广西市水工程勘察设计有限公司
摘要：在水轮发电机的组成部分中，尾水管重要性不可忽视，在安装工作中需要很高的精度，并且，尾水管的尺寸和构架很大，安装大多需要高空作业。在安装过程中可以采用的测量方法多种多样，受尾水管结构形态的影响，当前在对尾水管实施综合测量时，会在其中引入与圆相关的知识点，并利用全站仪对尾水管实施有效测量。具有很高的效率和精准度。本文就针对水电站水轮发电机尾水管安装过程中的测量方法进行简要的分析。
关键词：水电站；水轮发电机尾水管安装；测量方法
引言
尾水管作为水轮发电机的重要构件之一，虽然尾水管的安装工作具有一定的危险系数和困难度，但是，其精准度也是安装工作必须要保证的，这也是水电站功能得以完整实现的重要保证，而提高精度最有效的途径就是掌握合理的测量方法，针对其圆形的结构，虽然测量方法是多样化的，但是利用圆的性质对其进行测量往往是最有效也最精准的，也是尾水管安装过程中最为常见的测量方法，本文就对此进行分析。
1锥管验收的测量方法与计算原理
为保证椎管验收测量顺利开展，就应将测量装置安装在适当的位置，借以保证椎管综合测量的合理性和有效性。与此同时还可以利用特定的仪器设备对椎管进口处法兰实施有效检测，按照如图1的方式进行控制桩设立，保证椎管综合检测效果有所提升。此外，在这个过程中还要注意在一个平面中只有两个具有相同搞成的点，通过测量得出两点的横纵坐标为X 和 Y，通过平面几何的相关内容，就可推测量出管口中心所具有的坐标位置，设为Y中心。
以此类推，在管口上测放Y坐标值相同的点，在一个平面内也只有两个点的Y坐标是相同的，从而对两点的高程H进行测量。在进行椎管出管口中心坐标位置确定时，还应对控制桩位置和各个控制装置之间距离实施有效分析，并在这个过程中应用特定的公式进行椎管出管口高程计算。保证椎管出管口高程计算的准确性，使得出管口高程能够满足水电站水轮发电多方面要求。另外，在进行椎管尾水管高程计算时，还应考虑椎管尾水管处法兰面横坐标数值，以为各项数值计算提供有效参考依据。
图1
最对管口法兰的最大直径和最小直径之间的差值进行检测时，可采用以下方法：在管口平面上确定两条相互垂直的直径，从图2可以看出，明确在进行管口布置时，应保证管口两个直径处于相互垂直的状态，同时利用直径附近圆周焦点进行相对距离计算，减少管道综合计算出现问题的可能。就可实现对管口法兰最大最小直径差值的计算（如果想要提升计算结果的准确性，可多确定几组相互垂直的直径，从而对各组之间测量的数据进行对比和总结）。同时，还要对进出口中心点以及管口各点位所具有的X坐标进行综合分析，通过与现场垂球吊线方法相结合，检测尾水管口的安装里程以及平面度和法兰面具有的垂直度。关于测量方法和计算使用的原理简单介绍到这里。
图2
2排除综合系统误差以修正锥管原始测量成果
任何测量仪器都是具有一定的误差的，在锥管验收测量工作中，精度受到误差影响是必然的。为了提高该测量工作的精度，在利用全站仪进行椎管测量之前，还应对全站仪实施有效检测，及时优化改善全站仪运行时存在的问题，提升全站仪测量效果。与此同时，还应对当地水文水资源勘测局的相关成果进行利用，进行对比分析，从而对坐标平均值以及高程的高低差进行计算，最终实现了对墩标沉降以及仪器产生的误差值进行了综合，具体的误差值以表1数据为例。如果想要进一步提升测量的精度，可对上述过程重复多次进行，从而对多次的测量数值进行取平均值多为最终的测值。
表1 全站仪控制点测量误差计算表
3锥管测点的布设和安装偏差的检查
在安装锥管的过程中将中心样架放置在管口平面上，并将标明中心点的位置，从而对其进行测量，将锥管的进水管口中心坐标和高程分别设置为Y进水口和H进水口，Y进为 25 977. 198 m，H进为 69. 247 3 m；在锥管安装完成后，由于拼接精度、管片自身重力、应力形变等因素的存在，往往会造成中心架中心与管中心位置不一致。基于此，就应对水管安装过程中中心样架实施有效测量，控制中心样架对水电站水轮管道测量产生的影响。同时将椎管中心位置偏差实施有效分析，明确追管中心出现偏差的原因。此外，还需要在进水口的法兰面上添加8个新的测点，在出水口添加四个新的测点，具体可参考图3和图4。
对各个测点的值进行修正后就得到了表2所展示的最终最终成果值。
表2 机组锥管管口测点成果
检测的结果为：
1.针对管口法兰最大直径与最小直径之间的差值进行检测的结果。D2-9和D5-6是进水口的两个直径，两者进行比较，D4′-5′和D2′-3′是出水口的两个直径，两者进行比较。得出锥管最大直径和最小直径之间存在的差值，进水口为5毫米，出水口为10毫米。
2.在完成检测管中心与高程核算后，最终得出Y值最终结果为977.2002m。以“2，9”值为基础计算进水口的高程H值，得出最终结果为69.2463m。利用相同的方法分别计算出出水口的管中心坐标Y和中心高程H。
3.确定管口存在的圆度偏差。分别得到了出水口的高程和中心的坐标数据后，可以据此建立两个圆周的标准方程：
（Y-77.2002）2+（H-69.2463）2=R进2
（Y-77.2170）2+（H-69.2516）2=R出2 设为（3）式
以此可推算锥管的半径方程为：
R进=（Y-77.2002）2+（H-69.2463）2
R出=（Y-77.2170）2+（H-69.2516）2 设为（4）式
再将上述所测量的各个点的管中心Y坐标以及高程值代入其中，就可以得到个点所在圆的半径值，并以此可以计算出管口法兰存在的圆度偏差数值。
4.检测法兰面平面度以及垂直度。在现场利用垂球吊线进行检测，并对各个点的X值进行比较。
结语
在管口设置测量点时要注意：（1）合理设置点位，保证测放的是同一平面内的两点，测量精度也要着重考虑；（2）应多设置几组测量点位，从而确保得出的数据与真实值最为贴近。在锥管安装完成的验收阶段测量工作中，对管口中心的测量具有更高的精度当前在进行管口设置测量的过程中，通常会采取钢琴线测量方法。其根本原因在于这一测量方法具备诸多优势。能够在提升管口设置测量准确性的同时，保证管口测点数量的合理性。而且其还具有很高的测量效率；相比于“钢琴线”测量方法，管口布设测点方法能够简化测量的步骤，从而降低了测算难度，并且避免了高空作业的方式，提高了安全性。
参考文献：
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[2]杨宏，赵通，李永双.苗尾水电站水轮机尾水管的安装[J].云南水力发电，2017，33（01）：70-73.
[3]杨锡平. 基于全流道的混流式水轮机转轮及尾水管流态研究[D].昆明理工大学，2016.
论文作者:苏盛安
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/18
标签：测量论文; 水管论文; 椎管论文; 高程论文; 管口论文; 直径论文; 法兰论文; 《基层建设》2018年第27期论文;