运营中焦炉极端条件下的现状测量方法

牛运堤，李 海

(五冶集团上海有限公司,上海201900)

捣固型焦炉的工作原理为装煤车在捣固区进行装煤捣固后，由装煤车把捣固好的煤饼送入炭化室进行炭化，待煤饼炭化成焦炭后由推焦机把焦炭从炭化室中推出，拦焦车拦下推焦机推出的焦炭进入干熄焦进行熄灭冷却(图1)。施工过程中会产生安装误差，焦炉运营中，炉体和轨道之间会发生不均匀沉降及位移，导致机侧和焦侧的轨道与焦炉中心线不平行，和炭化室中心线不垂直。当这种变形超过一定的范围，装煤车和推焦机在工作运行中将与炭化室发生啃壁和啃底的现象。江苏淮安某焦炉运营过程中就出现了上述故障。为提供准确的设备相对关系，给故障排除提供决策支持，五冶集团上海有限公司测绘分公司受业主委托，对焦炉的现状进行测量。

图1 捣固型焦炉工作示意

1 测量难点与对策

如果装煤车和推焦车在运行时，推杆和与炭化室不平行将会产生啃壁现象；如果二者标高相对关系不正确，将会产生啃底现象。因此，确定了对推焦车轨道、运焦车轨道、炭化室中心线三个主要项目的测量。该项目难度极大，其主要表现为以下几个方面：(1)在炉顶埋设有设备中心标板，该标板将作为设备安装和检修的依据。由于炉体高温，如何将基准移至焦炉的炉床板处是该项目的难点；(2)焦炉一经投产，就不能停止生产。炭化室推出焦炭后温度有好几百度，如何对炭化室的中心线和底部标高进行测量，是该项目的难点。

针对以上两个难点，采取了以下对策：

(1)在测量时我们围着炉体埋设了6个控制基准点，并对这6个基准点进行了一级闭合导线测量，然后联测炉顶的两个设备中心标板，把设备中心标板的坐标引入控制基准点中。通过控制基准点将炉顶中心基准移至炉床板处，方便将来的设备安装和检修测量的依据(图2)。

图2 测量控制网布设

(2)在炭化室项目测量时，我们公司专门制作了可以旋转360°并且带有磁力基座和加长杆的反射棱镜。该棱镜的磁力基座可以吸附在炉门上，在安置棱镜后可以撤离炉门口，待测量完毕后再收回棱镜，可以大大减少测量人员在炉门口的高温烘烤时间。

测量采取全站仪极坐标和三角高程测量，可以快速、高效的测量炭化室的空间三维坐标。

2 测量方法

2.1 控制测量

业主提供了焦炉炉顶的标板1、2号，根据我们对现场的勘查，这两个标板完好，确定以这两个标板点作为平面控制基准。由于业主未提供高程基准点，经业主认可以基准点1号为基准，按二等水准精度要求测定现场2、3、4、5、6号基准点的高程。

由于标板1和标板2无建设时的测量数据，且炉顶温度极高，两标板间无法通视，不能直接用标板1和标板2号作为直接测量依据点。我们采用坐标旋转反算的方法解决了这一问题。首先以基准点1作为控制网的起算点，基准点2作为起算方向，采用一级网的精度要求进行测量，数据采用商业软件进行严密平差；仪器分别架设于基准点4和基准点5上，测定标板1和标板2的坐标；以测定的坐标计算标板1和标板2的实际距离；以标板1为起算点，假定坐标，标板2为北方向，建立焦炉的坐标系；以建立的焦炉坐标系为依据，进行坐标旋转，将6个基准点的坐标都归算至焦炉坐标系上。采用以上方法，有效的解决了坐标系的问题。

2.2 炭化室中心线与底部高程测量

采用焦炉坐标系的控制点成果为依据，在拟测量的炭化室附近设辅助基准点。在辅助基准点上架设仪器，后视基准控制点，测量炭化室两侧壁的坐标，用两侧壁的坐标的平均数作为炭化室中心线坐标，每孔炭化室要进行两端的中心线测量，求两个中心线上的坐标，根据这两个坐标可以体现出炭化室中心线在是否垂直于焦炉中心线(图3)。标高采用三角高程测量的方法进行测量，仪器安置好后，观测地面高程基准点上的标杆，通过更改仪器高使观测的地面基准点高程等于地面基准点的高程，然后测量炭化室底部的标杆。由于测量标杆的高度一样，因此，测量待出的高程就是炭化室底部的高程(图4)。

2.3 机侧与焦侧轨道中心线及标高测量

机侧与焦侧的轨道中心线的测量方法采用极坐标，测量的位置为轨道的中心。标高测量采用几何水准测量，测量轨道顶部标高。

图3 炭化室中心线测量示意

图4 三角高程测量示意

3 结束语

随着社会发展步伐的快速迈进，增加焦炉的生产价值是焦化产业得到高效、快速发展的前提保障。五冶集团上海有限公司测绘分公司对焦炉检测技术进行了多年的研究，采用高精度的全站仪进行检测，形成了自己的技术成果，对焦炉检修的技术已经成熟。