Особенности сегмента
Проведение работ по выверке и юстировке промышленного оборудования сопровождает практически весь жизненный цикл производственных линий предприятий, начиная с момента завершения монтажа цеха и создания внутрицеховой опорной геодезической сети с учетом требуемой точности монтажа производственных линий в этом цеху и заканчивая периодическим мониторингом положения контрольных точек, осей и плоскостей комплекса оборудования в процессе его эксплуатации.
Основной особенностью данного сегмента геодезических работ являются сильно повышенные требования к точности определения как координат контрольных точек производственных линий предприятий, так и отклонений контрольных осей и плоскостей от проектных положений.
Соответственно, данный тип работ требует от геодезистов:
- наличия опыта проведения прецизионных измерений
с обязательным точным учетом температуры и влажности в момент выполнения данных измерений;
- предварительной разработки и утверждения методики проведения измерений индивидуально для каждого объекта с целью достижения требуемой точности;
- проведения самих измерений при полной остановке всех строительных или монтажных работ и производственного оборудования.
В связи с неизбежными процессами стабилизации строительных конструкций цеха в первые 3–5 лет с момента его постройки и монтажа оборудования необходимы постоянные (как минимум, раз в 6 месяцев) контрольные измерения положения критических для качества производства контрольных точек, осей и плоскостей производственных линий цеха. В зависимости от конструкции производственного оборудования и интенсивности его эксплуатации требуются плановые контрольные измерения.
Виды выполняемых работ
Создание / контроль опорной геодезической сети цеха (закладка / контроль планово-высотных точек сети, реперов);
- вынос в натуру осей производственных линий;
- точное определение отклонения контрольных осей и плоскостей узлов оборудования линий от проектных значений в процессе монтажа и юстировки оборудования;
- контрольная или исполнительная съемка осей и плоскостей узлов оборудования в процессе и после завершения юстировки;
- мониторинг изменения положения контрольных осей и плоскостей оборудования в процессе эксплуатации;
- определение отклонения формы рабочих поверхностей оборудования от проектных значений.
Информация, необходимая для формирования технического задания, а также для определения объёма и стоимости работ
Обзорные чертежи цеха с оборудованием (очень желательно);
- точность и состав опорной геодезической сети;
- положение и ориентация системы координат монтируемой / контролируемой производственной линии;
- количество и точность определения контрольных плоскостей и осей оборудования;
- планируемый график проведения циклов измерений в процессе монтажа и юстировки оборудования;
- особенности проведения работ (время суток, температура, наличие вибраций).
Отчётные материалы
Каталоги координат и схема расположения точек опорной геодезической сети цеха;
- каталоги координат и схема размещения реперных точек осей производственных линий;
- каталоги координат контрольных точек, осей и плоскостей с указанием точных величин их отклонения от проектного положения;
- диаграммы отклонения формы контрольных поверхностей от проектных значений.
Краткое описание некоторых проектов, выполненных компанией «НГКИ» в сегменте выверки и юстировки промышленного оборудования:
Компания «НГКИ» осуществила выверку и юстировку двух пар позиционеров роботизированного сварочного комплекса на подмосковном заводе металлических конструкций. Работы по выверке и юстировке промышленного оборудования завода проводились с применением прецизионного электронного тахеометра. На выполнение всех необходимых работ нашим специалистам потребовалось девять часов.
Предприятие «НГКИ» произвело мониторинг высотного положения бетонного основания и основных направляющих сверлильного станка на фабрике по производству кухонной мебели в подмосковной Малаховке. Эти измерения были выполнены в связи с резким снижением точности работы станка. Нашим специалистам требовалось подтвердить или опровергнуть претензии к стабильности бетонного пола на мебельной фабрике с целью выявить причину снижения точности работы оборудования.
Компания «НГКИ» завершила выполнение проекта по выверке вращающейся сушильной печи, находящейся на стадии монтажа, на крупном предприятии в Московской области. Работы по контролю монтажа оборудования произведены с применением технологии лазерного сканирования, а также съемки электронным тахеометром. В общей сложности полевой и камеральный этапы работ по проекту заняли 6 рабочих дней, в результате чего Заказчику были пререданы обмерные чертежи и каталоги координат элементов конструкции вращающейся печи.
Компания «НГКИ» выполнила проект по определению положения колонн основания, монтажных площадок и центров осей опор (роллеров) вращающейся цилиндрической печи на крупном заводе в Московской области по производству мебельной плиты, ламината и стеновых панелей. Данный проект выполнен с применением как технологии лазерного сканирования, так и традиционных способов геодезических измерений с использованием электронных тахеометров и оптических нивелиров.
Специалисты инженерной компании «НГКИ» завершили проект по независимому геодезическому контролю качества монтажа промышленного оборудования линии по производству мебельных панелей на специализированном заводе в поселке Новый Егорьевского района Московской области. Геодезический контроль монтажа линии был произведен дважды - в процессе монтажа оборудования, а также в процессе его регулировки непосредственно перед запуском производственной линии.
Специалисты компании «НГКИ» выполнили инженерно-геодезические изыскания на территории металлургического завода «Электросталь», расположенного в Московской области. Было произведено наземное лазерное сканирование внутренней поверхности цилиндров гидравлического пресса с целью определения фактического размера и взаимного положения втулок.
Летом 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС произошла крупная техногенная катастрофа, в результате которой один из гидроагрегатов электростанции был практически вырван напором воды. 3D лазерное сканирование места аварии выполнили специалисты компании «НГКИ». По результатам проведенного лазерного сканирования наши сотрудники изготовили и передали Заказчику полный комплект трехмерных моделей и точных исполнительных чертежей, которые позволили успешно реализовать проект по извлечению разрушенных гидроагрегатов из машинного зала для целей их дальнейшей утилизации.
Завершены работы по 3D лазерному сканированию вновь построенного производственного цеха на этапе монтажа оборудования.
Подробное описание некоторых проектов компании «НГКИ», выполненных в сегменте выверки и юстировки промышленного оборудования:
Стоимость работ по выверке и юстировке промышленного оборудования
Работы по выверке и юстировке промышленного оборудования состоят из трех основных этапов:
- создание / контроль опорной геодезической сети объекта;
- выверка оборудования;
- юстировка оборудования.
Соответственно этому и стоимость полного комплекса работ складывается из стоимости трех данных этапов работ.
Стоимость работ по созданию / контролю опорной геодезической сети объекта определяется количеством точек сети, требуемой точности сети, доступностью точек для измерений, способом их закрепления. Ориентировочная стоимость одной точки опорной геодезической сети колеблется в пределах 7500 рублей.
Стоимость работ по выверке оборудования полностью определяется количеством точек, осей и плоскостей, которые подлежат определению / выверке, их расположением и требуемой точностью определения координат точек. Расчет стоимости работ по этому этапу производится на основании определения трудовых затрат нашей бригады на каждый объект контрольных измерений.
Стоимость работ по юстировке промышленного оборудования полностью зависит уже от работы монтажников этого оборудования, осуществляющих его юстировку по результатам нашей съемки одновременно с самими измерениями. По этой причине стоимость этого этапа работ сразу фиксируется в договоре в виде стоимости работ нашей бригады за каждый день работ. Окончательная стоимость работ по юстировке определяется количеством дней, затраченных на этот этап работ.
Естественно, при работах на выезде в стоимость работ отдельной статьей входят транспортные и командировочные расходы.
Примеры некоторых проектов, выполненных компанией «НГКИ» в сегменте выверки и юстировки промышленного оборудования:
Вынос в натуру и проведение исполнительной съемки на производственных линиях фабрики по производству изделий личной гигиены и картонной тары
Специалисты инженерной компании «НГКИ» по заказу ООО «Юнчарм Мельнлике Рус» выполнили геодезические работы на строительстве «Фабрики по производству изделий личной гигиены и картонной тары» в г. Венев Тульской области.
Задание 1
Вынос в натуру контрольных точек производственной линии «Pegasus 4» (45 точек), платформы (89 шт.), заземления (90 шт.), точная нивелировка точек производственной линии (36 шт.). Все данные работы выполнялись высокоточным инженерным тахеометром Leica 1201+, компарированной рулеткой Leica, высокоточным цифровым нивелиром Leica Sprinter 250M с базиса, методом линейной засечки. Точки закреплялись с помощью керна в центре перекрестья линий толщиной 0,5 мм. Планово-высотное положение базисной линии наши специалисты определили по материалам 3D лазерного сканирования несущих конструкций цеха.
Задание 2
Исполнительная съемка смонтированной линии «Peter Pen» для производства детских подгузников Libero. Данные измерения выполнялись при помощи высокоточного инженерного тахеометра Leica 1201+ с базиса, разбитого вдоль производственной линии. Всего было отснято 428 марок. Марки клеились по четырем углам несущих элементов линии. Планово-высотное положение марок позволило Заказчикам проекта с высокой точностью оценить отклонение линии от проектного положения.
Все конечные материалы были переданы Заказчику в виде исполнительных схем и разрезов.
Скачать файл чертежа в формате PDF
Основная задача по техническому заданию заключалась в точных замерах геометрии элементов конструкции спиральных камер и колонн статоров гидроагрегатов.
Технология 3D лазерного сканирования была избрана для обеспечения максимальной плотности и точности измерений по всему объему спиральных камер. В качестве отчетной документации были приняты чертежи сечений спиральных камер и колонн статоров гидроагрегатов с наложением фактического и проектного положения элементов конструкций.
Съемка спиральных камер 3-х гидроагрегатов была проведена за 8 рабочих дней бригадой из двух человек. Обработка всех полученных полевых материалов, создание чертежей и подготовка отчетной документации заняла 30 рабочих дней.
Базовые детали машин выверяют раздельно в вертикальной и горизонтальной плоскостях двумя методами:
Оптико-геодезическим;
По геодезическим знакам.
Операции выверки оборудования являются наиболее ответственными и выполняются специалистами высокой квалификации.
Наибольшую точность выверки оборудования обеспечивает оптико-геодезический метод.
3.1. Оптико-геодезический метод
Выверка базовых деталей машин по высоте и на горизонтальность осуществляется с использованием нивелира и миллиметровой линейки (рис 3.1).
Определяя превышение соответствующих точек базовой детали (как правило, располагающихся над местом крепления машин к фундаментам), проверяют точность установки и производят необходимую корректировку по одному из вышерассмотренных способов установки оборудования.
Выверку начинают с установки высоты пакета подкладок: ,
где - фактический зазор между фундаментом и проектной отметкой опорной поверхности базовой детали;
Величина упругой деформации пакета под нагрузкой.
Затем устанавливается базовая деталь и производится окончательная выверка машины по высоте с предварительной затяжкой болтов. Не допускается корректировка уровня горизонтальной плоскости базовой детали путем регулирования усилия затяжки фундаментных болтов. Это ведет к дополнительным напряжениям, которые совместно с рабочими напряжениями могут превысить предел прочности детали.
В ряде случаев при проверке горизонтальности целесообразно использование лазера, закрепляемого на тубусе нивелира. Пятно от светового луча на нивелирной линейке позволяет судить о положении базовой детали. Этот метод используется для установки по горизонтали рельс агломашины.
Выверку деталей в горизонтальной плоскости осуществляют теодолитом (рис. 3.2). Контролируются отклонения от продольной и поперечной осей, а также перекос относительно этих осей.
Рис.3.1. Определение превышений:
ГИ – горизонт инструмента; b, d – отсчеты по линейке относительно репера и поверхности стопы подкладок; h – высота контрольной
отметки; h ф – фактическая высота фундамента в месте
установки подкладок
Продольную ось машины и ось привода отмечают на базовых деталях рисками или линиями.
Основную и вспомогательную рабочие оси, зафиксированные на фундаменте плашками, реализуют визирным лучом теодолита.
Теодолит устанавливают точно над керном плашки. На противоположном конце рабочей оси над керном второй плашки устанавливают светящуюся марку и фиксируют на ней перекрестие линий теодолита. Если ось машины зафиксирована рисками, то ее отклонение от рабочей оси фиксируется теодолитом, который устанавливается на площадку, имеющую возможность смещаться в горизонтальной плоскости с указанием величины смещения.
Рис.3.2. Схема выверки плитовин оптико-геодезическим методом:
1 – теодолит типа Т-2; 2 – переносная визирная марка с микрометрической головкой; 3 – малогабаритная нивелирная рейка; 4 – стационарная светящаяся марка; 5 – плашка; 6 – плитовина; 7 – нивелир типа НА-1;
8 – ось клети; 9 –вспомогательная ось
Измерение углов перекоса осуществляется непосредственно теодолитом.
Этим способом можно осуществлять выверку в плане собранных машин, имеющих детали, определяющие положения осей машины (выходные валы). В этом случае рядом с основной рабочей осью разбивают вспомогательную, которую реализуют установкой теодолита и светящейся марки. По показаниям магнитных нивелирных линеек, устанавливаемых на цилиндрические поверхности валов, судят об отклонениях оси машины относительно оси на фундаменте.
3.2. Инструментальный метод
Схема выверки базовых деталей по геодезическим знакам приведена на рис. 3.3.
Рис.3.3. Схема выверки базовых деталей по геодезическим знакам
С помощью уровня 7 и поверочной линейки 9 совмещают все точки контролируемой поверхности с горизонтальной плоскостью. Высотную координату измеряют штихмасом 10 между поверочной линейкой 9 и репером 11. Положение базовой детали по высоте изменяют за счет толщины подкладок. В горизонтальной плоскости выверку базовых деталей осуществляют по двум осям. Продольную ось фиксируют струной 6, поперечную ось – струной 3 относительно плашек 12, 17. Струны из стальной проволоки диаметром 0,3 – 0,5 мм опираются на стойки 8. В качестве стоек используют элементы арматуры фундамента или специальные каркасы. Устойчивое положение струн достигается грузами 2. Чтобы устранить колебания грузов при сильном ветре, их помещают в сосуды с минеральным маслом. Выверяют струны по плашкам 12 с помощью отвесов 1.
Отклонение отвесов 5 от продольной и поперечной осей, зафиксированных на корпусе, характеризует точность установки оборудования в плане.
Этот способ имеет пониженную точность в сравнении с первым, а наличие струн затрудняет проведение подъемно-транспортных работ.
3.3. Центровка валов
Одной из разновидностей выверки оборудования является центровка валов.
Эта, на первый взгляд, простая операция требует высокой тщательности и проведения несложных, но очень важных расчётов по подбору подкладок и величины смещения в горизонтальной плоскости (рис. 3.4).
Центровка валов заключается в устранении их несоосности и перекосов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
При центровке валов должны выполняться следующие операции:
Замер радиальных и торцевых зазоров в вертикальной плоскости;
Определение расчётным путём по результатам замеров необходимых величин подкладок под опоры центрируемого вала;
Установка подкладок под опоры;
Замер радиальных и торцевых зазоров в горизонтальной плоскости;
Определение расчётным путём по результатам замеров необходимых величин смещения опор центрируемого вала в горизонтальной плоскости;
Смещение опор центрируемого вала в соответствии с расчётными данными;
Закрепление центрируемого узла;
Соединение полумуфт.
При замере радиальных и торцевых зазоров полумуфты центрируемых валов должны вращаться совместно, с целью исключения дефектов поверхности полумуфт (вдавлины, раковины и т. д.) и их эксцентриситета при изготовлении или сборке.
Рис.3.4. Центровка валов: а, b – радиальное и торцевое смещение
полумуфт в точках замера 1, 3 и 2, 4 соответственно; S – величина несоосности валов; d – диаметр окружности, на которой находится точка замера; – угол перекоса осей валов
По результатам замеров определяют необходимую величину смещения в вертикальной плоскости (за счёт изменения толщины подкладок под опорами а и б в горизонтальной плоскости).
Радиальные зазоры фиксируют несоосность валов, торцевые – перекос осей.
Величина смещения в горизонтальной плоскости для опоры А (см. рис. 3.4)
,
для опоры Б
.
Величина смещения в вертикальной плоскости для опоры A
,
для опоры Б
,
где d – диаметр, на котором производятся замеры зазоров.
Оборудование доставляют в монтажную зону, распаковывают и осматривают (с целью оценить техническое состояние) в присутствии заказчика. Установка оборудования предполагает выполнение операций по его перемещению грузоподъемными средствами в монтажной зоне для размещения на подготовленном фундаменте.
Получить поверхность бетонного фундамента, а конкретнее опорной части, с точностью, позволяющей установленному на нее оборудованию сразу занять требуемое положение, затруднительно. Поэтому технология монтажа предусматривает процесс введения оборудования в проектное положение, который называется выверкой.
Выверка в общем случае предполагает проверку положения оборудования: в горизонтальной плоскости (в плане) на совпадение главных осей оборудования с их отметками на закладных пластинах; по высоте - по отношению к высотной отметке или ранее установленному оборудованию, с которым оно связано кинематически или технологически; по углу наклона к горизонтали (вертикали).
Отклонения оборудования от проектного положения не должны превышать допустимые значения, указанные в документации. Если в этой документации нет специальных указаний, то допускается: смещение осей оборудования и фундамента в плане 10 мм, отклонение от репера по высоте 10 мм, отклонение от горизонтали (вертикали) 0,3 мм на 1 м длины.
Выверку проводят с помощью выверочных приспособлений одно- или многоразового использования, позволяющих изменять положение оборудования по высоте, и измерительного инструмента для определения высотной отметки и угла наклона к горизонтали. Выверочные приспособления, кроме пакета из плоских металлических пластин, являются временной опорой для оборудования. Поэтому после выверки и предварительного закрепления оборудования (рис. 13.1) зазор между рамой оборудования 1 и фундаментом 5, составляющий обычно 50-80 мм, заполняют бетоном 4. При этом бетоном заполняют и колодцы с фундаментными болтами 2. В результате этой операции, называемой подливкой оборудования, после затвердевания бетона достигается максимальная площадь контакта оборудования и фундамента, что уменьшает давление на фундамент и увеличивает силу трения, препятствующую горизонтальному сдвигу оборудования. Но предварительно опорные поверхности оборудования и фундамента подготавливают. С опорной поверхности оборудования, которая будет соприкасаться с раствором бетона, удаляют смазочный материал и краску (при их наличии). На поверхности фундамента размечают и выравнивают площадки для размещения пластин под выверочные приспособления. Причем отклонения пластин не должны превышать: по высоте 10 мм, по горизонтали 10 мм на 1 м длины. Поверхность фундамента, подлежащую заливке бетоном, насекают для разрушения цементной пленки, очищают от загрязнений и обезжиривают, чтобы обеспечить прочное сцепление заливаемого бетона с поверхностью фундамента.
Оборудование ставят на выверочные приспособления, одновременно заводя фундаментные болты в отверстия опорной части оборудования, и собирают болтовые соединения, не затягивая их. Применяют различные выверочные приспособления, например гидравлические и винтовые домкраты, сферические самоустанавливающиеся и клиновые подкладки, выверочные винты, выверочные гайки и пакеты плоских подкладок. Выверочные приспособления многоразового использования удобны в работе с объектом большой массы и значительных габаритных размеров, так как позволяют обойтись без грузоподъемных средств. Выверочные гайки и винты также удобны в работе, но для использования выверочных гаек требуются болты с увеличенной длиной участка с резьбой, а для использования выверочных винтов нужны отверстия с резьбой в опорной части оборудования. Пакеты плоских подкладок (в пакете не более пяти пластин) просты и универсальны, но при каждом изменении положения оборудования по высоте и углу наклона нужно изменять высоту пакетов, поднимая оборудование, а для этого требуется грузоподъемное средство.
При выверке оборудования положение его по высоте измеряют, например, гидростатическим или электронным прибором. Угол наклона к горизонтали определяют брусковым или рамным уровнем, который устанавливают на обработанную поверхность, например, разъема корпуса, фланца, шкива, рамы, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (по главным осям), либо отвесом и штих-масом, если оборудование имеет большую высоту и малую площадь основания. Оборудование подливают бетоном после выверки и предварительного закрепления. А перед подливкой резьбовую часть фундаментных болтов и выверочные приспособления многократного использования изолируют от контакта с бетоном, и устанавливают опалубку, обеспечивающую заполнение бетоном пространства между поверхностью фундамента и оборудованием. Выверочные приспособления и опалубку удаляют, когда прочность бетона достигнет не менее 25 % от проектного значения. Полости, оставшиеся после выверочных устройств заполняют бетоном.
Последующие операции - затяжку болтовых соединений и окончательную проверку значения угла наклона - производят после достижения бетоном прочности, составляющей 70 % от проектного значения. Для затяжки болтовых соединений применяют динамометрические ключи с заданным значением крутящего момента, обеспечивающие требуемую и одинаковую прочность всех болтовых соединений.
Опорные металлоконструкции устанавливают, выверяют и закрепляют на бетонных фундаментах в общем случае по технологической схеме, которая аналогична рассмотренной. После окончательного закрепления металлоконструкции на ней устанавливают, выверяют и закрепляют оборудование. Кинематически связанное оборудование выверяют и закрепляют в определенной последовательности, начиная с базового блока. Причем при наличии двух связанных блоков базовым является более важный, например: насос является базовым при соединении с насосом, а при наличии трех блоков базовым является средний из устанавливаемых, в частности мультипликатор в цепочке компрессор - мультипликатор - электродвигатель. Если блоки соединяются посредством муфты, что в основном и имеет место, то после закрепления на фундаменте базового блока приступают к выверке остальных блоков по углу наклона в направлении, перпендикулярном к их осям, и на соосность с базовым.
6.5. Выверку оборудования (установку в проектное положение относительно заданных осей и отметок) осуществляют поэтапно с достижением заданных показателей точности в плане, а затем по высоте и горизонтальности (вертикальности).
Отклонения установленного оборудования от номинального положения не должны превышать допусков, указанных в заводской технической документации и в инструкциях на монтаж отдельных видов оборудования.
6.6. Выверку оборудования по высоте производят относительно рабочих реперов либо относительно ранее установленного оборудования, с которым выверяемое оборудование связано кинематически или технологически.
6.7. Выверку оборудования в плане (с заранее установленными болтами) производят в два этапа: сначала совмещают отверстия в опорных частях оборудования с болтами (предварительная выверка), затем производят введение оборудования в проектное положение относительно осей фундаментов или относительно ранее выверенного оборудования (окончательная выверка).
6.8. Контроль положения оборудования при выверке производят как общепринятыми контрольно-измерительными инструментами, так и оптико-геодезическим способом, а также с помощью специальных центровочных и других приспособлений, обеспечивающих контроль перпендикулярности, параллельности и соосности.
6.9. Выверку оборудования производят на временных (выверочных) или постоянных (несущих) опорных элементах.
В качестве временных (выверочных) опорных элементов при выверке оборудования до его подливки бетонной смесью используют: отжимные регулировочные винты; установочные гайки с тарельчатыми шайбами; инвентарные домкраты; облегченные металлические подкладки и др.
При выверке в качестве постоянных (несущих) опорных элементов, работающих и в период эксплуатации оборудования, используют: пакеты плоских металлических подкладок; металлические клинья; опорные башмаки; жесткие опоры (бетонные подушки).
6.10. Выбор временных (выверочных) опорных элементов и соответственно технологии выверки производится монтажной организацией в зависимости от веса отдельных монтажных блоков оборудования, устанавливаемых на фундамент, а также исходя из экономических показателей.
Количество опорных элементов, а также число и расположение затягиваемых при выверке болтов выбираются из условий обеспечения надежного закрепления выверенного оборудования на период его подливки.
6.11. Суммарную площадь опирания промоины (выверочных) опорных элементов А, м 2 , на фундамент определяют из выражения
А £6 n А sa + G× 15×10 -5 , (21)
где n ¾ число фундаментных болтов, затягиваемых при выверке оборудования; А sa ¾ расчетная площадь поперечного сечения фундаментных болтов, м 2 ; G ¾ вес выверяемого оборудования, кН.
Суммарная грузоподъемность W , кН, временных (выверочных) опорных элементов определяется соотношением
W ³ 1,3 G + n A sa s 0 , (22)
где s 0 ¾ напряжение предварительной затяжки фундаментных болтов, кПа.
6.12. Временные опорные элементы следует располагать исходя из удобства выверки оборудования с учетом исключения возможной деформации корпусных деталей оборудования от собственного веса и усилий предварительной затяжки гаек болтов.
6.13. Постоянные (несущие) опорные элементы следует размещать на возможно близком расстоянии от болтов. При этом опорные элементы могут располагаться как с одной стороны, так и с двух сторон болта.
6.14. Закрепление оборудования в выверенном положении должно осуществиться путем затяжки гаек болтов в соответствии с рекомендациями разд. 8 настоящего Пособия.
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.
