CN112161611A - 一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法 - Google Patents

一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，是在导向架拼装场地建立独立坐标系，放样出各导向框中心点位置；导向框呈竖直摆放，将导向框分上、中、下三层导向，完成导向框的初步定位；将全站仪架设至放样的导向框中心点上对中整平；全站仪瞄准导向各导向块中点，通过全站仪测量各个导向块中点的竖直角及斜距，计算出各个导向块至中心点的水平距离，求出各层导向的调整值；以下层导向调整值为基准，结合下层导向与中、上两层导向的高差，确定同心度的偏差值；第一个导向框定位完成后，下一个导向框定位以相同的步骤及方法进行定位，直至所有导向框同心度定位完成。本发明操作简单，精度能得到保证，减小了高空作业的安全风险。

Description

一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法
技术领域
本发明涉及导向框的同心度定位测量领域，尤其是涉及一种适用于多层导向测量相互之间同心度的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法。
背景技术
当前，海上风电已成为全球风电发展的研究热点，世界各国都把海上风电作为可再生能源发展的重要方向，我国也将其划入战略性新兴产业的重要组成部分。海上风电项目一般布设在远离海岸线的风场，海况条件差，而且远离海岸线距离几十公里，甚至上百公里。风电基础钢桩的相对位置作为风电项目的控制重点，采用常规直接插桩的方式很难保证桩与桩之间的相对位置精度，因此采用导向架施工平台辅助施工，能有效减少海上作业时间，也能很好地保证风电基础钢桩的相对位置。
导向架在工厂整体加工制造，导向框作为钢桩插打的限位装置，导向框的相对位置及同心度的制造精度直接影响着后续海上施工钢桩的插打精度。导向架导向框的直径大多为3--4m，高约7--10m，如此大的直径和高度采用传统的吊垂线法进行同心度的检查及调整，精度很难保证，且容易造成错误；另外，吊垂线法需要人去用尺子量取读数，不仅工作强度大，而且存在高空作业安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能保证定位测量精度、能减小高空作业的安全风险、操作简单的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法。
本发明的目是这样实现的：
一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，特征是：具体步骤如下：
(1)厂内独立坐标系的建立及导向框的中心点放样：在导向架制造厂内的拼装场地建立独立坐标系，根据拼装图纸放样出各导向框的中心点位置并使用长钢尺复核相对距离；
(2)导向框初步定位：导向框呈竖直摆放，将导向框分上、中、下三层导向，根据步骤(1)所述放样的中心点及导向框底口的水平度完成导向框的初步定位；
(3)架设全站仪：将全站仪架设至步骤(1)所述放样的中心点上对中整平；
(4)导向框平面位置测量及调整：使用全站仪瞄准导向框中某一层导向的各导向块的中点，通过步骤(3)所述全站仪测量各个导向块中点的竖直角β及斜距S，根据测量出的竖直角和斜距，按公式L＝S×cosβ计算出该层导向中的各个导向块至步骤(1)所述放样的中心点的水平距离L，计算该层纵向导向块、横向导向块间的水平距离之差，该差值的一半即为该层导向的纵向调整值ΔLX和横向调整值ΔLY，当平面位置调整到位，但导向块至中心点的水平距离与设计距离不符时，应及时对各导向块进行修正；
(5)导向框同心度计算及调整：根据步骤(4)所述方法测量出各层导向中的导向块的水平距离，并计算各层导向的纵向调整值和横向调整值，以下层导向的纵向调整值和横向调整值为基准，结合下层导向与中层导向的高差、下层导向与上层导向的高差，计算下层导向与中层导向的纵向同心度、横向同心度，下层导向与上层导向的纵向同心度、横向同心度，并按照步骤(4)所述方法反复测量并计算纵向同心度、横向同心度，根据纵向同心度、横向同心度的偏差值对各层导向中的导向块进行修正调整，直至同心度的偏差值小于0.5‰、同心度偏差值的互差小于0.2‰；
(6)当第一个导向框定位完成后，下一个导向框定位以相同的步骤及方法，逐步完成步骤(2)至步骤(5)，直至所有导向框同心度定位完成。
在步骤(1)中，厂内独立坐标系是以导向架的中心为原点，纵轴线为X轴，横轴线为Y轴建立的独立坐标系；导向框的中心点均采用极坐标法进行放样，并使用长钢尺复核相对距离，当实际距离与设计距离偏差小于2mm时，表明放样点准确，能够使用。
在步骤(2)中，首先使用卷尺测量下层各导向块至步骤(1)所述中心点的距离，使用水准仪测量导向框的底口，当卷尺测量距离的互差值小于2mm，且塔尺在导向框底口四个方向的读数计算的水平度小于1‰时，导向框的初步定位完成。
在步骤(3)中，将全站仪架设至放样的导向框的中心点处，对中导向框的中心点，并整平全站仪，使全站仪的中心与放样出的导向框的中心点在同一铅垂线上；全站仪具有测距及测角功能，且全站仪免棱镜的精度不应低于2mm+2ppm×D 2″，当全站仪的仰角过大、瞄准不便时，应配合弯管目镜使用。
在步骤(4)中，在导向块的中点处应做好标识，或粘贴反射片；导向框的平面位置测量及调整是全站仪测量各个导向块中点的竖直角分别为β1、β2、β3、β4及各个导向块中点的斜距S1、S2、S3、S4来实现的，根据测量出的竖直角和斜距按公式L＝S×cosβ计算出各个导向块至中心点的水平距离L分别为S1×cosβ1、S2×cosβ2、S3×cosβ3、S4×cosβ4，再计算水平距离的差值，该差值的一半即为该层导向的纵向调整值ΔLX、横向调整值ΔLY，纵向调整值的计算公式为ΔLX＝(S1×cosβ1-S3×cosβ3)/2、横向调整值的计算公式为ΔLY＝(S2×cosβ2-S4×cosβ4)/2；当平面位置调整到位，但导向块至中心点的水平距离L与设计距离不符时，应及时对各导向块进行修正。
在步骤(5)中，导向框的同心度计算及调整是根据步骤(4)所述方法测量出各层导向中的导向块的水平距离L，并计算出下层导向的纵向调整值ΔL下X、横向调整值ΔL下Y，中层导向的纵向调整值ΔL中X、横向调整值ΔL中Y，上层导向的纵向调整值ΔL上X、横向调整值ΔL上Y，以下层导向的纵向调整值ΔL下X、横向调整值ΔL下Y作为基准，结合下层导向至中层导向的高差△H1、下层导向至上层导向的高差△H2，按公式((ΔL中X-ΔL下X)/△H1、(ΔL中Y-ΔL下Y)/△H1分别计算下层导向与中层导向的纵向同心度、横向同心度，按公式((ΔL上X-ΔL下X)/△H2、(ΔL上Y-ΔL下Y)/△H2分别计算下层导向与上层导向的纵向同心度、横向同心度，并按照步骤(4)所述方法反复测量并计算纵向同心度、横向同心度，根据纵向同心度、横向同心度的偏差值对各层导向中的导向块进行修正调整，直至同心度的偏差值小于0.5‰、同心度偏差值的互差小于0.2‰。
本发明的有益效果是：
仅需一台满足精度要求的有免棱镜功能的全站仪，将全站仪架设至放样的导向框的中心点上，通过全站仪测量各层导向中的导向块的竖直角及斜距，根据测量出的竖直角和斜距计算出各个导向块至放样中心点的水平距离，根据计算每层导向中的纵向导向块、横向导向块间的水平距离之差，计算各层导向的平面位置的调整值，结合下层导向与中层导向的高差、下层导向与上层导向的高差，计算导向框的同心度，反复测量并调整导向位置，直至每层导向之间的同心度满足设计要求，即可完成导向架导向框的同心度的定位。
本发明较传统吊垂线法具有明显优势，本发明操作简单，定位测量精度能得到保证，还能减小高空作业的安全风险，也极大地简化了同心度的测量方法。
本发明不仅适用于上、中、下三层导向的导向框同心度的测量定位，而且也适用于更多层数导向的导向框同心度的测量定位。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为厂内拼装坐标系示意图；
图3为导向框初步定位时的示意图；
图4为导向框摆放及同心度测量示意图；
图5为图4的立面图；
图6为图4的俯视图；
图7为导向块中心点位示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例中导向架导向框的同心度定位方法的流程图，具体图2、图3、图4、图5、图6、图7。
本发明实施例提供一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，尤其是适用于多层导向测量相互之间的同心度，导向框分上、中、下三层导向，呈竖向摆放，包括以下步骤：
(1)厂内独立坐标系的建立及导向框中心点放样：
图2为厂内独立坐标系示意图，根据拼装图纸在拼装场地以导向架的中心为原点，纵轴线为X轴，横轴线为Y轴建立厂内独立坐标系；
使用全站仪放样的导向框中心点8均采用极坐标法进行放样，并使用长钢尺复核相对距离，当实际距离与设计距离之差小于2mm时，则认为放样的导向框中心点8满足导向框的定位要求，该点可以使用，如若超出2mm，应重新设站放样；
(2)导向框初步定位：
首先使用卷尺测量下层导向1中的各导向块4的中心9至步骤(1)所述放样的导向框中心点8的距离11，根据尺量的互差值确定调整方向；然后使用水准仪10测量导向框底口的水平度，当卷尺测量的距离11互差值小于2mm，且塔尺12在导向框底口四个方向的读数计算的水平度小于1‰时，导向框的初步定位完成；
(3)架设全站仪7：所使用的仪器为全站仪7，全站仪7具有测距及测角功能，该全站仪7应配合弯管目镜使用，且全站仪7免棱镜精度不应低于2mm+2ppm×D 2″，如图4所示，将全站仪架7设至步骤(1)所述放样的导向框中心点8处，并对中放样的导向框中心点8，整平，使全站仪7的中心垂线过放样的导向框中心点8。
(4)导向框平面位置测量及调整：
导向框平面位置测量及调整是使用步骤(3)所述全站仪7测量各个导向块中点9的竖直角14(β1、β2、β3、β4)及斜距13(S1、S2、S3、S4)，根据测量出的竖直角14和斜距13按公式L＝S×cosβ计算出各个导向块4至放样的导向框中心点8的水平距离12分别为L1＝S1×cosβ1、L2＝S2×cosβ2、L3＝S3×cosβ3、L4＝S4×cosβ4，计算纵向导向块间水平距离12之差的一半△LX＝(L1-L3)/2，横向导向块间水平距离12之差的一半△LY＝(L2-L4)/2，ΔLX、ΔLY即为该层导向纵向的调整值、横向的调整值，如图6所示，当ΔLX、ΔLY值为负时，则该层导向应向负X、负Y方向调整，反之该层导向应向正X、正Y方向调整。
采用以上方法，首先对下层导向1进行调整，当平面位置调整到位，应复核该层导向块4距放样的导向框中心点8的水平距离12与设计距离不符值，当不符值超过2mm时，应对导向块4进行修正，以相同的方法完成中层导向2、上层导向3的调整，并对中层导向2的导向块5、上层导向3的导向块6进行修正调整，使它们都满足设计要求。
(5)导向框同心度计算及调整：
按照步骤(4)所述方法测量出各层导向中导向块的水平距离L，并计算出下层导向1的纵向调整值ΔL下X、横向调整值ΔL下Y，中层导向2的纵向调整值ΔL中X、横向调整值ΔL中Y，上层导向3的纵向调整值ΔL上X、横向调整值ΔL上Y，以下层导向1纵向的调整值ΔL下X、横向的调整值ΔL下Y作为基准，结合下层导向1至中层导向2的高差△H1、下层导向1至上层导向3的高差△H2，按公式((ΔL中X-ΔL下X)/△H1、(ΔL中Y-ΔL下Y)/△H1分别计算下层导向1与中层导向2的纵向同心度、横向同心度，按公式((ΔL上X-ΔL下X)/△H2、(ΔL上Y-ΔL下Y)/△H2分别计算下层导向1与上层导向3的纵向同心度、横向同心度，并按照步骤(4)所述方法反复测量并计算纵向同心度、横向同心度，根据纵向同心度、横向同心度的偏差值对各层导向中的导向块进行修正调整，直至同心度的偏差值小于0.5‰、同心度偏差值的互差小于0.2‰。
在步骤(6)中，当第一个导向框定位完成后，下一个导向框定位以相同的步骤及方法，逐步完成步骤(2)至步骤(5)，直至所有导向框同心度定位完成。
上述中同心度测量仪器可以是带测距头的经纬仪，也可以是全站仪，本案例中选用全站仪。
本发明不局限于圆柱形导向框，任何形状相似的导向框定位调整均在本发明权利范围之内。该方法也不仅仅适用于三层导向的导向框同心度的测量定位调整，还适用于多层导向的导向框测量其同心度，既能保证定位测量精度，也极大的简化了同心度的测量方法。

Claims (6)

1.一种海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)厂内独立坐标系的建立及导向框的中心点放样：在导向架制造厂内的拼装场地建立独立坐标系，根据拼装图纸放样出各导向框的中心点位置并使用长钢尺复核相对距离；
(2)导向框初步定位：导向框呈竖直摆放，将导向框分上、中、下三层导向，根据步骤(1)所述放样的中心点及导向框底口的水平度完成导向框的初步定位；
(3)架设全站仪：将全站仪架设至步骤(1)所述放样的中心点上对中整平；
(4)导向框平面位置测量及调整：使用全站仪瞄准导向框中某一层导向的各导向块的中点，通过步骤(3)所述全站仪测量各个导向块中点的竖直角β及斜距S，根据测量出的竖直角和斜距，按公式L＝S×cosβ计算出该层导向中的各个导向块至步骤(1)所述放样的中心点的水平距离L，计算该层纵向导向块、横向导向块间的水平距离之差，该差值的一半即为该层导向的纵向调整值ΔLX和横向调整值ΔLY，当平面位置调整到位，但导向块至中心点的水平距离与设计距离不符时，应及时对各导向块进行修正；
(5)导向框同心度计算及调整：根据步骤(4)所述方法测量出各层导向中的导向块的水平距离，并计算各层导向的纵向调整值和横向调整值，以下层导向的纵向调整值和横向调整值为基准，结合下层导向与中层导向的高差、下层导向与上层导向的高差，计算下层导向与中层导向的纵向同心度、横向同心度，下层导向与上层导向的纵向同心度、横向同心度，并按照步骤(4)所述方法反复测量并计算纵向同心度、横向同心度，根据纵向同心度、横向同心度的偏差值对各层导向中的导向块进行修正调整，直至同心度的偏差值小于0.5‰、同心度偏差值的互差小于0.2‰；
(6)当第一个导向框定位完成后，下一个导向框定位以相同的步骤及方法，逐步完成步骤(2)至步骤(5)，直至所有导向框同心度定位完成。
2.根据权利要求1所述的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，其特征在于：在步骤(1)中，厂内独立坐标系是以导向架的中心为原点，纵轴线为X轴，横轴线为Y轴建立的独立坐标系；导向框的中心点均采用极坐标法进行放样，并使用长钢尺复核相对距离，当实际距离与设计距离偏差小于2mm时，表明放样点准确，能够使用。
3.根据权利要求1所述的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，其特征在于：在步骤(2)中，首先使用卷尺测量下层各导向块至步骤(1)所述中心点的距离，使用水准仪测量导向框的底口，当卷尺测量距离的互差值小于2mm，且塔尺在导向框底口四个方向的读数计算的水平度小于1‰时，导向框的初步定位完成。
4.根据权利要求1所述的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，其特征在于：在步骤(3)中，将全站仪架设至放样的导向框的中心点处，对中导向框的中心点，并整平全站仪，使全站仪中心与放样出的导向框的中心点在同一铅垂线上；全站仪具有测距及测角功能，且全站仪免棱镜的精度不应低于2mm+2ppm×D 2″，当全站仪的仰角过大、瞄准不便时，应配合弯管目镜使用。
5.根据权利要求1所述的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，其特征在于：在步骤(4)中，在导向块的中点处应做好标识，或粘贴反射片；导向框的平面位置测量及调整是全站仪测量各个导向块中点的竖直角分别为β1、β2、β3、β4及各个导向块中点的斜距S1、S2、S3、S4来实现的，根据测量出的竖直角和斜距按公式L＝S×cosβ计算出各个导向块至中心点的水平距离L分别为S1×cosβ1、S2×cosβ2、S3×cosβ3、S4×cosβ4，再计算水平距离的差值，该差值的一半即为该层导向的纵向调整值ΔLX、横向调整值ΔLY，纵向调整值的计算公式为ΔLX＝(S1×cosβ1-S3×cosβ3)/2、横向调整值的计算公式为ΔLY＝(S2×cosβ2-S4×cosβ4)/2；当平面位置调整到位，但导向块至中心点的水平距离L与设计距离不符时，应及时对各导向块进行修正。
6.根据权利要求1所述的海上风电导向架导向框的厂内同心度定位方法，其特征在于：在步骤(5)中，导向框的同心度计算及调整是根据步骤(4)所述方法测量出各层导向中的导向块的水平距离L，并计算出下层导向的纵向调整值ΔL下X、横向调整值ΔL下Y，中层导向的纵向调整值ΔL中X、横向调整值ΔL中Y，上层导向的纵向调整值ΔL上X、横向调整值ΔL上Y，以下层导向的纵向调整值ΔL下X、横向调整值ΔL下Y作为基准，结合下层导向至中层导向的高差△H1、下层导向至上层导向的高差△H2，按公式((ΔL中X-ΔL下X)/△H1、(ΔL中Y-ΔL下Y)/△H1分别计算下层导向与中层导向的纵向同心度、横向同心度，按公式((ΔL上X-ΔL下X)/△H2、(ΔL上Y-ΔL下Y)/△H2分别计算下层导向与上层导向的纵向同心度、横向同心度，并按照步骤(4)所述方法反复测量并计算纵向同心度、横向同心度，根据纵向同心度、横向同心度的偏差值对各层导向中的导向块进行修正调整，直至同心度的偏差值小于0.5‰、同心度偏差值的互差小于0.2‰。
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