浅谈在机械设备安装工程中测量技术的运用

胡伟山

(中国十九冶集团有限公司，四川成都 610031)

在工程施工中，测量技术被广泛的运用，特别是土木工程中测量工作更是复杂，需要特别专业技术才能将一个复杂的土木工程完成。在设备安装工程中，测量手段的合理使用，一方面能大大缩短施工工期，提高工程施工质量;另一方面合理的测量手段能够降低工程成本。本文所谈的只是涉及到机械设备安装的几种测量技术。

在机械设备安装工程中，涉及最多而必须做的工作有两方面:一是设备安装位置控制;二是设备标高位置控制。这两方面的测量工作应在整个工程的测量控制网中由土建单位向设备安装单位移交。测量基准线以及高程控制点，一般来说，测量基准线和高程控制点一条生产线只提供一组。设备安装单位将对移交的这些点线，根据工艺需求进行复核，同时应根据设备安装工艺需要除基准线和基准高程点外还要设置许多的辅助测量基准线。这在设备安装工程中以及今后的设备维护检修具有十分重要的意义。下面笔者通过两个工程实例介绍设备安装工程中设立辅助基准的方法及必要性。

1 攀钢1220 mm 冷轧薄板酸轧联机工程

该工程是分两步进行施工的。在冷轧厂一期建设中，酸洗线和轧机线是两条独立的生产线，由酸洗线生产出酸洗卷后再由轧机的开卷装置进行开卷、轧制;在冷轧二期建设时，需要将两条生产线联接起来，实现连续轧制的功能。因此对用户的需求，设备安装单位的测量控制必需将两条线统一考虑，建立统一的基准线和高程控制点。安装基点的设立，最好是能沿生产线本身的中心线进行设立，如图1。

图1 安装中心基准点埋设示意

按照图1 能使测量的误差最大限度地减小，较好地保证设备安装精度。但是工艺生产线设备安装完成后，事先埋设的基准点往往容易被所安装设备覆盖、阻挡，造成复测时测量仪器不能通视，从而容易造成大的测量误差。针对这种情况，我们在进行中心标板埋设时，另外作了一条辅助中心线如图2。

图2 辅助中心线设置示意

辅助中心线设立的原则:(1)与工艺生产线相互平行;(2)与工艺生产线的距离L 的确定是根据现场实际情况能保证测量仪器能够通视的原则进行。对酸洗工艺线和轧制线我们都采取相同的设置方法，在工程施工中的基准线得到了很好的保留，为二期工程中的测量工作提供了很好基础，保证测量基准的一致性和准确性。

2 连铸生产线设备安装测量工作

对于连铸生产工艺线，它与其他生产工艺线有着不同的施工工艺特点，它的工艺设备布置由于其生产工艺而具有其独特性。它的设备是呈立体交叉布置，在设置中心标板和标高基准点时我们就必须按照它的设备布置特点进行相应的设置，它的设置方法见图3。

(1)纵向基准线设与冷却室和连铸机中心平行;

(2)纵向基准线即每台连铸机的中心线;

(3)横向基准线即拉矫机切点辊的轴线;

(4)横向基准线即铸流外弧面与铅垂的相切线与横向基准线平行其水平距离等于铸流半径R，极限偏差为0.5 mm;

(5)横向基准线即输送辊道起始辊轴线，其设置部位:①在拉矫机第一个驱动辊传动装置侧的基础表面内埋设一个基准点;②在连铸机各层平台基础表面内埋设一个基准点;③浇筑平台上埋设一个基准点;④在输出辊道，铸坯切割区域内埋设一个基准点。但是基准点线都应以连铸机的外弧基准线作为基准进行测设。

图3 连铸机扇形段中心线基准点设置示意

前文主要举例说明了在设备安装中如何设置测量基准点，建立合理的测量控制网进行设备安装的测量工作。在实际的施工过程中，我们还需要根据设备本身的安装精度要求选择测量仪器以及测量方法，这是设备安装工程中测量基准线是重要环节。我们经常遇到测量设备水平度、设备铅垂度、设备标高、设备垂直度、倾斜度、同轴度、直线度、平行度、挠性转子同轴度、径向圆跳动、端面圆跳动、大型设备圆跳动，应该说测量基准线标高控制点的确定是设备安装工程中的宏观测量工作。而上面所述的一些测量工作则是设备安装工作的微观测量工作，它对设备安装精度同样有着重要的意义。在长期的施工中，结合安装设备的特点，我们采取了以下几种测设方法，较大地提高设备安装的精度，缩短了施工工期。

2.1 利用水准仪测设设备标高及水平度

在山东泰山钢铁公司950 mm 热轧工程施工中，对轧机机架牌坊及底座的安装找正，我们大量借助水平仪及经纬仪对设备进行找正，利用精密水准仪配铟钢尺测量设备标高和水平度，具体方法是:①按被测检物水平精度要求，选择相应测量精度的水准仪及标尺，水准仪及普通标尺可测量水平精度为1.0/1000 mm，精密水准仪和配铟钢尺可测量水平精度为0.1/1000 mm;②用水准仪测量水平度时，两个相邻点间的距离需度量准确。图4 是测量轧机轧座纵向和横向水平度的方法示意图。1 点和6 点、2 点和5 点、3 点和4 点间两测点的高程差，表示轨座的横向水平度;1 点和2 点、2 点和3点、4 点和5 点、5 点和6 点间两测点的高程差表示底座的纵向水平度。

每个底座的1、2、3、4、5、6 共6个测点的高程标高值之差，即是两轨座的相对标高。

图4 轧机底座标高测量示意

2.2 经纬仪测量轧机机架中心及垂直度

热板轧机一般为连轧机组，机架的中心安装偏差应当控制相当小的范围内，利用经纬仪能够较好地解决这一问题(见图5)，其具体测设方法是:

图5 轧机牌坊窗口测量示意

(1)将内径千分尺安装在磁力座上(将磁力座按内径千分尺的尺寸加工内孔并攻丝)并将其吸附于机架上。

(2)利用经纬仪读出外径千分尺的数值L1。

(3)将经纬仪架设在轧机中心位置上。

(4)置于机架另一侧，并用经纬仪读出数值L2，并将两数值进行比较，其偏差值应为0，若L2＞L1，则机架应向L1方向移动，反复调整机架，最终使L2=L1。

采用这种方法有两个优点:一是利用经纬仪测量节省频繁挂线的工作量;二是消除 了由于挂线而带来的误差，特别消除了由于风或者其他外力对测量工作的影响;三是能够在测量中心的同时测量机架的垂直度。

(5)将磁力表座分别置于机架偏上的位置测得数值Lt，然后将磁力座置于机架偏下位置测得一数据Lb，并准确度量两测点之间的距离L，则我们即可获得机架垂直度的数据|Lt－Lb|/L。在调整机架垂直度时可根据测量结果进行调整，这样的测设精度可达到0.02/1000 mm，能满足轧机机架高精度的安装要求，需要特别指出的是在测量过程中所有数据只是一个相对值，不需要测出其绝对值。

2.3 利用水准仪测量设备倾斜度

在倾斜状态的设备安装(如回转窑、螺旋分级机、带式运输机等)中，安装时要求准确地测量其倾斜度。测量设备倾斜度常用拉钢丝测量法、框式水平仪测量法、水准仪测量法、激光经纬仪测量法等。在攀钢球团矿回转窑的施工中我们运用经纬仪测量方法测量回转窑的倾斜度，很好地保证了施工质量(图6)。

图6 回转窑安装示意

经过分析回转窑的安装精度，主要应该体现在对三组托轮的安装上(图6)，因此保证三组托轮的安装位置则保证整个回转窑的安装尺寸。由于托轮工作面为一圆弧面且必须安装呈一定倾斜角度，要完成测量工作非常困难，因此在设备制造时，应同时设计生产一配套的测量专用模块。其结构特点见图7 及图8，在测量时三个不同的托轮处必须同一测量模块，以保证测量数据的一致性，测量前可以分别计算各个托辊加上模块的理想尺寸，然后按此尺寸进行准确测量。

图7 斜面规示意

图8 水准仪测量托轮倾斜度示意

经过用这一方法安装了托辊后，将回转窑筒体安装上去，通过对托轮和托圈的接触情况的检查，接触面积达95%以上，证明了这一安装方法的正确性。

2.4 利用百分表测量设备同轴度

在机械设备的安装过程中，传动装置的安装是一个重要内容，而对传动设备而言，同轴度是设备安装重要技术指标。我们在设备安装普遍采用百分表测量方法，它有着测量精度较高，可以排除设备本身制造误差影响。施工中对重要设备的同轴度，一般采用三表法测量联轴器。该方法具有:①可以消除轴向窜动对测量数据的影响;②对于分段机组，轴两端的中心位移变化量基本相同。冷态对中找正要求各轴测量水平时，用三表法找正可获得较高的对中精度。

在山东泰钢950 mm 热轧工程施工中对六台轧机主体传动装置在联轴器找正，我们根据联轴器的尺寸，制作了专用工具，如图9 示。

图9 联轴器找正测量示意

(1)百分表测量同一直径两端轴向间隙，百分表测量径向间隙。

(2)以P 点对正Q 点使两半联轴器以相同方向一起转动，每转动90°测量并记录数据，使测得数据如图10 示。

图10 找正数据记录示意

(3)对所测得数据进行复核，将联轴器向前转，核对各位置的测量数据值有无变化。

(4)列公式计算联轴器心、径向位移和两轴线倾斜度。

式中:a1～a4为径向间隙;ax为测量处两轴心在x～x 方向径向位移;ay为测量处两轴心在y～y 方向径向位移;a为测量处两轴心实际位移。

按照上述的方法实测两轴心径向位移a，两轴线倾斜角θ，如在规定的数值范围内，则认为符合要求，否则需要对联轴器进行调整，调整的方法主要通过增减电机侧的调整垫片相应升高或降低设备标高，或者平移联轴器中心线，使其从动机构对中。在本工程中我们通过技术人员的测量计算确定增减垫片的厚度或设备轴动量，其计算方法在其它专业书籍中有介绍此处不作阐述。

由于机械设备形状千差万别，重量大小相差悬殊，安装精度要求迥然不同，因此在具体安装机械设备时应灵活选择合适的测量方法和检查方法。同一项安装精度测量也会因测量仪器和量具的不同，而选择不同的测量方法，还应该结合安装者的操作习惯及经济合理性来选择测量和检查方法。

［1］GB 50026－2007 工程测量规范［S］

［2］GB/T12897－2006 国家一二等水准测量规范［S］

［3］GB/T 12898－2009 国家三、四等水准测量规范［S］

［4］GB 50231－2009 机械设备安装工程施工及验收通用规范［S］

［5］GB50403－2007 炼钢机械设备工程安装验收规范［S］

［6］GB 50386－2006 轧机机械设备工程安装验收规范［S］

［7］GB 50551－2010 球团机械设备安装工程质量验收规范［S］

［8］JC/T 333－2006 水泥工业用回转窑［S］

［9］樊兆馥.机械设备安装工程手册［M］.北京:冶金工业出版社，2004