到需要投點(diǎn)的中心標(biāo)板點(diǎn)所在的直線L2，根據(jù)所測臨時(shí)中心標(biāo)志點(diǎn)與機(jī)組平移后直線L2之間的距離，將中心標(biāo)志點(diǎn)改點(diǎn)到L2上，然后打孔，精確定點(diǎn)。

（4）精度評(píng)定。對(duì)精確定位的中心標(biāo)板點(diǎn)，與機(jī)組軸線點(diǎn)進(jìn)行測角、測距聯(lián)測。評(píng)定精度，如圖2。

2.3 中心標(biāo)志測量

以中心標(biāo)志附近的一級(jí)施工控制點(diǎn)為起算點(diǎn)，聯(lián)測中心標(biāo)志點(diǎn)。主要技術(shù)要求按照一級(jí)施工控制網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于距離小于100m的邊長，距離觀測只要保證往返測距差不大于2mm，往返相對(duì)誤差可以不作要求，同樣滿足測量精度需要。

表1

表2 坐標(biāo)成果反算邊長與檢查邊長比較表

表3 坐標(biāo)成果反算角度與檢查角度比較表

3 擬合方程的求取

由于設(shè)備安裝方點(diǎn)位交接的誤差，以及設(shè)備安裝方機(jī)組軸線定點(diǎn)精度的誤差和測量的誤差，最終會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)組軸線上的點(diǎn) H1—11、H1—12、H1—21、H1—22……H1—51、H1—52沒有準(zhǔn)確的在一條直線上。交接的機(jī)組軸線測量結(jié)果應(yīng)該在一條直線上，因此需要通過線性擬合函數(shù)求出機(jī)組軸線的準(zhǔn)確方程。通過最小二乘法擬合出一次線性曲線y=ax+b，要保證觀測值與擬合曲線值誤差的平方和為最小。

yi y0 y1 y2 y3 y4……觀測值。

yi^ y0^ y1^ y2^ y3^ y4^……擬合曲線值。

因?yàn)閥=ax+b，所以Q=∑(axi+b-yi)2

根據(jù)最小二乘原理，為使Q有最小值，應(yīng)滿足下式：

最后得到a∑xi2+b∑ xi=∑ xiyi，a∑ xi+bn=∑ yi，從而可以求出a、b值。通過編寫的小型程序可以計(jì)算出線性擬合方程，擬合的已知點(diǎn)選取不同，擬合的方案精度也不同，最終確定出最佳的擬合方案如表1。

4 精度評(píng)定

為了檢查投點(diǎn)以及測量的精度，需要對(duì)所投中心標(biāo)板點(diǎn)進(jìn)行測角測距檢查。由于相鄰的觀測點(diǎn)之間距離很短，如果嚴(yán)格按照工程測量規(guī)范要求測角精度很難達(dá)到技術(shù)要求，這時(shí)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對(duì)于超短邊長，計(jì)算角度相對(duì)精度（角度相對(duì)精度，單位mm；CAD圖上反算角度與實(shí)測角度差值，單位s），雖然可能角度偏差較大，但是由于邊長很短，角度測量的相對(duì)精度仍然滿足工程需要。坐標(biāo)成果反算比較如表2、3。

5 結(jié)語

通過數(shù)據(jù)實(shí)例驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用此方法可以很好的布設(shè)機(jī)組軸線檢測標(biāo)板點(diǎn)，為后續(xù)設(shè)備檢測提供依據(jù)，檢測點(diǎn)的布設(shè)精度符合工程設(shè)備檢測的需要。