全站仪在水煤浆气化炉同轴度测量方面的应用_张志敏.pdf
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1、问题与对策-12-中国化工装备全站仪在水煤浆气化炉同轴度测量方面的应用张志敏 忽俊成 齐澍文 冯尔珺 王志刚 胡萍(兰州兰石重型装备股份有限公司,兰州 730314)摘 要:本文提出了一种使用全站仪测量水煤浆气化炉同轴度的方法,可对设备全长范围任意内径截面进行数据采集,借助三维建模软件直接测量得到偏差结果,相较常规检测极大的提高了检测效率及检测精度。关键词:气化炉 同轴度 测量 全站仪 拟合圆心 三维建模0 引言全站型电子速测仪简称全站仪,是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统,该仪器在一个测站点能快速精确的进行多处三维坐标测量、数据采集、处理和存储等工作,广泛
2、用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域5。压力容器设备因非标元件多、元件多采用非机加工成型制造,设备制造时通常采用常规检测方法即可满足要求。随着近年来精细化工产业的发展,压力容器设备要求的检测精度愈发严苛,以水煤浆气化炉为例,该设备是煤气化装置的核心设备,炉体同轴度要求严苛,常规检测已无法满足设备制造检测需求。目前各压力容器制造厂普遍使用测微准直望远镜进行同轴度的测量,但是因板卷筒体椭圆度的存在,同一截面处直径大小不一,圆心很难定位,多数情况下只能以加工件截面圆心为测量点,导致测量结果不全面。本文提出一种使用全站仪测量水煤浆气化炉同轴度的方法,通过对设备全长范围任意内径截面
3、进行数据采集,每个截面得到一组(x,y,z)空间坐标点,借助空间圆心拟合软件及三维建模软件,将所测得的截面圆心点直观的绘制在三维空间中,直接测量获得设备同轴度偏差,使测量更加简单迅捷、结果更加全面可靠。本文将从测量方法、数据处理及偏差调整等方面进行阐述。1 测量应用1.1 测量应用设备及技术参数测量应用设备选择气化炉上部气化室壳体,即炉体,设备规格及外形见表1、图1。气化炉安表 1 设备参数设备名称设计压力设计温度主体材料设备规格气化炉5.15MPa425SA387 Gr11 CL23880mm25米图 1 设备简图问题与对策-13-中国化工装备装就位后,炉体内部需砌筑耐火砖,因此,设备同轴度
4、的形位偏差直接影响砌筑工作及设备运行质量。设备炉体同轴度要求如下:1)顶部法兰中心线与壳体中心线偏差不大于3mm;2)气化室壳体中心线偏差6mm。1.2 测量仪器及参数测量仪器选择莱卡TZ05全站仪,如图2,仪器测量参数如表2。表 2 全站仪测量参数角度测量精度2无棱镜距离测量精度2mm+2ppm望远镜调焦范围1.55m至无穷远图 2 TZ05全站仪1.3 测量方法及步骤1.3.1 数据采集全站仪测量的每个坐标数据为一个(x,y,z)的空间点坐标,在气化室壳体内部选取5个圆形截面,分别用A、B、C、D、E表示,A、B两个截面位于整体机加工的部件上;C和D截面选取在筒体等分线处,将筒体三等分;E
5、截面位于顶法兰底部,如图3。每个截面沿圆周测量24个空间点坐标,分别用A1-A24、B1-B24、C1-C24、D1-D24、E1-E24表示,如表3(以B截面为例),使用全站仪一次将5个截面各24点数据采集完毕,测量时如果因结构限制需要移动全站仪,可使用全站仪“换站”功能,确保测量无盲区,如图4、图5。图 3 A、B、C、D、E五个截面测量部位示意图表 3 B1-B24测量数据(数据单位:米)点号X轴y轴z轴点号x轴y轴z轴1800.8147943.1424999.63313801.0297942.90061003.48352800.4186943.5136999.809414801.485
6、5942.51731003.39083800.1138943.74631000.059915801.8418942.28571003.19784799.8936943.94281000.369216802.1813941.9381002.77545799.6796944.11321000.861917802.3961941.77641002.34656799.6136944.20191001.293618802.4866941.67691001.94087799.6197944.22671001.670119802.5076941.64271001.44778799.6646944.18110
7、02.053420802.4442941.71071000.94489799.7745944.081002.435821802.2837941.86131000.485410799.9848943.82271002.891522802.0483942.0651000.118111800.3083943.6291003.191223801.6442942.3828999.778512800.7876943.16731003.449624801.3322942.6923999.6397问题与对策-14-中国化工装备图 4 截面4(D1-D24)测量图 5 截面5(E1-E24)测量1.3.2 标定
8、测量方向壳体内径数据采集完毕后,再采集设备0、90、180、270四个方位的空间点坐标,以便于后期偏心方向的确定。1.3.3 数据处理1.3.3.1 修改原始数据文件格式全站仪测量数据文件格式为.TXT,需将后缀更改为.CSV格式,使用EXCEL表格打开。1.3.3.2 计算拟合圆心及半径由文献2中拟合圆心公式可计算得出截面测量点A1-A24、B1-B24、C1-C24、D1-D24、E1-E24的圆心空间坐标(x0,y0,z0)及拟合半径R,分别为(A0,RA)、(B0,RB)、(C0,RC)、(D0,RD)、(E0,RE),以表3 数据为例,得到圆心坐标为(801.0578,942.929
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