基于caye法的水平度测量在机电设备安装中的应用

基于caye法的水平度测量在机电设备安装中的应用

1检测方法传统测量测量方法在安装和维护机电设备时，需要进行大量的测量和调整。测量结果的准确性直接关系到电站设备的安装和维护质量。其中经常涉及到的就是平面的水平度测量,如水轮机的联轴法兰面、主轴法兰的端面、座环安装面现场加工及底环安装过程中的调整等。传统的测量方法是应用水准仪测量一定数量测点的高程,找出局部最高、最低点,计算得出最高与最低点的高差作为底环的安装水平度误差。此种方法操作较简单,得到的是局部水平数据的比较分析,但因受仪器的限制和现场环境的影响,不仅测量结果的准确性很难保证,而且被测量点不一定能够真实全面地反映出底环平面的整体状况。另外,由于机械加工面不可避免地存在误差,尤其是大尺寸部件上的某些平面,局部的凹凸甚至波浪状的起伏是完全可能的,因此测量结果的准确性也常常受到平面加工误差的影响,用水准仪测量已不能满足要求。2绘制曲线的测量工具ALSTOM公司建议采用CAYERE法,即利用框式水平仪作为测量工具,自定义一条圆圈闭合线,对底环平面进行连续测量,所测数据用Excel软件进行计算,修正闭合误差并绘制曲线。通过现场实际应用并与常规水准仪测量方法进行比较,测量结果准确且重复性好。2.1水平测量,确定偏差CAYERE法适用于圆形闭合平面的水平测量,通过测量确定某一点相对于其他点的水平偏差。2个测量点之间的距离与测量用的水平仪的长度相同。2.2测量步骤2个相邻测点之间为一测站,测站数与圆圈所分的测点数相同。例如:测站1位于测点1和测点2之间,测站n位于测点n和测点1之间。2.2.1测量圆内按提供方向的为根据要测量部件的直径,确定测量圆的分布直径D′。将测量圆等分为n份,各测点在同一分布圆上且闭合,各等份长度等于所使用框式水平仪的长度。等份数n、分布圆直径D′与框式水平仪的长度L之间的关系为:L=D′×sin180°/n(1)按照向左的原则对测量点进行编号、测量,即如果测量者测量圆外按顺时针方向,则测量圆内按逆时针方向。首先检查测量用水平仪的灵敏度,200mm长的框式水平仪的灵敏度μ=0.02mm/m。用黑胶布将水平仪气泡的一半遮挡住,使读数在气泡的同一侧进行。这种单端读数的做法,可以避免由水平仪本身而产生的误差,如图1所示。将水平仪放在测点1、2之间,使遮挡部分在测量者的左侧,进行读数并记录为A2,如图2所示,A2=7。将水平仪旋转180°并重新放于测点1、2之间进行测量、读数,并记录为B2,如图3所示,B2=2。2.2.2各测点高差的计算在同一测站按照上述步骤测量2次,用以消除水平仪的固有误差。对于同一测点的2个测量值A2和B2,计算过程如下:测点2相对于测点1的高差:D2=D1+Lμ(A2-B2)/2(2)其中,D1=0mm。如果D2>0,则测点2高于测点1;如果D2<0,则测点2低于测点1。举例说明:A2=7,B2=2,L=0.2m,则D2=0.01mm。则可知测点2比测点1高0.01mm。2.2.3垫块在测量者的左、右如果水平仪气泡没有在可读数范围内,必须用一垫块(通常为塞尺)调整水平仪,从而使气泡在可读数范围内。记录调整垫片的厚度为C,如果垫块在测量者的左侧则记录C为负值,在测量者的右侧则记录C为正值。此种情况下测点2相对于测点1的高差为:D2=D1+Lμ(A2-B2)/2+C2(3)重复上述2.2.1中读数的步骤,进行其他点的测量,测量应闭合,则测点3相对于测点1的水平高差为:D3=D2+Lμ(A3-B3)/2+C3(4)测点n相对于测点1的水平高差为:Dn=Dn-1+Lμ(An-Bn)/2+Cn(5)2.2.4测试项目的正弦曲线修正根据上述测量结果绘制正弦曲线,然后将闭合误差分配到所有测点上。从理论上讲,测点n+1相对于测点1的水平差值应为0,如果测点n+1与测点1闭合误差太大时,应重新进行测量。分配误差按均匀累积计算,并在计算各点高差时将误差从每个测量点中扣除。分配完闭合误差后再重新绘制曲线。正常情况下,最终获得的一组数据应是闭合的,而且从理论上来讲,其展开曲线应为正弦曲线。但由于加工、测量、温度等各方面的影响,部分数据会偏离正弦曲线,因此需对测量数据进行正弦拟合计算,从而得到正确的正弦曲线。设经过修正后所得到的一组数据分别为:H1,H2,H3,……,Hn,则正弦曲线为:y=Hsin(θn+ϕ)+c(6)其中,Η=√x2+y2‚xH=x2+y2−−−−−−√‚x、y是某一圈测量数据的水平最大值在x轴、y轴上的分量,即:{x=2nn∑i=1Ηicosθiy=2nn∑i=1Ηisinθii=1‚2‚3...nc=Η1+Η2+Η3+⋯+Ηnn‚ϕ=arctanyx；θ为圆周360°的n等分角。安装部件计算水平度应为2H,但考虑到工件加工时存在的平面度误差和安装部件的实际水平度,应考虑部件加工不平度与计算水平度所出现的叠加现象。由于拟合正弦曲线得到的水平度对测量面加工波浪度进行了滤掉,比分配完闭合误差后曲线的水平度更能真实、客观地反映测量面的水平度。3测量面为复合材料的活性物质河北张河湾蓄能发电有限责任公司(简称“张河湾抽水蓄能电站”)单机容量250MW,底环直径为5993mm,安装水平度误差要求为0.30mm。测量分布圆直径D′=5746mm,测量点数n=24。由于张河湾抽水蓄能电站的底环抗磨环分布圆上存在导叶下轴孔,且底环下轴套孔径大于框式水平仪的长度,因此,在测量过程中应将750mm的标准平尺放置于测量面上,并在平尺上放水平仪,然后测量读数。此种做法即相当于采用L=750mm的框式水平仪进行测量,水平仪灵敏度μ=0.02mm/m。测量并进行记录,结果如表1所示。根据测量的数据绘制修正前、后曲线,见图4、图5。找出修正后测量面的最高、最低点,计算测量面的最高与最低点的水平度差值为0.29mm,见图5系列1。同时对测量数据进行正弦拟合计算分析,拟和曲线的最大与最小差值为0.21mm,见图5系列2。为验证CAYERE法水平度测量的准确性,在张河湾抽水蓄能电站底环安装水平度测量过程中,曾连续以不同点作为起点进行了数次测量,结果显示测量数值的重复性非常好。4法兰面的定位分析CAYERE法测量圆形闭合面的