CN112782715A - 一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法和装置 - Google Patents

一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法和装置，该检测方法利用塔筒底法兰作为基准，通过激光测距的方式检测出塔筒安装的垂直度和平行度。检测装置包括测量基座、可伸缩测量杆、激光测距仪和可吸附测量样块；其中水平测量基座和竖直测量基座在塔筒顶法兰径向调整适当后固定连接形成整体，通过其上的滚轮分别与塔筒顶法兰的顶面和内环面接触，可在塔筒顶法兰上做周向移动；可伸缩测量杆上固定有激光测距仪，可在水平测量基座内沿塔筒顶法兰径向移动；可吸附测量样块沿周向固定在塔筒底法兰上，作为激光测距仪照射目标。检测方法原理简单，操作便捷，测量快速高效，精度可接受；检测装置设计简便，易于加工制造，便于现场操作实施。

Description

一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法和装置
技术领域
本发明属于安装工程检测技术领域，特别涉及一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法和装置。
背景技术
风力发电是目前非常重要的发电方式，其中塔筒是风力发电机组的重要部件，为上细下粗的超高圆柱体钢结构，承担着风机的重量。如果风力发电机组塔筒的垂直度超差，导致重心偏移，很可能引发安全事故，因此塔筒垂直度的检测也越来越得到重视，相关标准也要求吊装期间必须进行塔筒垂直度的检测。
目前陆上风电塔筒垂直度的检测方法主要有：全站仪前方交会法、三点画圆法；三维激光扫描仪检测等。这些方法均要求在距离塔筒一定距离设置至少2个观测点，架设全站仪或三维激光扫描仪对塔筒进行观测，整个检测过程费时费力，检测精度受场地、视线、天气等因素影响严重。特别是对于海上风电，距离塔筒适当距离稳定观测点难以实现，目前没有成熟可靠的塔筒垂直度检测方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法和装置。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，包括水平测量基座、竖直测量基座、可伸缩测量杆、激光测距仪和可吸附测量样块；其中水平测量基座和竖直测量基座在塔筒顶法兰径向调整适当后固定连接形成整体，通过其上的滚轮分别与塔筒顶法兰的顶面和内环面接触，能够在塔筒顶法兰上做周向移动；可伸缩测量杆上固定有激光测距仪，能够在水平测量基座内沿塔筒顶法兰径向移动；可吸附测量样块沿周向固定在塔筒底法兰上，作为激光测距仪照射目标。
本发明进一步的改进在于，水平测量基座和竖直测量基座通过定位卡槽和螺栓固定连接形成L型刚性整体，其上分别设置有可沿塔筒顶法兰顶面和内环面做周向滚动的滚轮，便于长距离做周向移动。
本发明进一步的改进在于，水平测量基座上设置有导向性和对中性好的V型滑槽，可伸缩测量杆在V型滑槽内调整长度时可自由滑动。
本发明进一步的改进在于，固定时通过压紧螺栓进行压紧锁死。
本发明进一步的改进在于，激光测距仪固定在可伸缩测量杆端部，通过其可实现激光测距仪沿塔筒顶法兰径向和周向移动。
本发明进一步的改进在于，作为激光测距仪照射目标和基准的可吸附测量样块内设置有永磁体，其下沿设置凸起，能够吸附固定在塔筒底法兰外环面预定位置。
一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法，该方法基于所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，包含以下步骤：
步骤一：在塔筒底法兰外环面圆周均布安装多个可吸附测量样块，其水平上表面作为激光测距仪的反射面基准；
步骤二：组装水平测量基座和竖直测量基座成为相互垂直的整体，并能通过滚轮与塔筒顶法兰的顶面和内环面可靠接触，沿顶法兰周向可自由移动；
步骤三：在水平测量基座内安装可伸缩测量杆，使其沿顶法兰径向可自由滑动，且可伸缩测量杆其外端头已安装好激光测距仪；
步骤四：沿径向向外伸出可伸缩测量杆，当激光束与顶法兰外环面的径向距离为塔筒顶法兰与底法兰的半径差时，标记出可伸缩测量杆的位置A，即此时激光束的回转直径与塔筒底法兰的外径相同；
步骤五：可伸缩测量杆每次以2—3mm为步长外伸后，沿周向移动一圈，分别在对应安装有可吸附测量样块的周向位置时，读取激光测距仪读数，依次循环，直至所有位置点都能正常测得高差，标记出可伸缩测量杆的位置B；
步骤六：可伸缩测量杆上位置A和位置B之间的距离为最大水平偏移量，根据垂直度的定义，除以高差即为垂直度，并且最后一个得到正常高差测值的位置点也是最大水平偏移量的方位，另外通过各位置点的高差测值能够得到塔筒顶法兰和底法兰的平行度。
本发明进一步的改进在于，可吸附测量样块的数量为8个或以上。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，该检测装置设计简便，易于加工制造，便于现场操作实施，改进优化后易于推广应用。
本发明提供的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法，该检测方法利用塔筒底法兰作为基准，无需在塔筒外围专门设置检测点，在塔筒安装现场在塔筒本体上通过激光测距的方式可快速有效检测出塔筒安装的垂直度和平行度，检测方法原理简单，操作便捷，测量快速高效，精度可接受，特别是可较好解决海上风电目前暂无成熟简便的塔筒安装垂直度检测问题。
附图说明
图1为本发明检测装置整体结构图。
图2为本发明检测装置的第一视角安装图。
图3为本发明检测装置的第二视角安装图。
图4为本发明检测装置的第三视角安装图。
附图标记说明：
1竖直测量基座1；2水平测量基座2；3塔筒顶法兰3；4可伸缩测量杆4；5激光测距仪5；6塔筒筒体；7激光束7；8可吸附测量样块8；9塔筒底法兰9；10压紧螺栓10；11小压板11；12连接螺栓；13滚轮13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的检测方法和装置做进一步的说明。
如图1所示，本发明一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，该检测装置利用塔筒底法兰9作为基准，通过激光测距的方式检测出塔筒安装的垂直度和平行度；检测装置包括水平测量基座2、竖直测量基座1、可伸缩测量杆4、激光测距仪5和可吸附测量样块8；其中水平测量基座2和竖直测量基座1在塔筒筒体6的塔筒顶法兰3径向调整适当后通过连接螺栓12固定连接形成整体，通过其上的滚轮13分别与塔筒顶法兰3的顶面和内环面接触，可在塔筒顶法兰3上做周向移动；可伸缩测量杆4上固定有激光测距仪5，可在水平测量基座2上的V型滑槽内沿塔筒顶法兰3径向移动；可吸附测量样块8沿周向固定在塔筒底法兰9上，作为激光测距仪5照射目标。
本发明垂直度检测的工作过程如下：
在底法兰外环面安装可吸附测量样块8，如图2所示，可吸附测量样块8内置永磁体，具有磁性，可圆周均布多个(如8个或以上)吸附在底法兰外环面预定位置，其下部有凸棱，卡在底法兰和基础安装法兰结合面处，上下位置也确定，其水平上表面作为激光测距仪5的反射面基准。
组装水平测量基座2和竖直测量基座1，如图3所示，根据顶法兰内外环面间尺寸、螺栓孔位置等，调整好水平测量基座2、竖直测量基座1的连接位置后，紧固使之成为相互垂直的整体，并能通过滚轮13与塔筒顶法兰3的顶面和内环面可靠接触，沿顶法兰周向可自由移动。
在水平测量基座2的V型滑槽内安装可伸缩测量杆4(其外端头已安装好激光测距仪5，量程100m，精度1mm)，使其沿顶法兰径向可自由滑动；安装V型滑槽两端小压板11，并带上压紧螺栓10不锁死，如图4所示。
打开激光测距仪5，沿径向向外伸出可伸缩测量杆4，当激光束7与顶法兰外环面的径向距离为塔筒顶法兰3与底法兰的半径差时(考虑到激光束7光斑直径2—3mm，此距离值可加大3mm)，拧紧水平测量基座2V型滑槽两端小压板11上的压紧螺栓10进行固定，标记出可伸缩测量杆4的位置A。即此时激光束7的回转直径与塔筒底法兰9的外径相同或略大。
沿塔筒顶法兰3周向移动一圈，分别在对应安装有可吸附测量样块8的周向位置时，读取激光测距仪5读数，如均能正常测得高差，说明塔筒顶法兰3和底法兰基本同轴。实际情况中由于塔筒顶法兰3和底法兰之间存在水平偏移量，部分测点由于塔筒壁遮挡，激光束7不能正常照射到可吸附测量样块8上，无法正常测得高差。能正常测得高差的位置测点越多，说明水平偏移量越小，即垂直度越好。
后续以2—3mm为步长(相当于激光束7光斑直径，可视为测量精度)，可伸缩测量杆4外伸每个步长并锁紧后、沿周向移动一圈，分别在对应安装有可吸附测量样块8的周向位置时，读取激光测距仪5读数。依次循环，直至所有位置点都能正常测得高差，标记出可伸缩测量杆4的位置B。
位置A和位置B之间的距离就是最大水平偏移量，根据垂直度的定义，除以高差即为垂直度。并且最后一个得到正常高差测值的位置点也是最大水平偏移量的方位。另外通过各位置点的高差测值也可得到塔筒顶法兰3和底法兰的平行度。
塔筒筒节一般为三节，安装过程中，可依次快速测得不同节顶法兰对基础的垂直度和平行度。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，其特征在于，包括水平测量基座(2)、竖直测量基座(1)、可伸缩测量杆(4)、激光测距仪(5)和可吸附测量样块(8)；其中水平测量基座(2)和竖直测量基座(1)在塔筒顶法兰(3)径向调整适当后固定连接形成整体，通过其上的滚轮(13)分别与塔筒顶法兰(3)的顶面和内环面接触，能够在塔筒顶法兰(3)上做周向移动；可伸缩测量杆(4)上固定有激光测距仪(5)，能够在水平测量基座(2)内沿塔筒顶法兰(3)径向移动；可吸附测量样块(8)沿周向固定在塔筒底法兰(9)上，作为激光测距仪(5)照射目标。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，其特征在于，水平测量基座(2)和竖直测量基座(1)通过定位卡槽和螺栓固定连接形成L型刚性整体，其上分别设置有可沿塔筒顶法兰(3)顶面和内环面做周向滚动的滚轮(13)，便于长距离做周向移动。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，其特征在于，水平测量基座(2)上设置有导向性和对中性好的V型滑槽，可伸缩测量杆(4)在V型滑槽内调整长度时可自由滑动。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，其特征在于，固定时通过压紧螺栓(10)进行压紧锁死。
5.根据权利要求2所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，其特征在于，激光测距仪(5)固定在可伸缩测量杆(4)端部，通过其可实现激光测距仪(5)沿塔筒顶法兰(3)径向和周向移动。
6.根据权利要求2所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，其特征在于，作为激光测距仪(5)照射目标和基准的可吸附测量样块(8)内设置有永磁体，其下沿设置凸起，能够吸附固定在塔筒底法兰(9)外环面预定位置。
7.一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测装置，包含以下步骤：
步骤一：在塔筒底法兰(9)外环面圆周均布安装多个可吸附测量样块(8)，其水平上表面作为激光测距仪(5)的反射面基准；
步骤二：组装水平测量基座(2)和竖直测量基座(1)成为相互垂直的整体，并能通过滚轮(13)与塔筒顶法兰(3)的顶面和内环面可靠接触，沿顶法兰周向可自由移动；
步骤三：在水平测量基座(2)内安装可伸缩测量杆(4)，使其沿顶法兰径向可自由滑动，且可伸缩测量杆(4)其外端头已安装好激光测距仪(5)；
步骤四：沿径向向外伸出可伸缩测量杆(4)，当激光束(7)与顶法兰外环面的径向距离为塔筒顶法兰(3)与底法兰的半径差时，标记出可伸缩测量杆(4)的位置A，即此时激光束(7)的回转直径与塔筒底法兰(9)的外径相同；
步骤五：可伸缩测量杆(4)每次以2—3mm为步长外伸后，沿周向移动一圈，分别在对应安装有可吸附测量样块(8)的周向位置时，读取激光测距仪(5)读数，依次循环，直至所有位置点都能正常测得高差，标记出可伸缩测量杆(4)的位置B；
步骤六：可伸缩测量杆(4)上位置A和位置B之间的距离为最大水平偏移量，根据垂直度的定义，除以高差即为垂直度，并且最后一个得到正常高差测值的位置点也是最大水平偏移量的方位，另外通过各位置点的高差测值能够得到塔筒顶法兰(3)和底法兰的平行度。
8.根据权利要求7所述的一种风力发电塔筒安装垂直度快速检测方法，其特征在于，可吸附测量样块(8)的数量为8个或以上。
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