CN108195301B - 一种长轴状中空构件变形监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长轴状中空构件变形监测系统，包括保持张力设置于长轴状中空构件中的基准拉索、设置于长轴状中空构件内壁上的激光测距仪、以及设置于所述基准拉索上且位置对应所述激光测距仪的监测测块，所述基准拉索沿长轴状中空构件的轴线设置，所述激光测距仪朝向对应的所述监测测块设置。本发明还公开了所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的安装方法和监测方法；所述基准拉索上设置有拉力传感器和花篮螺丝。本发明所述的一种长轴状中空构件变形监测系统和方法，可以结合电脑统计和分析，快速地得出类似钢坝闸底轴管的长轴状中空构件的变形数据，从而实现对长轴状中空构件的变形量进行检测和监测的目的。

Description

一种长轴状中空构件变形监测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种长轴状中空构件变形监测系统和方法，属于工业设备或设施监测技术领域。

背景技术

钢坝闸底轴管是一根内部中空的钢管，其内外表面均经过精加工，在自由状态下，假定底轴管是一根直线。在闸门挡水时，底轴管受轴承座的束缚，产生变形，在闸门运转时，底轴管随门叶一起翻转，变形也随之发生变化，因此需要对底轴管的变形情况进行检测，防止变形超标或突变，给设备运行安全带来危险和危害。

为此，有必要设计一种长轴状中空构件变形监测系统和方法，能够对类似钢坝闸底轴管的长轴状中空构件进行变形监测，直观地显示变形量，从而可以判断变形幅度是否符合要求，以便于作业人员对应采取措施，消除设备运行的危险和危害。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种长轴状中空构件变形监测系统和方法，能够对类似钢坝闸底轴管的长轴状中空构件进行变形监测，直观地显示变形量，以便于作业人员对应采取措施。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种长轴状中空构件变形监测系统和方法，包括：保持张力设置于长轴状中空构件中的基准拉索、设置于长轴状中空构件内壁上的激光测距仪、以及设置于所述基准拉索上且位置对应所述激光测距仪的监测测块，所述基准拉索沿长轴状中空构件的轴线设置，所述激光测距仪朝向对应的所述监测测块设置。

作为上述技术方案的改进，所述激光测距仪包括水平测距仪和竖直测距仪，所述水平测距仪与所述基准拉索水平共面，所述竖直测距仪与所述基准拉索竖直共面；所述基准拉索上设置有一个或多个所述监测测块，每个所述监测测块对应设置有一个所述水平测距仪和一个所述竖直测距仪。

作为上述技术方案的改进，所述基准拉索上设置有拉力传感器和花篮螺丝。

作为上述技术方案的改进，长轴状中空构件为钢坝闸底轴管，所述钢坝闸底轴管的轴向两端外侧各设置有一个固定墩墙，所述基准拉索的两端分别固定连接两个所述固定墩墙。

作为上述技术方案的改进，所述基准拉索的端部通过拉索锚板固定连接所述固定墩墙，所述基准拉索的两端各设置有一组所述拉力传感器和所述花篮螺丝，且所述拉力传感器和所述花篮螺丝均位于所述钢坝闸底轴管的轴向端部外侧。

本发明还提供了上述一种长轴状中空构件变形监测系统的监测方法，包括以下步骤：

S11：在长轴状中空构件工作前，测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离，作为距离基准值；

S12：在长轴状中空构件工作后，测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离，作为距离实测值；

S13：用所述距离实测值减去所述距离基准值，即可获得长轴状中空构件在所述激光测距仪位置处的变形量。

作为上述技术方案的改进，在测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离时，同时监测所述基准拉索的拉力，根据所述基准拉索的挠度和实测的拉力，对测定的距离进行误差补偿。

作为上述技术方案的改进，在所述基准拉索两端的固定位置处设置液压阻尼装置，当所述基准拉索保持静止时才可测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离。

本发明还提供了上述一种长轴状中空构件变形监测系统的安装方法，包括以下步骤：

S21：使用经纬仪和水准仪将所述钢坝闸底轴管的中心投影到两个所述固定墩墙上，然后以所述钢坝闸底轴管的中心投影为基准，在两个所述固定墩墙上各安装一个所述拉索锚板；

S22：将所述基准拉索的两端分别固定连接在两个所述拉索锚板上；

S23：用手持式激光测距仪复测所述基准拉索与所述钢坝闸底轴管端口上、下、左、右各点的距离，通过调整所述拉索锚板的位置，使所述基准拉索和所述钢坝闸底轴管的端口中心重合；

S24：通过调节所述基准拉索两端的所述花篮螺丝，使所述基准拉索两端的所述拉力传感器测得的拉力数值达到试验设定值；

S25：用水准仪在所述钢坝闸底轴管的内壁上标出与所述基准拉索水平共面的水平安装线，以所述水平安装线为基准安装所述水平测距仪；

S26：用经纬仪在所述钢坝闸底轴管的内底壁上标出与所述基准拉索竖直共面的竖直安装线，以所述竖直安装线为基准安装所述竖直测距仪。

作为上述技术方案的改进，还包括以下步骤：

S31：在所述基准拉索上等间距设置多个所述监测测块；

S32：在闸门拐臂运行角度达到30°、45°、60°和90°时，测定每个所述监测测块对应位置处的变形量；

S33：从步骤S32获得的变形量数据中，选取变形量最大的值，确定其对应的所述监测测块的位置，该位置即为日常监测时所述监测测块的安装位置。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的一种长轴状中空构件变形监测系统和方法，利用固定的基准拉索和激光测距仪采集数据，可以结合电脑统计和分析，快速地得出长轴状中空构件的变形数据，从而实现对长轴状中空构件的变形量进行检测和监测的目的。

本发明适用于安装长轴设备的轴管变形检测，尤其适用于钢坝闸底轴管内部变形检测和监测，对于其他有监测变形要求的长轴，可在本系统的基础上进行改进，经改进后的本系统还可用于平面受力构件运行时的外部、内部检测和监测。

附图说明

图1为本发明所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

如图1所示，本实施例所提供的一种长轴状中空构件变形监测系统，包括：保持张力设置于长轴状中空构件中的基准拉索1、设置于长轴状中空构件内壁上的激光测距仪、以及设置于所述基准拉索1上且位置对应所述激光测距仪的监测测块2，所述基准拉索1沿长轴状中空构件的轴线设置，所述激光测距仪朝向对应的所述监测测块2设置。

所述监测测块2的长度可以根据长轴状中空构件轴、径向变形量选择，所述监测测块2的形状可根据需要设计成圆形，方形或异形，以满足检测需要。

具体地，所述激光测距仪包括水平测距仪3和竖直测距仪4，所述水平测距仪3与所述基准拉索1水平共面，所述竖直测距仪4与所述基准拉索1竖直共面；所述基准拉索1上设置有一个或多个所述监测测块2，每个所述监测测块2对应设置有一个所述水平测距仪3和一个所述竖直测距仪4。所述基准拉索1上设置有拉力传感器5和花篮螺丝6。

以钢坝闸底轴管7为例，所述钢坝闸底轴管7的轴向两端外侧通常各设置有一个固定墩墙8，所述基准拉索1的两端分别固定连接两个所述固定墩墙8。具体地，所述基准拉索1的端部通过拉索锚板9固定连接所述固定墩墙8，所述基准拉索1的两端各设置有一组所述拉力传感器5和所述花篮螺丝6，且所述拉力传感器5和所述花篮螺丝6均位于所述钢坝闸底轴管7的轴向端部外侧。

上述一种长轴状中空构件变形监测系统的监测方法，包括以下步骤：

S11：在长轴状中空构件工作前，测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块2的距离，作为距离基准值；

S12：在长轴状中空构件工作后，测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块2的距离，作为距离实测值；

S13：用所述距离实测值减去所述距离基准值，即可获得长轴状中空构件在所述激光测距仪位置处的变形量。

需要注意的是：

如果所述基准拉索1存在拉力变化，在测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块2的距离时，同时监测所述基准拉索1的拉力，根据所述基准拉索1的挠度和实测的拉力，对测定的距离进行误差补偿。

如果所述基准拉索1存在振动，在所述基准拉索1两端的固定位置处设置液压阻尼装置，当所述基准拉索1保持静止时才可测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块2的距离。

上述一种长轴状中空构件变形监测系统的安装方法，包括以下步骤：

S21：使用经纬仪和水准仪将所述钢坝闸底轴管7的中心投影到两个所述固定墩墙8上，然后以所述钢坝闸底轴管7的中心投影为基准，在两个所述固定墩墙8上各安装一个所述拉索锚板9；

S22：将所述基准拉索1的两端分别固定连接在两个所述拉索锚板9上；

S23：用手持式激光测距仪复测所述基准拉索1与所述钢坝闸底轴管7端口上、下、左、右各点的距离，通过调整所述拉索锚板9的位置，使所述基准拉索1和所述钢坝闸底轴管7的端口中心重合；

S24：通过调节所述基准拉索1两端的所述花篮螺丝6，使所述基准拉索1两端的所述拉力传感器5测得的拉力数值达到试验设定值；

S25：用水准仪在所述钢坝闸底轴管7的内壁上标出与所述基准拉索1水平共面的水平安装线，以所述水平安装线为基准安装所述水平测距仪3；

S26：用经纬仪在所述钢坝闸底轴管7的内底壁上标出与所述基准拉索1竖直共面的竖直安装线，以所述竖直安装线为基准安装所述竖直测距仪4。

通常在监测的时候，可以监测一个变形位置，也可监测多个变形位置；为了降低系统的安装、维护成本，以及日常的数据处理量，实际上只需要监测变形量最大的位置处即可保证设备的运行安全性，即关注设备运行最薄弱的位置。

为了寻找出设备运行最薄弱位置，即所述监测测块2的安装位置，上述一种长轴状中空构件变形监测系统的安装方法，还包括以下步骤：

S31：在所述基准拉索1上等间距设置多个所述监测测块2；

S32：在闸门拐臂运行角度达到30°、45°、60°和90°时，测定每个所述监测测块2对应位置处的变形量；

S33：从步骤S32获得的变形量数据中，选取变形量最大的值，确定其对应的所述监测测块2的位置，该位置即为日常监测时所述监测测块2的安装位置。

设备在日常工作中，如果所述钢坝闸底轴管7的变形量始终在控制范围内，则闸门运行正常。如果所述钢坝闸底轴管7的变形量超出控制范围，则需停机，查找原因，待故障消除后方可继续运行。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种长轴状中空构件变形监测系统，其特征是，包括：保持张力设置于长轴状中空构件中的基准拉索（1）、设置于长轴状中空构件内壁上的激光测距仪、以及设置于所述基准拉索（1）上且位置对应所述激光测距仪的监测测块（2），所述基准拉索（1）沿长轴状中空构件的轴线设置，所述激光测距仪朝向对应的所述监测测块（2）设置，所述激光测距仪包括水平测距仪（3）和竖直测距仪（4），所述水平测距仪（3）与所述基准拉索（1）水平共面，所述竖直测距仪（4）与所述基准拉索（1）竖直共面；所述基准拉索（1）上设置有一个或多个所述监测测块（2），每个所述监测测块（2）对应设置有一个所述水平测距仪（3）和一个所述竖直测距仪（4）；所述基准拉索（1）上设置有拉力传感器（5）和花篮螺丝（6）。

2.如权利要求1所述的一种长轴状中空构件变形监测系统，其特征是，长轴状中空构件为钢坝闸底轴管（7），所述钢坝闸底轴管（7）的轴向两端外侧各设置有一个固定墩墙（8），所述基准拉索（1）的两端分别固定连接两个所述固定墩墙（8）。

3.如权利要求2所述的一种长轴状中空构件变形监测系统，其特征是，所述基准拉索（1）的端部通过拉索锚板（9）固定连接所述固定墩墙（8），所述基准拉索（1）的两端各设置有一组所述拉力传感器（5）和所述花篮螺丝（6），且所述拉力传感器（5）和所述花篮螺丝（6）均位于所述钢坝闸底轴管（7）的轴向端部外侧。

4.如权利要求1所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的监测方法，其特征是，包括以下步骤：

S11：在长轴状中空构件工作前，测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离，作为距离基准值；

S12：在长轴状中空构件工作后，测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离，作为距离实测值；

S13：用所述距离实测值减去所述距离基准值，即可获得长轴状中空构件在所述激光测距仪位置处的变形量。

5.如权利要求4所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的监测方法，其特征是，在测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离时，同时监测所述基准拉索的拉力，根据所述基准拉索的挠度和实测的拉力，对测定的距离进行误差补偿。

6.如权利要求4所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的监测方法，其特征是，在所述基准拉索两端的固定位置处设置液压阻尼装置，当所述基准拉索保持静止时才可测定所述激光测距仪与对应的所述监测测块的距离。

7.如权利要求3所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的安装方法，其特征是，包括以下步骤：

S21：使用经纬仪和水准仪将所述钢坝闸底轴管的中心投影到两个所述固定墩墙上，然后以所述钢坝闸底轴管的中心投影为基准，在两个所述固定墩墙上各安装一个所述拉索锚板；

S22：将所述基准拉索的两端分别固定连接在两个所述拉索锚板上；

S23：用手持式激光测距仪复测所述基准拉索与所述钢坝闸底轴管端口上、下、左、右各点的距离，通过调整所述拉索锚板的位置，使所述基准拉索和所述钢坝闸底轴管的端口中心重合；

S24：通过调节所述基准拉索两端的所述花篮螺丝，使所述基准拉索两端的所述拉力传感器测得的拉力数值达到试验设定值；

S25：用水准仪在所述钢坝闸底轴管的内壁上标出与所述基准拉索水平共面的水平安装线，以所述水平安装线为基准安装所述水平测距仪；

S26：用经纬仪在所述钢坝闸底轴管的内底壁上标出与所述基准拉索竖直共面的竖直安装线，以所述竖直安装线为基准安装所述竖直测距仪。

8.如权利要求3所述的一种长轴状中空构件变形监测系统的安装方法，其特征是，包括以下步骤：

S31：在所述基准拉索上等间距设置多个所述监测测块；

S32：在闸门拐臂运行角度达到30°、45°、60°和90°时，测定每个所述监测测块对应位置处的变形量；

S33：从步骤S32获得的变形量数据中，选取变形量最大的值，确定其对应的所述监测测块的位置，该位置即为日常监测时所述监测测块的安装位置。

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