運(yùn)營中焦?fàn)t極端條件下的現(xiàn)狀測量方法

牛運(yùn)堤，李 海

(五冶集團(tuán)上海有限公司,上海201900)

搗固型焦?fàn)t的工作原理為裝煤車在搗固區(qū)進(jìn)行裝煤搗固后，由裝煤車把搗固好的煤餅送入炭化室進(jìn)行炭化，待煤餅炭化成焦炭后由推焦機(jī)把焦炭從炭化室中推出，攔焦車攔下推焦機(jī)推出的焦炭進(jìn)入干熄焦進(jìn)行熄滅冷卻(圖1)。施工過程中會產(chǎn)生安裝誤差，焦?fàn)t運(yùn)營中，爐體和軌道之間會發(fā)生不均勻沉降及位移，導(dǎo)致機(jī)側(cè)和焦側(cè)的軌道與焦?fàn)t中心線不平行，和炭化室中心線不垂直。當(dāng)這種變形超過一定的范圍，裝煤車和推焦機(jī)在工作運(yùn)行中將與炭化室發(fā)生啃壁和啃底的現(xiàn)象。江蘇淮安某焦?fàn)t運(yùn)營過程中就出現(xiàn)了上述故障。為提供準(zhǔn)確的設(shè)備相對關(guān)系，給故障排除提供決策支持，五冶集團(tuán)上海有限公司測繪分公司受業(yè)主委托，對焦?fàn)t的現(xiàn)狀進(jìn)行測量。

圖1 搗固型焦?fàn)t工作示意

1 測量難點(diǎn)與對策

如果裝煤車和推焦車在運(yùn)行時，推桿和與炭化室不平行將會產(chǎn)生啃壁現(xiàn)象；如果二者標(biāo)高相對關(guān)系不正確，將會產(chǎn)生啃底現(xiàn)象。因此，確定了對推焦車軌道、運(yùn)焦車軌道、炭化室中心線三個主要項(xiàng)目的測量。該項(xiàng)目難度極大，其主要表現(xiàn)為以下幾個方面：(1)在爐頂埋設(shè)有設(shè)備中心標(biāo)板，該標(biāo)板將作為設(shè)備安裝和檢修的依據(jù)。由于爐體高溫，如何將基準(zhǔn)移至焦?fàn)t的爐床板處是該項(xiàng)目的難點(diǎn)；(2)焦?fàn)t一經(jīng)投產(chǎn)，就不能停止生產(chǎn)。炭化室推出焦炭后溫度有好幾百度，如何對炭化室的中心線和底部標(biāo)高進(jìn)行測量，是該項(xiàng)目的難點(diǎn)。

針對以上兩個難點(diǎn)，采取了以下對策：

(1)在測量時我們圍著爐體埋設(shè)了6個控制基準(zhǔn)點(diǎn)，并對這6個基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行了一級閉合導(dǎo)線測量，然后聯(lián)測爐頂?shù)膬蓚€設(shè)備中心標(biāo)板，把設(shè)備中心標(biāo)板的坐標(biāo)引入控制基準(zhǔn)點(diǎn)中。通過控制基準(zhǔn)點(diǎn)將爐頂中心基準(zhǔn)移至爐床板處，方便將來的設(shè)備安裝和檢修測量的依據(jù)(圖2)。

圖2 測量控制網(wǎng)布設(shè)

(2)在炭化室項(xiàng)目測量時，我們公司專門制作了可以旋轉(zhuǎn)360°并且?guī)в写帕图娱L桿的反射棱鏡。該棱鏡的磁力基座可以吸附在爐門上，在安置棱鏡后可以撤離爐門口，待測量完畢后再收回棱鏡，可以大大減少測量人員在爐門口的高溫烘烤時間。

測量采取全站儀極坐標(biāo)和三角高程測量，可以快速、高效的測量炭化室的空間三維坐標(biāo)。

2 測量方法

2.1 控制測量

業(yè)主提供了焦?fàn)t爐頂?shù)臉?biāo)板1、2號，根據(jù)我們對現(xiàn)場的勘查，這兩個標(biāo)板完好，確定以這兩個標(biāo)板點(diǎn)作為平面控制基準(zhǔn)。由于業(yè)主未提供高程基準(zhǔn)點(diǎn)，經(jīng)業(yè)主認(rèn)可以基準(zhǔn)點(diǎn)1號為基準(zhǔn)，按二等水準(zhǔn)精度要求測定現(xiàn)場2、3、4、5、6號基準(zhǔn)點(diǎn)的高程。

由于標(biāo)板1和標(biāo)板2無建設(shè)時的測量數(shù)據(jù)，且爐頂溫度極高，兩標(biāo)板間無法通視，不能直接用標(biāo)板1和標(biāo)板2號作為直接測量依據(jù)點(diǎn)。我們采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)反算的方法解決了這一問題。首先以基準(zhǔn)點(diǎn)1作為控制網(wǎng)的起算點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)2作為起算方向，采用一級網(wǎng)的精度要求進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)采用商業(yè)軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差；儀器分別架設(shè)于基準(zhǔn)點(diǎn)4和基準(zhǔn)點(diǎn)5上，測定標(biāo)板1和標(biāo)板2的坐標(biāo)；以測定的坐標(biāo)計(jì)算標(biāo)板1和標(biāo)板2的實(shí)際距離；以標(biāo)板1為起算點(diǎn)，假定坐標(biāo)，標(biāo)板2為北方向，建立焦?fàn)t的坐標(biāo)系；以建立的焦?fàn)t坐標(biāo)系為依據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，將6個基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)都?xì)w算至焦?fàn)t坐標(biāo)系上。采用以上方法，有效的解決了坐標(biāo)系的問題。

2.2 炭化室中心線與底部高程測量

采用焦?fàn)t坐標(biāo)系的控制點(diǎn)成果為依據(jù)，在擬測量的炭化室附近設(shè)輔助基準(zhǔn)點(diǎn)。在輔助基準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)儀器，后視基準(zhǔn)控制點(diǎn)，測量炭化室兩側(cè)壁的坐標(biāo)，用兩側(cè)壁的坐標(biāo)的平均數(shù)作為炭化室中心線坐標(biāo)，每孔炭化室要進(jìn)行兩端的中心線測量，求兩個中心線上的坐標(biāo)，根據(jù)這兩個坐標(biāo)可以體現(xiàn)出炭化室中心線在是否垂直于焦?fàn)t中心線(圖3)。標(biāo)高采用三角高程測量的方法進(jìn)行測量，儀器安置好后，觀測地面高程基準(zhǔn)點(diǎn)上的標(biāo)桿，通過更改儀器高使觀測的地面基準(zhǔn)點(diǎn)高程等于地面基準(zhǔn)點(diǎn)的高程，然后測量炭化室底部的標(biāo)桿。由于測量標(biāo)桿的高度一樣，因此，測量待出的高程就是炭化室底部的高程(圖4)。

2.3 機(jī)側(cè)與焦側(cè)軌道中心線及標(biāo)高測量

機(jī)側(cè)與焦側(cè)的軌道中心線的測量方法采用極坐標(biāo)，測量的位置為軌道的中心。標(biāo)高測量采用幾何水準(zhǔn)測量，測量軌道頂部標(biāo)高。

圖3 炭化室中心線測量示意

圖4 三角高程測量示意

3 結(jié)束語

隨著社會發(fā)展步伐的快速邁進(jìn)，增加焦?fàn)t的生產(chǎn)價值是焦化產(chǎn)業(yè)得到高效、快速發(fā)展的前提保障。五冶集團(tuán)上海有限公司測繪分公司對焦?fàn)t檢測技術(shù)進(jìn)行了多年的研究，采用高精度的全站儀進(jìn)行檢測，形成了自己的技術(shù)成果，對焦?fàn)t檢修的技術(shù)已經(jīng)成熟。