機組軸線檢測方案探討

王東玉

（中冶集團武漢勘察研究院有限公司，湖北 武漢 430080）

在工業檢測中，對于圓輥形機組，為了以后檢測的需要，會在機組一側通視區域布設檢測點，方便以后檢測調試設備，對于機組中心線上已知點彼此不通視的情況，提供了一種可行性方法用于機組檢測點的布設。

1 項目情況

某公司4×25500kVA礦熱爐鎳合金冶煉項目正進行最后的機組調試工作，為滿足對機組軸線檢測以及后續調試、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礦熱爐鎳合金冶煉項目進行測量。在整個項目中，甲方要求以回轉窯的中心線向一側引出4點埋設標識，能形成直線觀測，但是由于甲方提供的回轉窯中心線上已知點彼此不通視，用儀器直接精確投點比較困難，實際情況見圖1。

2 項目方法

2.1 中心標志埋設

每條回轉窯在托輪基礎及大齒圈埋設中心標點共4個，此4個點均以窯的中心線向東側引出能形成直線觀測，回轉窯中心標志點號以回轉窯號為基礎，編為H1—10、H1—20、H1—30、H1—50。

2.2 中心標志引測投點

（1）概略定點。根據設備安裝方交接給的中心線上點，通過鋼卷尺向一側精確量出相同距離，進行埋設標石的投點工作，然后在投點的位置鉆孔埋設中心標板。所有標板埋設完以后，先用黑色記號筆在每個標板中心定點，作為臨時的中心標志點。

圖2 機組軸線與定位點關系示意圖

（2）布設控制網。因為機組軸線上的點之間彼此不通視，我們采用了通過布設小型控制網，聯測同一機組上的軸線點與標板上的中心點，求出點之間的相對關系，展點在CAD圖上。

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

（4）精度評定。對精確定位的中心標板點，與機組軸線點進行測角、測距聯測。評定精度，如圖2。

2.3 中心標志測量

以中心標志附近的一級施工控制點為起算點，聯測中心標志點。主要技術要求按照一級施工控制網的技術指標。對于距離小于100m的邊長，距離觀測只要保證往返測距差不大于2mm，往返相對誤差可以不作要求，同樣滿足測量精度需要。

表1

表2 坐標成果反算邊長與檢查邊長比較表

表3 坐標成果反算角度與檢查角度比較表

3 擬合方程的求取

由于設備安裝方點位交接的誤差，以及設備安裝方機組軸線定點精度的誤差和測量的誤差，最終會發現機組軸線上的點 H1—11、H1—12、H1—21、H1—22……H1—51、H1—52沒有準確的在一條直線上。交接的機組軸線測量結果應該在一條直線上，因此需要通過線性擬合函數求出機組軸線的準確方程。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。

因為y=ax+b，所以Q=∑(axi+b-yi)2

根據最小二乘原理，為使Q有最小值，應滿足下式：

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算出線性擬合方程，擬合的已知點選取不同，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 精度評定

為了檢查投點以及測量的精度，需要對所投中心標板點進行測角測距檢查。由于相鄰的觀測點之間距離很短，如果嚴格按照工程測量規范要求測角精度很難達到技術要求，這時通過計算發現，對于超短邊長，計算角度相對精度（角度相對精度，單位mm；CAD圖上反算角度與實測角度差值，單位s），雖然可能角度偏差較大，但是由于邊長很短，角度測量的相對精度仍然滿足工程需要。坐標成果反算比較如表2、3。

5 結語

通過數據實例驗證發現，運用此方法可以很好的布設機組軸線檢測標板點，為后續設備檢測提供依據，檢測點的布設精度符合工程設備檢測的需要。