CN113252005B - 一种远距离非接触式吊架倾角观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远距离非接触式吊架倾角观测方法，属于管道支吊架技术范畴，利用激光测距仪进行距离测量，并编制可视化计算软件进行倾角计算，主要步骤为：1）在吊杆上下端的合适位置粘贴永久定位光学标识，标记为O点、P点，并记录OP长度为L；2）架设三脚架并将激光测距仪安置在三脚架上的中心位置（A点），分别测量AO的距离S1及AP的距离S2；3）将激光测距仪竖直提升至B点，测量并记录AB距离为t，然后分别测量BO的距离S3及BP的距离S4；4）将测量数据输入到编制的“吊架倾角测量计算系统”软件中，计算得到吊杆倾角数据。本发明实现了远距离非接触式吊架三维倾角的测量，操作简单、成本低廉、精度可靠。

Description

一种远距离非接触式吊架倾角观测方法

技术领域

本发明涉及一种远距离非接触式吊架倾角观测方法，属于管道支吊架技术范畴，可以广泛应用于电力、石化等管道系统及相关设备领域。

背景技术

支吊架是火力发电厂高温高压管道的重要承载部件，对管道的安全运行具有极其重要的作用，支吊架的位移与设计值的偏离程度大小也是衡量管道安全状况的重要指标，相关标准(如DL/T 616-2006)对吊架吊杆的偏斜角度也有明确的规定，一般要求恒力吊架、变力弹簧吊架的吊杆偏斜角度不超过4°，刚性吊架的吊杆偏斜角度不超过3°。

在电厂外检及安评检查中，吊架偏斜是一项重要的检查项目，由于现场管道吊架基本都处于悬空的位置，检查人员无法对吊杆倾角进行直接测量，加上现场吊架数量较多，如果每个吊架搭设脚手架进行测量，则时间成本、经济成本均较高，目前也只能采用目视的方法进行估测，精度很差，加之吊杆倾斜是一个在三维空间内的任意向倾斜问题，不同的人站在不同的方位角度观察的结果也不一样，因而在现场评判过程中也容易引起争议。

目前手持式激光测距仪已得到广泛应用，具有重量轻、体积小、成本低、操作简单的特点，在实际使用过程中不需要被测物体平面与光线完全垂直，只要被测物体表面具有一定的光线漫反射性能即可，即无需合作目标(被测物体上的垂直反射面)即可达到毫米级的测量精度，测量距离一般可达到200米以内，能够满足本发明的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有吊杆倾角测量技术中存在的上述不足，而提供一种操作简单、成本低廉、精度可靠的远距离非接触式吊架倾角观测方法，通过激光测距仪测量吊杆上标记点的距离，并将测量数据输入到计算程序中，即可得到吊杆的准确三维倾斜角度。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种远距离非接触式吊架倾角观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：在吊架生产制造或安装时，选定吊架吊杆的上下端合适部位分别粘贴永久定位光学标识，其中上端粘贴位置记为O点、下端粘贴位置记为P点，同时确保OP线与吊杆中心线方向一致(平行)，并记录OP长度为L。

第二步：需要测量吊杆倾角时，选定任意一个可以观测到“吊杆定位光学标识”的位置，架设三脚架并将激光测距仪安置在三脚架上的中心位置(A点)，分别测量AO的距离S1及AP的距离S2。

第三步：保持三角架的位置不变，竖直提升三角架的高度，将激光测距仪所在位置提升至B点，测量并记录AB距离为t，然后分别测量BO的距离S3及BP的距离S4。

第四步：以O点为原点、竖直向上为Z轴、OAB所在平面为XZ平面建立三维坐标系，假定P点坐标为(x，y，z)、A点坐标为(a，0，c)，则可得B点坐标为(a，0，c+t)，依照所测各段距离及空间几何关系可知：

x^2+y^2+z^2＝L^2

a^2+c^2＝S1^2

(x-a)^2+y^2+(z-c)^2＝S2^2

a^2+(c+t)^2＝S3^2

(x-a)^2+y^2+(z-c-t)^2＝S4^2

上述为五元二次方程组有a、c、x、y、z五个未知量，已知五个方程可以求解，在求解出x、y、z后，即可计算该吊杆的倾角(即为吊杆与竖直向的夹角)为

第五步：采用Phyone语言编制“吊架倾角测量计算系统”软件包，利用可视化界面的方式进行测量数据输入，所需输入的参数为：L、t、S1、S2、S3、S4，设置倾角计算按钮进行最终倾角测量数据计算，上述距离单位均采用mm，计算倾角单位为度(°)。主要方程求解及倾角计算程序如下：

syms a c x y z

eq1＝a^2+c^2-s1^2；

eq2＝a^2+(c+t)^2-s3^2；

eq3＝x^2+y^2+z^2-l^2；

eq4＝(x-a)^2+y^2+(z-c)^2-s2^2；

eq5＝(x-a)^2+y^2+(z-c-t)^2-s4^2；

s＝solve(eq1,eq2,eq3,eq4,eq5,x,y,a,c,z)；

i＝double(sqrt((s.x.^2+s.y.^2)/s.z.^2))；

alpha＝180*atan(i(1,1))/pi；

优选的，第一步中的永久定位光学标识应具有一定的表面漫反射性能。

优选的，第二步中的观测点位置，可以位于吊杆下方、吊杆上方或者与吊杆高度一致。

优选的，第二步及第三步中所述激光测距仪三脚架支撑，可应具有可提升台面，激光测距仪可固定在台面中心位置，并可以自由调节照射角度。

优选的，第五步中所述求解方程的程序可以采用Phyone语言或者C、C++、Fortran等其他计算与语言进行编写。

优选的，该测试方法可以应用于恒力吊架、弹簧吊架、刚性吊架倾角测量中的一种，适用范围广泛。

优选的，在实际测量过程中可以选定一个测量点，同时进行多组吊杆倾角的测量，测量效率大大提高。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)本发明实现了远距离、非接触式吊杆倾角的准确测量，在保证测试精度的情况下，有效降低了工作成本；(2)本发明通过激光测距仪的距离测量，由软件快速进行倾角计算，测量过程简便、效率高。

附图说明

图1是本发明实施例中定位光学标识现场粘贴结构示意图。

图2是本发明实施例的测试点位布置及各距离标注示意图。

图3是图2建立三维坐标系示意图。

图4是本发明实施例中吊杆倾角计算软件界面图。

图中：生根梁1、弹簧吊架2、吊杆3、管夹4、管道5、定位光学标识6。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图3，针对现场一组弹簧吊架运行状态下的倾角测量，本实施例中的一种远距离非接触式吊架倾角观测方法，操作步骤如下：

在机组安装或检修过程中，选定吊杆3的上下端的合适方位粘贴两组定位光学标识6，测量并记录标记长度L＝2000.0mm。

在机组正常运行状态下，利用既有的工作平台或人行通道架设三脚架，采用激光测距仪进行距离测量，

测得AO的距离S1＝6291.4mm，AP的距离S2＝4971.4mm。

垂直提升激光测距仪高度t＝500.0mm，测得BO的距离S3＝5942.2mm，BP的距离S4＝4737.0mm。

将上述数据记录并填入到“吊架倾角测量计算系统”软件中，点击计算按钮，计算得到该吊架吊杆的倾角为3.5°。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种远距离非接触式吊架倾角观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：在吊架生产制造或安装时，选定吊架吊杆的上端和下端分别粘贴永久定位光学标识，其中上端粘贴位置记为O点、下端粘贴位置记为P点，同时确保OP线与吊杆中心线方向一致，并记录OP长度为L；

第二步：需要测量吊杆倾角时，选定任意一个可以观测到吊杆定位光学标识的位置，架设三脚架并将激光测距仪安置在三脚架上的中心位置并记为A点，分别测量AO的距离S1及AP的距离S2；

第三步：保持三角架的位置不变，竖直提升三角架的高度，将激光测距仪所在位置提升至B点，测量并记录AB距离为t，然后分别测量BO的距离S3及BP的距离S4；

第四步：以O点为原点、竖直向上为Z轴、OAB所在平面为XZ平面建立三维坐标系，假定P点坐标为(x，y，z)、A点坐标为(a，0，c)，则得到B点坐标为(a，0，c+t)，依照所测各段距离及空间几何关系可知：

x^2+y^2+z^2＝L^2

a^2+c^2＝S1^2

(x-a)^2+y^2+(z-c)^2＝S2^2

a^2+(c+t)^2＝S3^2

(x-a)^2+y^2+(z-c-t)^2＝S4^2

上述为五元二次方程组有a、c、x、y、z五个未知量，已知五个方程可以求解，在求解出x、y、z后，即可计算该吊杆的倾角为

2.根据权利要求1所述的远距离非接触式吊架倾角观测方法，其特征在于，第一步中的永久定位光学标识具有表面漫反射性能。

3.根据权利要求1所述的远距离非接触式吊架倾角观测方法，其特征在于，第二步中的观测点位置，位于吊杆下方、吊杆上方或者与吊杆高度一致。

4.根据权利要求1所述的远距离非接触式吊架倾角观测方法，其特征在于，第二步及第三步中激光测距仪三脚架支撑具有可提升台面，激光测距仪固定在台面中心位置，并可以自由调节照射角度。

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