Главная → Статьи

Выверка оборудования оптическим и лазерным способами

Выверка оборудования оптическими приборами. При монтаже промышленного оборудования и конструкций широко используют оптические приборы для выверочных операций, связанных со сборкой узлов и деталей, а также с установкой оборудования в проектное положение. С помощью их выполняют выверку при установке реперов и пакетов подкладок под оборудование, проверяют высотное положение монтируемого оборудования, его горизонтальность, вертикальность и проектный уклон, а также контролируют соосность узлов машины, прямолинейность и перпендикулярность как плоскостей, так и элементов оборудования. Выверку в горизонтальной плоскости осуществляют с помощью нивелира, а в вертикальной — с использованием теодолита.

Оптический способ позволяет с большой точностью произвести выверочные операции и в первую очередь выверку оборудования на горизонтальность и по высоте. Для этого по высотным отметкам реперов, заложенных на фундаменте, предварительно устанавливают оборудование по осям и высоте с использованием штихмаса, линейки и уровня. Затем определяют высотное положение нивелира путем отсчета по рейке от одного или двух ближайших реперов, уточняя среднюю высоту горизонта нивелира, от которой находят высотные отметки всех занивелированных точек оборудования.

Рис. 66. Схемы выверки плоскости оптическими приборами
а — поверка телескопом и визирной меткой; б — поверка коллиматором и телескопом; в — поверка автоколлиматором и зеркалом; 1 — телескоп; 2 — визирная метка; 3—выверяемая плоскость; 4 — коллиматор; 5 — сетка коллиматора; 6 — объектив телескопа; 7 — сетка телескопа; 8—окуляр; 9 — зеркало

Прямолинейность плоскости контролируют при помощи телескопа и визирной метки, перемещаемой по плоскости (рис. 66, а). Для этой же цели применяют коллимационную установку (рис. 66, б), принцип устройства и работы которой заключается в следующем: вдоль проверяемой плоскости из трубы от низковольтной лампочки посылается пучок света с изображением шкалы, попадающей в объектив телескопа, перемещаемого вдоль проверяемой поверхности. Визирную сетку рассматривают в окуляр. При наличии пересечения оптической оси телескопа с оптической осью коллиматора под углом а световые лучи собираются на сетке телескопа в точке А, не совпадающей с оптической осью. Степень непрямолинейности поверхности определяется величиной смещения АВ шкалы коллиматора относительно визирной сетки телескопа.

При замене телескопа плоским зеркалом (рис. 65, в), от которого пучок параллельных лучей, отразившись, возвращается в коллиматор, в его окуляре наблюдают положение этого луча и по величине отклонения судят о точности установки выверяемого оборудования или плоскости. Такая установка носит название автоколлиматорной оптической системы. При выверке отдельных узлов оборудования на них последовательно ставят зеркало. Для установки автоколлиматора строго горизонтально он снабжается уровнем.

Неперпендикулярность плоскостей, кроме как обычными измерительными приборами, определяют также оптическим способом с помощью телескопа и коллиматора (рис. 67). Этими же приборами проверяют соосность отверстий и валов.

Оптический метод измерений широко используют также при. выверке вращающихся элементов машин (валов, барабанов, роликов и т. п.), оси которых перпендикулярны контрольной оси: Эта выверка выполняется авторефлексионным способом (рис. 68, а), при котором на вращающуюся деталь ставят инструментальную призму с зеркалом, а геодезический прибор устанавливают на оси монтируемого оборудования и визируют его на зеркало. В процессе установки детали добиваются выверки ее так, чтобы отраженный от зеркала луч совпал с падающим лучом.

При монтаже вращающихся деталей используют способ выверки с помощью скобы, закрепленной на выверяемой детали (рис. 68, б). Для этого визирную линию 6 геодезического прибора направляют перпендикулярно оси вращающейся детали, поворачиваемой на 180°, и добиваются изменения положения оси детали до совпадения заостренного конца скобы с визирной линией в обоих положениях выверяемой детали при ее повороте вокруг оси.

Рис. 67. Схема выверки перпендикулярности плоскостей
1 — выверяемая плоскость; 2 — коллиматор; 3 — оптическая призма; 4 — телескоп

Рис. 68. Схемы выверки валов, перпендикулярных заданной оси, оптическим способом
а —с помощью призмы с зеркалом; б —с помощью скобы; 1 — геодезический прибор; 2 — вал; 3 — инструментальная призма с зеркалом; 4 —- ось монтируемого оборудования; 5 — отраженный луч; 6 — визирная линия; 7 — скоба

Выверка оборудования лазерными приборами. В последнее время в практике монтажа промышленного оборудования широко используются лазерные приборы, дающие наибольший эффект с точки зрения технической и экономической целесообразности их применения.

По сравнению с другими приборами подобного назначения лазерные приборы имеют следующие существенные преимущества:
– повышение качества геодезических и монтажных работ за счет точности замеров;
– рост производительности труда за счет автоматизации и совмещения нескольких видов замеров; универсальность приборов; широкий диапазон измерений;
– независимость от влияния неблагоприятных атмосферных условий (дождь, снег, туман);
– удобство получения результатов замеров; независимость результатов замеров от квалификации и особенностей зрительных органов оператора.

С помощью лазерных приборов выполняют ряд геодезических и выверочных операций, связанных с монтажом промышленного оборудования и конструкций:
– разбивку осей и высотных отметок для дальнейшей установки и выверки оборудования на фундаментах и опорных конструкциях;
– выверку монтируемого оборудования в плане, по высоте, на вертикальность и горизонтальность;
– проверку прямолинейности, соосности, перпендикулярности, параллельности и контроль угловых перемещений монтируемого оборудования и его отдельных деталей и узлов; выверку барабанов и других тел вращения.

Перечисленные операции целесообразно выполнять лазерными приборами, если применение последних дает возможность использовать хотя бы одно из нижеперечисленных преимуществ по сравнению с оптическими геодезическими приборами:
– большое расстояние визирования;
– возможность установки оборудования в проектное положение .по световому лучу без предварительного закрепления;
– возможность выполнения измерительных и контрольных работ в условиях плохой видимости и освещенности;
– возможность установки лазерного прибора в стесненных условиях и неудобных местах;
– выполнение контрольных и измерительных работ без использования рабочих высокой квалификации.

Принцип работы лазерной установки основан на использовании пучка излучения оптического квантового генератора (лазера) в качестве измерительной базы для контроля расположения деталей (узлов) монтируемого оборудования и его формы. Лазерная установка состоит из двух основных узлов: лазерного излучателя и блока питания. В настоящее время получили распространение гелий-неоновые лазеры с газоразрядной трубкой. На электроды трубки подают высокое напряжение, и частицы газа испускают свет. Лазерный луч имеет диаметр 1…2 мм с углом расходимости 5… 10. Он несет отчетливо наблюдаемую световую энергию, в отличие от визирной оси оптических приборов, что значительно упрощает технологию выверки оборудования. С увеличением расстояния до 50 м диаметр луча увеличивается до 75… 100 мм, при этом интенсивность его световой энергии ослабляется, поэтому после излучателя устанавливают оптическую систему — коллиматор, уменьшающий угол расходимости луча. По способам приема измерений величин отклонений лазерные приборы подразделяются на визуальные и фотоэлектрические. Ряд лазерных приборов используется на дистанции до 100 м с обеспечением точности ±0,02 мм на длине 10 м.

Для установки лазерного прибора (рис. 69) над определенной точкой его крепят соединительным винтом к штативу через подставку, обеспечивающую вертикальное положение оси прибора при его установке и неизменное направление осей лазерных пучков в процессе работы. Прибор снабжен центрировочным отвесом нитяного или оптического типа и уровнем для получения горизонтального или вертикального направления лазерного пучка. Кроме того, прибор имеет коллиматор — как правило, геодезическую зрительную трубу для фокусировки пучка и наведения его на заданную точку или направление. Лазерный пучок направляется в зрительную трубу оптическими призмами, зеркалами или волоконной оптикой, где он совмещается с визирной осью трубы так, чтобы световое пятно пучка совпало с перекрестием сетки трубы в точке наведения, видимой в оптическую трубу (рис. 70).

Точность измерений при использовании лазерных приборов обеспечивают установкой начальной и конечной марок при совмещении их центров с центрами пятен лазерного луча (рис. 71). Для соблюдения этого условия предварительно строго контролируют правильность расположения плашек и реперов на фундаментах.

Возможность выполнения большого разнообразия работ достигается за счет универсальности лазерных приборов. Так, например, при установке в проектное положение аппаратов колонного и башенного типов, высотных металлоконструкций их выверяют в плане, по высоте и по вертикали. Для этого целесообразно иметь установки многоцелевого назначения, какими и являются лазерные приборы.

Принцип лазерной выверки технологического оборудования на фундаментах заключается в установке его в проектное положение путем регулировочных перемещений с одновременным контролем пространственного положения оборудования лазерным прибором в пределах допускаемых отклонений.

Лазерные приборы начали использовать для измерения расстояний, это позволило значительно увеличить точность и дальность измерений при высокой производительности за счет сокращения времени на эту операцию.

Рис. 69. Схема установки лазерного прибора
1 —лазерный прибор; 2— подставка для прибора; 3 — штатив; 4 — центровочный отвес

Рис. 70. Схема совмещения лазерного пучка с визирной осью
1 — штатив; 2 — подставка; 3 — лазерный прибор; 4 — зрительная труба; 5 — ось зрительной трубы; 6 — точка наведения; 7—ось лазерного пучка; 8 — плашка

Применение лазерных дальномеров эффективно и для разбивки осей, так как с помощью этих приборов можно разбивать оси сразу в двух взаимно перпендикулярных направлениях с использованием электронных датчиков с фоточувствительной регистрацией и передачей результатов на расстоянии. При необходимости разбивки вертикальных осей применяют лазерные зенит-приборы. Для обеспечения направления оборудования протяженных видов и сооружений, таких как подкрановые пути, трубопроводы и т. п., при их монтаже используют также лазерные пучки.

Широкое применение находят лазерные приборы при выверке такого крупногабаритного и тяжеловесного оборудования, как вращающиеся печи. В этом случае процесс выверки значительно упрощается при достижении необходимой высокой точности. Так, для вращающейся печи длиной 185 м при массе 600 т установлен жесткий допуск на отклонение ее оси по всей длине — 5 мм, он свободно контролируется лазерным прибором.

Монтаж корпуса вращающейся печи на роликоопорах состоит из ряда трудоемких и ответственных операций, таких как стыковка секций корпуса, монтаж и центровка венцовой шестерни, установка бандажей, рихтовка холодного и горячего концов печи. Контроль этих операций обычными приборами и инструментом осуществляют последовательно по мере их выполнения с замерами через каждую четверть оборота печи. При использовании лазерного пучка, направленного по оси вращения печи, все монтажные операции с необходимой выверкой ведут совмещенно без вращения печи.

Рис. 71. Схема установки лазерного прибора для соблюдения точности измерения
1 — лазерный прибор; 2 — заданная начальная точка створа; 3 — начальная марка; 4, 8 — стойки марок; 5 — луч лазера; 6 — заданная конечная точка створа; 7 — конечная марка

Для выноса в натуре проектного положения оборудования в плане и по высоте с помощью лазерного пучка исходят от знаков основных осей в плане (плашек) и по высоте (реперов). Лазерный прибор (рис. 72) и ориентирную марку устанавливают над конечными противоположными знаками монтажной оси. При этом прибор должен быть отцентрирован и отнивелирован. Ориентирную марку центрируют над осевым знаком и нивелируют, добиваясь совпадения центра горизонтального лазерного пучка с центром экрана ориентирной марки. Используя передвигаемую разбивочную марку и стальную рулетку, производят разбивку осей на фундаменте, на котором в дальнейшем будет монтироваться оборудование. Разбивочная марка имеет на вертикальном экране прорезь для прохождения лазерного пучка и контрольно-измерительную шкалу для определения высотных отметок. Рулетка служит для фиксации положения продольной и поперечной осей.

При необходимости выверки оборудования одновременно в плане, по высоте и на вертикальность используют лазерные зенит-приборы. Схема такой выверки оборудования показана на рис. 73. В верхней части выверяемого оборудования закрепляют контрольную марку, а в нижней — марку. Марки устанавливают, ориентируясь по рискам, нанесенным на образующей оборудования, и закрепляют на аппарате с помощью магнитных приставок. На непрозрачный экран верхней марки нанесены концентрические окружности и оси координат, а в центре экрана нижней марки имеется отверстие (диафрагма) для лазерного пучка. Лазерный зенит-прибор устанавливают и центрируют на фундаменте на монтажной оси. При выверке аппарата его положение регулируют с помощью подкладок под опорную часть, добиваясь совмещения диафрагмы нижней марки и перекрестья верхней марки лазерным пучком 3, после этого аппарат закрепляют фундаментными болтами. Для аппаратов значительной высоты вместо марок устанавливают фотомишени с регистраторами. Выверку аппарата по высоте выполняют с помощью оптической насадки, преломляющей вертикальный лазерный пучок в горизонтальное направление, добиваясь совпадения его с горизонтальной риской на аппарате путем регулировки положения аппарата по высоте подкладками под опорную часть оборудования.

Рис. 72. Схема построения монтажных осей и выверки основания в плане и по высоте
1 — лазерный прибор; 2 — разбнвочная марка; 3 — лазерный пучок; 4 — ориентирная марка; 5 — рулетка; 6 — фундамент

Рис. 73. Схема выверки аппарата в плане, по высоте и на вертикальность
1 — выверяемый аппарат; 2, 4 — контрольные марки; 3 — лазерный пучок; 5 — лазерный зенит-прибор; 6—фундаментные болты

Сложным и трудоемким процессом является выверка подкрановых путей для мостовых кранов в промышленных зданиях. На рис. 74 показана схема такой выверки. По оси подкранового пути на высоте 100 мм от проектной отметки головки рельса у крайней колонны устанавливают площадку для лазерного прибора а у противоположной колонны закрепляют площадку для ориентирной марки с координатной сеткой. Лазерный пучок в этом случае будет проходить на уровне около 500 мм над проектной отметкой подкранового пути. На приборе устанавливают оптическую насадку, обеспечивающую горизонтальное направление лазерного пучка, параллельного оси А—А подкранового пути и перпендикулярного ему пучка. У ближайшей колонны по оси второй нитки подкранового пути ставят оптическую преломляющую призму, которая направляет лазерный пучок к ориентирной марке второй нитки пути. Параллельность лазерных пучков по осям А—А и Б—Б контролируют путем замера расстояний между ними стальной рулеткой в двух противоположных точках по длине подкранового пути. Для контроля точности монтажа отдельных элементов пути на концах каждого элемента устанавливают две контрольные марки: марку с диафрагмой — у ближнего к прибору конца и марку с координатной сеткой — у противоположного конца элемента.

Рис. 74. Схема выверки подкрановых путей
1 — лазерный прибор; 2. 7— контрольные марки; 3, 4, 5. 6 — ориентирные марки; 8 — оптическая призма; 9 — лазерный пучок

Монтируемые участки подкрановых путей будут установлены в проектное положение в плане, по высоте и по горизонтали, когда лазерный пучок, пройдя через диафрагму марки, попадает в окружность экрана марки, соответствующую заданному допуску. В такой последовательности монтируют и выверяют элементы обеих ниток подкранового пути по всей длине.

Выверенный участок подкранового пути закрепляют, одновременно наблюдая за положением лазерного пучка на экранах марок. При неизменности положения пучка участок пути закрепляют окончательно без дополнительной выверки.

Рис. 75. Схема выверки корпусов подшипников машины лазерным прибором 1 — стена здания; 2 — стенной репер; 3 — лазерный прибор; 4, 9 — начальная и конечная марки; 5 — рейка-призма; 6 — корпуса подшипников; 7 — уровень; 10 — ось монтируемой машины; 11 — лазерный луч

Рис. 76. Схема выверки трубопровода лазерным прибором
1 — штатив; 2 — лазерный прибор; 3 — репер; 4, И — начальная и конечная марки; 5 — стойка, 6 — элемент конструкции; 7 — струбцина; 8 — рейки-призмы; 9 — монтируемый трубопровод; 10 — лазерный луч

Детали и узлы оборудования монтируют в проектное положение, ориентируясь на рабочие реперы на стенах или колоннах здания. На рис. 75 показана схема выверки корпусов подшипников машины лазерным прибором. В этом случае ось машины задается лазерным лучом, проходящим через начальную и конечную марки. Для удобства эту ось направляют несколько ниже (на величину Л) действительной оси машины. Перемещая корпус подшипника в плане, вводят его в створ лазерного луча, добиваясь прохождения в продольные щели обеих реек-призм. Затем выверяют корпус подшипника по высоте так, чтобы лазерный луч проходил по соответствующим одинаковым делениям шкал реек-призм. После этого выверяют остальные корпуса подшипников машин, переставляя на них рейки-призмы.

При монтаже трубопроводов для проверки их прямолинейности также можно использовать лазерные приборы. На рис. 76 показана схема выверки прямолинейности монтируемого трубопровода. В этом случае лазерным лучом, проходящим через начальную и конечную марки, задают ось трубопровода, принимая репер 3 за исходную точку. На каждую из труб или секцию монтируемого трубопровода устанавливают уровни у реек-призм. Выверку с регулировкой пространственного положения трубы до проектного с учетом допускаемых отклонений ведут, добиваясь прохождения луча лазера через щели реек-призм на высоте одинаковых делений шкал на них.

Здесь изложены краткие сведения о выверке промышленного оборудования оптическими и лазерными способами. При необходимости детально ознакомиться с разнообразными оптическими и лазерными приборами, их устройством и использованием следует обратиться к специальной литературе.

Ваш отзыв