Геодезическое обеспечение монтажа промышленных печей

1.2 Геодезическое обеспечение монтажа промышленных печей

Определение координат центра крупных высотных сооружении типа доменных печей

В практике инженерной геодезии часто возникает необходимость определить координаты центров крупных высотных сооружений, имеющих цилиндрическую или конусообразную форму и представляющих собой сложное устройство из целого ряда отдельных элементов его технологического оборудования. К такому типичному сооружению можно отнести, например, доменную печь.

Сложность решения задачи заключается в том. чтобы в натуре выбрать такую точку, которая служила бы геометрическим центром печи, фиксировала бы ее вертикальную ось. Практически такой точки не существует, поэтому следует в конструкции печи найти такой элемент, который можно было бы видеть при обзоре печи и который определял'бы ее геометрическую форму.

рисунок 1

Таким элементом может служить колосниковый фланец (основное колосниковое кольцо; рис. 1, а), который специалистами-доменщиками может быть показан наблюдателю в натуре. Этот колосниковый фланец опоясывает доменную печь и-виден с точек местности, окружающей печь.

Геометрическим центром доменной печи можно считать точку О, являющуюся геометрическим центром лещади. По конструкции печи геометрические центры колосникового фланца и лещади должны совпадать (быть на одной осевой линии). За соблюдением этого условия при монтаже печи тщательно следят, и эксцентриситет ОО' (рис. 1, 6) колоеникового фланца относительно лещади по техническим условиям не должен превышать ±35 мм.

Проверить фактическую величину эксцентриситета для уже существующей печи нельзя, но она практически невелика, поэтому геометрический центр основного колосникового кольца (точка О') можно считать центром доменной печи.

Далее встает задача, как в натуре определить точку О'. Для этого следует на местности выбрать точки, например А, Б, С и Д (рис. 1, в), с которых можно видеть соответственные точки а-а', б-б', д-д' образующей основного колосникового кольца. По результатам наблюдения образующей в указанных точках с концов А, Б, С и Д базисов надо получить направления АО', БО', СО' и ДО', после чего Вычислить координаты центра доменной печи, решив прямую многократную засечку.

Геодезические работы при монтаже технологического оборудования.

Разбивка го, изонтальных осей и вертикальных горизонтов

Монтаж технологического оборудования начинают с приемки возведенных фундаментов, на которые должны быть точно вынесены и четко зафиксированы проектные оси монтируемого оборудования, заложены реперы и определены их отметки; поверхности фундаментов и опорных плоскостей должны быть выведены до проектных отметок; анкерные болты и закладные части должны быть устроены со строгим соблюдением проектных размеров осей и отметок.

Для монтажныд работ целесообразно размечать не разбивочные оси, а линии, строго параллельные этим осям и совпадающие с наиболее важными технологиче кими линиями или плоскостями. При таком положении облегчается процесс монтажа оборудования, установки его в проектное положение.Например, для монтажа направляющих путей агрегатов (рис. 2, а) в качестве монтажной оси удобно принять не ось симметрии пути, а ось или вертикальную .грань одной из ниток направляющих; при установке емкости или цилиндрических аппаратов, расположенных в ряд (по одной продольной оси), например, скрубберы или электрофильтры, в качестве монтажной оси выгодно выбрать линию, проходящую через крайние образующие цилиндров, по которой последние устанавливают в проектное положение (рис. 2, б). отметки; поверхности фундаментов и опорных плоскостей должны быть выведены до.

Рисунок 2

Выбор монтажных осей производят по чертежам фундаментов, монтажным чертежам, чертежам узлов и технологическим схемам. При этом учитывают возможность использования осей для периодической выверки агрегатов при монтаже и эксплуатации.

Установку оборудования в плане производят с помощью теодолита и натянутых струн с отвесами. Опорные плоскости устанавливают на проектную отметку, используя нивелир и рейку, а в горизонтальное положение с помощью накладных прецизионных уровней. Для выверки деталей, удаленных одна от другой на значительное расстояние, в стесненных местах используют гидростатический уровень, который обеспечивает точность определения превышений с ошибкой примерно ±0,2— 0,3 мм.

При монтаже технологического оборудования, помимо обычных геодезических инструментов, пользуются контрольно-измерительными приборами (микрометр, щуп, индикатор, штихмас, струна, прецизионный накладной уровень с ценой деления 10—15" и др.).

Микрометр служит для измерения толщины тонких пластинок и накладок с точностью до 0,01 мм. Щуп представляет собой набор стальных пластинок комбинированной толщины (от 0,02 до 0,20 мм) и применяется для измерения зазоров между плоскостями. Индикатор применяют для измерения с точностью до 0,01 мм отклонений в размерах валов, неровностей при обработке плоскостей и т. п. Штихмас служит для высокоточного измерения внутренних размеров деталей. Струна представляет собой стальную калиброванную проволоку диаметром 0,3 — 0,5 мм. Для закрепления струны на концевых точках осей устанавливают стойки с блочными или другими приспособлениями вверху, через которые перекидывают струну с подвешенным грузом. При помощи этих приспособлений возможны поперечные перемещения для точной установки струны по остроконечному отвесу или оптическому центриру в створе соответственной оси. Струнам дают возможно большие натяжения, чтобы уменьшить стрелу ее провеса: например, для струны диаметром 0,3 мм дают натяжение 7—8 кг, а для струны диаметром 0,5 мм — около 20 кг.

Геодезические разбивки при монтаже цементных вращающихся печей.

Геодезические работы, связанные с монтажом технологического оборудования, состоят из комплекса геодезических действий, изложенных в предыдущих главах.

Строитель и монтажник, располагая знаниями геодезических приемов, изложенных в предыдущих главах, и владея основными геодезическими инструментами и приборами, должны уметь найти решение задачи, связанной со специфическими условиями и требованиями монтажа конкретно рассматриваемого объекта. Для этого надо знать проектную геометрию монтируемого объекта, технические допуски на монтаж рассматриваемых конструкций и правильно предусмотреть необходимую точность геодезических измерений и построений.

Ниже излагается описание выполнения работ, связанных со строительством и монтажом цементных вращающихся печей.

Цементная вращающаяся печь представляет собой цилиндр 1, состоящий из отдельных звеньев-обечаек, склепанных или сваренных между собой. По всей длине цилиндра расположены бандажи 2, которыми цилиндр опирается на парные опорные ролики 5. Каждая пара роликов установлена на двух станинах 6, а каждая пара станин покоится на фундаментной плите 7, установленной на фундамент (рис. 3).

Печи бывают 150- и 118-метровой длины. В первом случае цилиндр опоясан девятью бандажами, опирающимися на девять парных роликов, и имеет девять фундаментов; во втором случае печь имеет шесть фундаментов и соответственное .количество фундаментных плит, парных опорных роликов и бандажей.

Для 150-метровой лечи диаметр расширенной части по кожуху равен 3,6 м, а суженной части—3,3 м; диаметр по бандажам около 4 м. Ось цилиндра печи не горизонтальна и имеет пятипроцентный уклон, в результате отметки соответственных точек крайних бандажей при длине печи J 50 м отличаются примерно на 7,5 м.

Для сооружения фундаментов необходимо уже известными приемами разбить на местности продольную ось ОО₁ (рис. 4) печи и перпендикулярные к ней оси фундаментов. Ось печи обозначается прочными бетонированными знаками, расположенными попарно за пределами крайних фундаментов. Над осевыми знаками устанавливают обноски. С помощью теодолита на обноску выносят следы оси печи и по этим следам-рискам натягивают тонкую стальную проволоку.

Центры фундаментов определяют с помощью тяжелых отвесов, подвешенных на проектных расстояниях по направлению оси к натянутой проволоке. Продольные оси фундаментов, перпендикулярные к оси печи, разбивают с помощью теодолита, установленного точно в центре фундамента, центрированием метки на трубе, обозначающей продолжение веп-икальной оси теодолита! под отвесом, подвешенным на проволочную ось печи. Линейные отрезки в направлении оси фундамента откладывают при помощи стальной компарированной рулетки. Оси фундаментов выносят на обноску, устраиваемую по контуру каждого фундамента, и закрепляют выносными створными знаками, расположенными в безопасной для их сохранности зоне.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

При установке крайних фундаментов по высоте необходимо учитывать: 1) разность отметок соответственных точек крайних бандажей, равную, например, 7,9 м; 2) уклон местности в направлении оси печи и 3) размеры сооружений, находящихся под центром печи.

Установку остальных фундаментов по высоте производят с таким расчетом, чтобы их вершины находились на прямой, соединяющей верхние точки крайних опор. Все эти высоты заранее установлены проектом и могут быть вынесены в натуру уже известным приемом.

Фундаменты цементной печи устраивают на прочном основании для предотвращения осадки. В целях наблюдения возможных осадок в основании каждого фундамента на высоте до 0,5 м от поверхности земля закладывают стенные реперы, например из уголкового железа. В стороне от строительной площадки в грунтах, гарантирующих неизменность положения, закладывают грунтовой репер постоянного типа, а между ним и линией фундаментов устраивают rape межуточный грунтовый репер также постоянного тина. Местоположение промежуточного репера должно создавать возможность определения превышений между ним и контрольными реперами, заложенными в основаниях фундаментов с одной постановки нивелира.

Считая высоту основного репера постоянной, периодически определяют превышение между ним и промежуточным репером. Условные отметки фундаментных контрольных реперов определяют от отметки промежуточного репера так часто, как это предусмотрено программой наблюдений. Неизменность: отметок фундаментных реперов в пределах точности нивелирования покажет отсутствие осадки фундаментов и, наоборот, изменяемость отметок покажет величину осадки фундаментов и достижение ими состояния устойчивости после затухания осадки.

Фундаментные плиты со -станинами должны быть установлены на фундаменты так, чтобы их поперечные оси NN (рис. 6) находились на одной прямой и совпадали с осью печи, обозначенной натянутой проволокой с отвесами; Продольные оси ММ должны быть перпендикулярны к ней, а наклонные расстояния l между продольными осями соседних опор должны соответствовать проектным размерам.

Рисунок 6.

Отметки парных точек Л_п и А_л на поверхности плит должны быть для своих плит одинаковыми и точно соответствовать проектным значениям, а сами плиты должны иметь пятипроцентные уклоны в направлении поперечной оси NN. Установку плит выполняют в такой последовательности.

Рисунок 7.

Плиту устанавливают на середине фундамента так, чтобы ее осевые риски по оси NN, нанесенные при заводском изготовлении плит, точно совпали с отвесами, опущенными с натянутой осевой проволоки. Для установки плиты по проектной высоте под плиту подкладывают металлические прокладки, а заданный уклон плиты достигается при помощи монтажного клина 2 (рис. 7), имеющего точно заданный проектом уклон, и выверенного прецизионного накладного уровня 3, накладываемых на строганую поверхность станины 1.

Проверку проектных значений отметок точек Л_п и А_л производят с помощью нивелира, установленного на соседней плите. Горизонт-инструмента определяют по отметке начального фундамента, для чего в его поверхность при бетонировании закладывают металлический стержень с шарообразной головкой и заранее определяют нивелированием его отметку.

Для установки рейки над точками А применяют две одинаковые металлические штанги длиной 1,2—1,3 м с шарообразными выступами посередине. Каждую штангу укладывают на строганые поверхности станин в точках 1,3 и 2,4 (см. рис. 6) так, чтобы шарообразные выступы, на которые устанавливают рейку при нивелировании, находились над точками А_п, А_л, А_п^/ и А_л'.

При установке плит следят за точным соблюдением проектных расстояний l между продольными осями плит, для чего применяют компарированную стальную рулетку с миллиметровыми делениями. Измерения производятся с обеих сторон плит.

Перед окончательной установкой и закреплением плит вновь нивелируют все точки А на, опорах с точностью нивелирования IV класса, применяя рейки с уровнями. Если несоответствие фактических отметок их проектным значениям превышает ±3 мм, то положение плит исправляют.

При установке роликов устраняют их продольные и поперечные смещения; оси роликов устанавливают параллельно продольной оси печи и заданному проектом уклону верхней рабочей поверхности роликов.

При выверке установки роликов теодолит центрируют над меткой оси NN начальной плиты и направляют визирную ось трубы точно по продольной оси NN печи, отмеченной на противоположной крайней плите. При правильной установке роликов расстояния от оси печи до центров шеек парных роликов должны быть одинаковыми, а вертикальная нить теодолита должна совмещаться с изображением осевых рисок, нанесенных на середины специальных металлических скобообразных стержней, установленных своими заточенными ножками в центры шеек парных роликов.

Правильность расстояний между смежными парами роликов в направлении продольной оси печи контролируют измерением .расстояний между .соответственными верхними шестью точками (рис. 6) роликов.

После сборки корпуса печи необходимо убедиться в ее прямолинейности, т. е. в отсутствии вертикальных и поперечных горизонтальных смещений в положении бандажей.

Прямолинейность печи сверху может быть проверена следующими методами:

а) нивелироваиием бандажей с установкой нивелира на обечайках посередине между смежными бандажами;

б) визированием наклонным лучом нивелира или теодолита, уста новленных на последнем бандаже. Труба инструмента устанавливается под заданным углом наклона путем наведения средней горизонтальной нити на отсчет по рейке, соответствующий высоте инструмента, постав ленной на первом бандаже. Таким путем визирная ось инструмента устанавливается параллельно оси печи с уклоном, равным уклону веохней рабочей поверхности бандажей. Затем рейку переносят на все промежуточные бандажи и производят отсчеты по рейке, которые должныбыть равны установленной высоте инструмента.

Для выявления смещений бандажей в поперечном направлении пс отношению к оси печи следует на местности разбить две линии, параллельные продольной ори печи, для чего на перпендикулярах ОМ и ОМ^/ O₁M₁ и O₁M₁^/ (см..рис. 5) откладывают компарированной рулеткой равные отрезки длиной, превышающей на 0,5—1,0 м радиус лечи, и концы отрезков закрепляют кольями с гвоздем-центром. Центрируют теодолит над вынесенной точкой М и направляют визирную ось трубы на соответственно противоположную точку М₁. Таким путем визирная ось трубы будет установлена параллельно продольной оси OO₁ печи. Затем к торцовой части бандажей в точках наибольшого бокового выступа бандажа последовательно приставляют легкую, специально изготовленную рейку с сантиметровыми делениями, удерживая ее в горизонтальном положении с помощью накладного уровня, и производят отсчет по рейке, соответствующий положению вертикальной нити теодолита. Разность отсчетов покажет поперечные горизонтальные смещения бандажей, например в направлении вправо от оси ОО₁, После этого теодолит переставляют в точку М', ориентируют визирную ось по линии М^/М^/₁ и производят аналогичную проверку.

При отсутствии горизонтального поперечного смещения бандажа отсчеты по рейке, приставленной к диаметрально противопожным концам его внешнего диаметра, будут равны. При соблюдении правильной геометрической формы бандажа, но при его внеценгренности по отношению к проектному положению оси ОО₁ печи, алгебраическая сумма отклонений отсчетов по парнопротитаоположным рейкам должна быть равна нулю. Уклонение от нуля будет характеризовать отклонение поперечного сечения наружного обода бандажа от окружости заданного радиуса.

Для окончательной выверки смонтированной печи ее цилиндр с бандажами вращают вокруг своей оси точно на 180° и вновь повторяют зыверку по полной, изложенной выше программе.