高爐變形量的觀測方法
2023-07-18 01:51:46 1
專利名稱：高爐變形量的觀測方法
技術領域：
本發明屬於煉鐵高爐基礎變形量測量領域，具體涉及一種高爐變形量的觀測方法。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，在鋼鐵工業領域的技術升級換代以及老高爐的改造過程中，需要對高爐的穩定性，運營姿態進行分析，評價高爐的健康狀態，新建高爐檢測設計質量、施工質量以及生產運營時檢測高爐的的穩定性、安全性。在正常生產運營時，分析高爐的狀態:如空載、滿載時的變形量，確定高爐的裝載量，保證生產安全，也可以用於老舊建構築物改造時評估它的穩定性，分析利用價值。以前測量高爐基礎的變形，由於測量儀器、理論、計算手段的限制，只能採用單獨的平面測量或高程測量來計算變形量。其中平面法是利用精密雷射全站儀測量高爐立柱上下兩端圓拄的圓周坐標，同時測量上下兩端的長度，計算上下兩端的圓心坐標，用上下兩端的圓心坐標和長度計算支柱的傾斜度和傾斜方向。高程法是在吊車梁上選擇傾斜觀測點，利用精密水準儀測量傾斜觀測點之間的高差，用全站儀測量傾斜觀測點的坐標，計算傾斜觀測點間的長度和方位角，用高差和長度計算吊車梁的傾斜度。由於數據量太大，不能將兩種數據混合計算，另外由於測量儀器精度的限制，不能直接測量變化點，測量時間長、人工測量等因素都影響降低測量成果精度
發明內容
本發明的目的在於提供一種高爐變形量的觀測方法，克服現有技術的不足，完善測繪理論，將平面法和高程法兩種測量方法相結合，直接測量變形點，真實反應高爐在某個時間段變化量，提高高爐基礎變形觀測的可靠性，提高更新改造的利用價值，優化設計方案，評價運營的安全性，節約投資成本。為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的:高爐變形量的觀測方法，在體現高爐基礎變形的支柱和吊車梁上分別設置變形觀測點，作為反映爐體傾斜程度的變形觀測對象，藉助於雷射全站儀和水準儀，利用平面法和高程法分別測量，然後以兩者的平均值作為高爐的變形值，其具體操作步驟如下:I)在地面上埋設控制點，每個控制點應分別符合平面法和高程法的要求，平面法要求在一個導線點上最少可以觀測到一根支柱的上下兩端；高程法用來測量各支柱上下兩端的高程，用上下兩端的高程相減得到高差，這個高差就是上下觀測點之間的長度；2)在控制點上對支柱分別按平面法和高程法進行測量，其中:①平面法測量為二級導線精度，用一秒級全站儀觀測，測角一測回，測邊對向各測一測回，假設一點的坐標和這點到鄰近一點的方位角，形成一條閉合二等導線，對該導線平差計算，評定精度，得到各控制點的坐標；②高程法測量為四等水準精度，用S5級水準儀進行四等水準測量，形成一條閉合四等水準路線，進行平差計算，評定精度，得到各控制點的高程；3)用高於I秒級的雷射全站儀，採用雷射方式直接測量某支柱同一高度上的圓周表面坐標，用圓周表面坐標點任意組合計算出多於6個的圓心坐標，在這些圓心坐標中進行分析比較，保留6個數值比較集中，離散度較小的圓心坐標，將這6個圓心坐標取平均數作為圓支柱的圓心坐標，並計算中誤差，評價測量精度，用同一根支柱上下和兩個圓心坐標之間的長度計算支柱的傾斜度，四根圓支柱傾斜度的平均數就是平面法測量的高爐基礎的傾斜度；4)在高爐平臺的吊車梁上設置變形觀測點；5)在吊車梁上測量各變形觀測點的高差，以地面一個控制點的高程為基準，將該地面高程引測到吊車梁上，用二等精度水準儀往返測量吊車梁上的變形觀測點，將變形觀測點形成一條閉合水準路線，得到每個水準點的精密高差；將高差進行回歸計算，分析數據的離散度，並剔除異常數據；用全站儀測量變形觀測點的坐標，計算變形觀測點間的距離和方位角，用高差和距離計算吊車梁的傾斜度；最後用變形觀測點之間的高差和距離計算出吊車梁的傾斜度，這個傾斜度就是體現高爐基礎的傾斜度；6)將兩種數據取其平均值作為最終的高爐傾斜變化量。與現有技術相比，本發明的有益效果是:I)在各鋼鐵企業技術改造中，為了節約成本，減少投資，對原高爐基礎穩定性進行評估非常必要，具有重要的實際指導意義。
2)在高爐正常生產運營中，高爐基礎變形測量提供的可靠的變形數據，也可以為高爐優化設計提供參考，為生產運行、管理、維護和維修提供可靠根據。3)本發明能在短時間內同時測量同一根立柱的上下兩端圓心坐標，可以有效地抵消工作基點、儀器設站的誤差，減少環境、氣壓、溫度、大氣折光對測量的影響。4)採用平面法和高程法兩種方法組合測量，可以多種技術結合，綜合計算分析，對高爐的評價更接近真實狀況。
圖1為本發明實施例埋設地面觀測點和變形觀測點分布圖；圖2為本發明實施例高爐變形觀測點的高程變形量；圖3為本發明實施例立柱傾斜角度指示圖；圖4為本發明實施例立柱傾斜量變化圖；圖5為本發明實施例立柱傾斜正視對比圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明:以某鋼廠十號高爐變形測量為例，其具體操作步驟如下:I)選擇高爐基礎上的四根支柱(I號柱、2號柱、3號柱、4號柱)和一個吊車梁作為變形觀測對象，通過對四個支柱和一個吊車梁的變形觀測來說明高爐爐體的變形情況；
在高爐地面上布設5個地面控制點:B1、B2、B3、B4、B5。見圖1 ;地面控制點用鋼釘釘在水泥地面上作為標識，每個地面控制點應分別符合平面法和高程法的要求，平面法要求在一個導線點上最少可以觀測到一根支柱的上下兩端，即BI點觀測I號柱的傾斜情況，B2點觀測2號柱的傾斜情況，B4點觀測3號柱的傾斜情況，B5點觀測4號柱的傾斜情況，也就是說在同一個控制點上必須能夠測量同一根支柱的上下兩端的圓周坐標。這5個地面控制點也應符合高程法要求，即用來測量各支柱上下兩端的高程，用上下兩端的高程相減得到高差，這個高差就是上下觀測點之間的長度，也就是每個地面控制點既是平面控制點也是高程控制點。2)在地面控制點上對支柱分別按平面法和高程法進行測量，用圖解法在總圖上讀取BI點坐標和BI至B5方位角，作為平面控制起算數據，其中:①BI至B5點設計為一條閉合的二級導線，用經過檢驗的一秒級全站儀觀測，測角一測回，測邊對向各測一測回，距離測量應進行溫度改正、加常數和乘常數改正，不必進行投影改正，所有都在高爐所在的平均高程面上計算，因為在高爐所在的平均高程面上直接進行各種計算，可以省略大量的 投影計算。對觀測數據進行完上述改正後，檢查觀測數據是否滿足精度，滿足精度後進行平差計算，評定精度。本次測量二級導線的方位角閉合差為:-8"，坐標閉合差為:3.4_，相對精度:1/61916。②用圖解法在總圖上讀取BI點高程值，作為高程控制起算數據。用經過檢驗的S5級水準儀對該導線進行四等水準測量，觀測數據不進行氣象等改正，計算閉合四等水準的閉合差，滿足四等水準精度後，進行平差計算，各地面基準點水準觀測經計算閉合差為5mm,符合四等水準精度要求。地面控制點的測量結果見表I ;表I
權利要求
1.高爐變形量的觀測方法，其特徵在於，在體現高爐基礎變形的支柱和吊車梁上分別設置變形觀測點，作為反映爐體傾斜程度的變形觀測對象，藉助於雷射全站儀和水準儀，利用平面法和高程法分別測量，然後以兩者的平均值作為高爐的變形值，其具體操作步驟如下: 1)在地面上埋設控制點，每個控制點應分別符合平面法和高程法的要求，平面法要求在一個導線點上最少可以觀測到一根支柱的上下兩端；高程法用來測量各支柱上下兩端的高程，用上下兩端的高程相減得到高差，這個高差就是上下觀測點之間的長度； 2)在控制點上對支柱分別按平面法和高程法進行測量，其中: ①平面法測量為二級導線精度，用一秒級全站儀觀測，測角一測回，測邊對向各測一測回，假設一點的坐標和這點到鄰近一點的方位角，形成一條閉合二等導線，對該導線平差計算，評定精度，得到各控制點的坐標； ②高程法測量為四等水準精度，用S5級水準儀進行四等水準測量，形成一條閉合四等水準路線，進行平差計算，評定精度，得到各控制點的高程； 3)用高於I秒級的雷射全站儀，採用雷射方式直接測量某支柱同一高度上的圓周表面坐標，用圓周表面坐標點任意組合計算出多於6個的圓心坐標，在這些圓心坐標中進行分析比較，保留6個數值比較集中，離散度較小的圓心坐標，將這6個圓心坐標取平均數作為圓支柱的圓心坐標，並計算中誤差，評價測量精度，用同一根支柱上下和兩個圓心坐標之間的長度計算支柱的傾斜度，四根圓支柱傾斜度的平均數就是平面法測量的高爐基礎的傾斜度； 4)在高爐平臺的吊車梁上設置變形觀測點； 5)在吊車梁上測量各變形觀測點的高差，以地面一個控制點的高程為基準，將該地面高程引測到吊車梁上，用二等精度水準儀往返測量吊車梁上的變形觀測點，將變形觀測點形成一條閉合水準路線，得到每個水準點的精 密高差；將高差進行回歸計算，分析數據的離散度，並剔除異常數據； 用全站儀測量變形觀測點的坐標，計算變形觀測點間的距離和方位角，用高差和距離計算吊車梁的傾斜度； 最後用變形觀測點之間的高差和距離計算出吊車梁的傾斜度，這個傾斜度就是體現高爐基礎的傾斜度； 6)則將兩種數據取其平均值作為最終的高爐傾斜變化量。
全文摘要
本發明屬於建構築物變形測量領域，具體涉及一種高爐變形量的觀測方法，其特徵在於，在體現高爐基礎變形的支柱和吊車梁上分別設置變形觀測點，作為反映爐體傾斜程度的變形觀測對象，藉助於雷射全站儀和水準儀，利用平面法和高程法分別測量，然後以兩者的算術平均值作為高爐的變形值。與現有技術相比，本發明的有益效果是1)節約成本，減少投資具有重要的實際指導意義。2)為高爐優化設計提供參考根據。3)減少環境、氣壓、溫度、大氣折光對測量的影響。4)對高爐的評價更接近真實狀況。
文檔編號C21B7/24GK103114164SQ20121057926
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者趙明山, 李海兵, 劉佔, 姜曉東, 鄭義, 徐炳寬, 馬英, 曹麗娟 申請人:鞍鋼集團工程技術有限公司