一种锅炉大板梁挠度测量装置及方法

1.本发明属于大跨度梁类工件挠度测量领域，具体涉及一种锅炉大板梁挠度测量装置及方法。


背景技术：

2.锅炉大板梁是锅炉重要的承重部件。锅炉大板梁在安装完毕承重前、锅炉水压试验前、锅炉水压试验上水后、锅炉水压试验放水后和锅炉点火启动前应测量其垂直挠度。对于在役锅炉定期检验时，也要测量锅炉大板梁挠度变化情况。目前，锅炉大板梁在承重前，往往采用水准仪或全站仪进行测量，在承重后，工字形大板梁的上平面有较多附焊件，工字梁的下平面布置了很多吊杆，给水准仪或全站仪测量带来不便，目前实际工作中是常常拉水平线法(采用透明塑料管进行水平测量)，但测量误差较大，测量过程至少二人配合，测量过程比较繁琐。本测量方法是采用远红外线（激光的一种）配合专用工具进行测量，过程简单，测量精度高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种新型的锅炉大板梁挠度测量装置，该装置不需要电源和水源，无机械转动件，设备简单，结实耐用，操作人员不需要专业进行培训学习。测试过程容易，精度高，效率高。
4.本发明的技术方案是：该锅炉大板梁挠度测量装置包括远红外线测距装置和指示标尺。所述远红外线测距装置和指示标尺均采用竖直中空长方体框架设计，上下两端为带有磁性开关的磁性底座，磁性上底座和磁性上底座之间采用四根支柱固定连接；所述磁性底座的底部均设置有四个万向滑轮，用于测量时移动测量装置。
5.所述远红外线测距装置的中空框架内，设置有远红外测距仪，所述远线外测距仪通过连接件与固定在第一磁性上底座上的固定件相连接，左右两侧各有一个测距头。
6.所述指示标尺的中空框架内，设置有标尺，第二磁性上底座设置有吊耳，吊耳下方安装有夹持件，所述夹持件用于连接标尺和吊耳，标尺下面有铅块；所述标尺设置有正反两个方向的刻度。
7.一种锅炉大板梁挠度测量方法，采用上述测量装置，具体是：所述远红外测距仪在同一水平方向上左右两侧各发出激光光线，光线投射到锅炉大板梁两端下方（或上方）的指示标尺上，通过读取指示标尺的指示读数，两个读数之差再减去远红外测距仪发光中心到大板梁的距离（该值是定值），就可以计算出下挠数值。远红外线测距仪到两个标尺的距离之和就是大板梁的长度，下挠数值除以大板梁的长度就得到了锅炉大板梁的挠度值。
8.本发明的有益效果是：本发明提供的挠度测量装置结构简单，无任何机械转动部件，结实耐用，测量精度
高，方便携带，不需要电源和水源，操作简单易学。
附图说明
9.图1是远红外线测距装置结构正视图；图2是远红外线测距装置结构侧视图；图3是远红外线测距装置结构俯视图；图4是远红外测距仪正视图；图5是指示标尺正视图；图6是指示标尺侧视图；图7是在大板梁下方测量挠度值示意图；图8是在大板梁上方测量挠度值示意图；图9是锅炉大板梁两端在同一水平高度时在梁的下方测量原理示意图；图10是锅炉大板梁两端不在同一水平高度时在梁的下方测量原理示意图；图11是锅炉大板梁两端在同一水平高度时在梁的上方测量原理示意图；图12是锅炉大板梁两端不在同一水平高度时在梁的上方测量原理示意图。
10.图中：1、第一磁性底座；2、第一支柱；3、远红外测距仪；4、远红外线；5、连接件；6、固定件；7、锁定件；8、第一磁性开关；9、第一万向滑轮；10、第二磁性底座；11、第二支柱；12、标尺；13、夹持件；14、吊耳；15、第二磁性开关；16、第二万向滑轮；17、铅块；18、锅炉大板梁；19、大板梁支撑；20、指示标尺；21、远红外线测距装置。
具体实施方式
11.以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
12.本发明的锅炉大板梁挠度测量装置，包括远红外线测距装置和指示标尺。
13.如图1、图2和图3所示，远红外线测距装置采用竖直的中空长方体框架设计，上下两端均是带有第一磁性开关8的第一磁性底座1，中间采用四根第一支柱2固定在四角，连接两个第一磁性底座1。
14.所述第一磁性底座1上下各1个，且各设置有第一磁性开关8，用于控制磁性底座的吸力；每个第一磁性底座1底部的四个角上各设置有4个第一万向滑轮9，在第一磁性底座1靠磁力吸附在大板梁上后，还可以通过第一万向滑轮9移动测量装置。
15.在远红外线测距装置的中空框架内，设置有远红外测距仪3，远线外测距仪3在同一水平方向上，左右两侧各有一个测距头，分别用于发出远红外线4，两条远红外线测距之和就是大板梁的长度。如图4所示，远红外测距仪3包括：远红外测距仪3的光源发射头3－1和3－4；左侧距离显示屏3－2，右侧距离显示屏3－3，左侧显示屏和右侧显示屏的数值之和就是大板梁长度；标尺差值显示屏3－5，电源开关键3－6；标尺数据输入按键区3－7；挠度计算值显示屏3－8。
16.远红外测距仪3通过连接件5与固定在第一磁性底座1上的固定件6相连接。所述连接件5的一端是螺纹接头，通过螺纹连接远红外测距仪3，一端是球形接头。固定件6的内部中空与连接件5的球形接头相配合，可以让连接件5在重力作用下始终保持垂直；球形接头的锁定件7，用于保持连接件5垂直后锁定不再晃动，保证远红外测距仪3位置固定。
17.图5和图6所示，是指示标尺的正视图和侧视图，第二磁性底座10上下各一个，且各设置有第二磁性开关15，用于控制磁性底座的吸力；每个第二磁性底座10底部的四个角上各设置有4个第二万向滑轮16，在第二磁性底座10靠磁力吸附在大板梁上后，还可以通过第二万向滑轮16移动指示标尺。第二磁性底座10的上下底座，同图1中的第一磁性底座1完全相同。在第二磁性底座10之间设置有四根第二支柱11。
18.第二磁性底座10的上底座设置有吊耳14，吊耳14下方安装有夹持件13，用于连接标尺12和吊耳14，夹持件13可以在吊耳14上的转轴上转动，吊耳14用于悬挂标尺12。标尺12下面有铅块17，用于保证标尺12的自然垂直。标尺12上面有正反两个方向的刻度，用于读数。当指示标尺置于大板梁下方测量挠度时，标尺读数是从上往下读；当指示标尺置于大板梁上方测量挠度时，标尺读数是从下往上读。
19.本发明的工作原理是：本发明的挠度测量装置既能在大板梁下方测量其挠度值，又能在大板梁上方测量其挠度值，可以适应不同的测量环境。远红外测距仪在同一水平方向上左右两侧各发出一条红色激光光线，光线投射到锅炉大板梁两端下方（或上方）的指示标尺上，指示标尺可以读取指示读数，两个读数之差再减去远红外测距仪发光中心到大板梁的距离（该值是定值），就可以计算出下挠数值。远红外线测距仪到两个标尺的距离之和就是大板梁的长度，下挠数值除以大板梁的长度就是挠度值。dl/t 612-2017规定，对于悬吊大板梁挠度值超过1/850时就不合格，小于1/850时就合格。
20.图7是挠度测量装置在大板梁下方的测量示意图。在大板梁18两端，为大板梁支撑19。指示标尺20吸附在大板梁18两端的下方，远红外线测距装置21吸附在大板梁18下方中间位置，远红外线测距装置21发出的远红外线4，在同一水平线上，分别投射在标尺上。
21.图8是挠度测量装置在大板梁上方的测量示意图。在大板梁18两端，同样为大板梁支撑19。指示标尺20吸附在大板梁18两端的上方，远红外线测距装置21吸附在大板梁18上方中间位置，远红外线测距装置21发出的远红外线4，在同一水平线上，分别投射在标尺上。
22.图9表示挠度测量装置在大板梁下方，且大板梁的两端支撑在同一水平线上的情况。ac和bd的数值，是远红外线测距仪发出的左右两侧红外线投射在标尺上的指示值加上磁性底座的高度值，标尺指示值读取从上往下递增的一列刻度；由于大板梁的两端支撑在同一水平线上，所以ac＝bd；0q为远红外测距仪红外线到大板梁的垂直距离,该值为定值，也就是远红外测距仪器自身高度值；o点为大板梁长度方向的中心点，通过移动远红外线测距仪，看两侧距离指示值，不断移动调整，直至远红外线测距仪正好位于大板梁长度方向的中心位置。pq=ac=bd,挠度值op=pq-oq。
23.图10表示挠度测量装置在大板梁下方，且大板梁的两端支撑不在同一水平线上的情况。ac和bd的数值，是远红外线测距仪发出的左右两侧远红外线投射在标尺上的指示值加上磁性底座的高度值，标尺指示值读取从上往下递增的一列刻度；由于大板梁的两端支撑不在同一水平线上，所以ac≠bd ；0q为远红外测距仪红外线到大板梁的垂直距离,该值为定值，也就是远红外测距仪器自身高度值；o点为大板梁长度方向的中心点，通过移动远红外线测距仪，看两侧距离指示值，不断移动调整，直至远红外线测距仪正好位于大板梁长度方向的中心位置。根据梯形中位线定理，pq=(ac+bd)/2,挠度值op=pq-oq。
24.图11表示挠度测量装置在大板梁上方，且大板梁的两端支撑在同一水平线上的情
况。ac和bd的数值，是远红外线测距仪发出的左右两侧红外线投射在标尺上的指示值加上磁性底座的高度，此时标尺指示值读取从下往上递增的一列刻度；由于大板梁的两端支撑在同一水平线上，所以ac＝bd；0q为远红外测距仪红外线到大板梁的垂直距离，该值为定值，也就是远红外测距仪器自身高度值；o点为大板梁长度方向的中心点，通过移动远红外线测距仪，看两侧距离指示值，不断移动调整，直至远红外线测距仪正好位于大板梁长度方向的中心位置。pq=ac=bd,挠度值op=oq-pq。
25.图12表示挠度测量装置在大板梁上方，且大板梁的两端支撑不在同一水平线上的情况。ac和bd的数值，是远红外线测距仪发出的左右两侧红外线投射在标尺上的指示值加上磁性底座的高度，此时标尺指示值读取从下往上递增的一列刻度；由于大板梁的两端支撑不在同一水平线上，所以ac≠bd；0q为远红外测距仪红外线到大板梁的垂直距离，该值为定值，也就是远红外测距仪器自身高度值；o点为大板梁长度方向的中心点，通过移动远红外线测距仪，看两侧距离指示值，不断移动调整，直至远红外线测距仪正好位于大板梁长度方向的中心位置。根据梯形中位线定理，pq=(ac+bd)/2,挠度值op=oq-pq。
26.由于测量工具同时能测量出大板梁的长度，挠度值op/大板梁长度＜1/850就合格，超过1/850就不合格。该计算公式可以集成在测距仪的计算芯片中，在图4中的挠度计算值显示屏可以显示出计算值op和是否合格。

技术特征：
1.一种锅炉大板梁挠度测量装置，包括远红外线测距装置和指示标尺，其特征在于：所述远红外线测距装置和指示标尺均采用竖直中空长方体框架设计，上下两端为带有磁性开关的磁性底座，磁性上底座和磁性上底座之间采用四根支柱固定连接；所述磁性底座的底部均设置有四个万向滑轮，用于测量时移动测量装置；所述远红外线测距装置的中空框架内，设置有远红外测距仪，所述远线外测距仪通过连接件与固定在第一磁性上底座上的固定件相连接，左右两侧各有一个测距头；所述指示标尺的中空框架内，设置有标尺，第二磁性上底座设置有吊耳，吊耳下方安装有夹持件，所述夹持件用于连接标尺和吊耳，标尺下面有铅块；所述标尺设置有正反两个方向的刻度。2.根据权利要求1所述的一种锅炉大板梁挠度测量装置，其特征在于：所述指示标尺吸附在大板梁两端，所述远红外线测距装置吸附在大板梁中间位置。3.根据权利要求1所述的一种锅炉大板梁挠度测量装置，其特征在于：所述连接件的一端是圆形接头，另一端是球形接头；所述球形接头与固定件的内部中空相配合，使连接件在重力作用下始终保持垂直。4.根据权利要求1所述的一种锅炉大板梁挠度测量装置，其特征在于：所述固定件上设置有锁定件，用于保持连接件垂直后锁定不再晃动。5.根据权利要求1所述的一种锅炉大板梁挠度测量装置，其特征在于：该挠度测量装置既能在大板梁下方测量其挠度值，又能在大板梁上方测量其挠度值。6.根据权利要求1所述的一种锅炉大板梁挠度测量装置，其特征在于：所述远红外测距仪包括两个相对设置的测距头、左侧距离显示屏、右侧距离显示屏、标尺差值显示屏、电源开关键、标尺数据输入按键区和挠度计算值显示屏。7.一种锅炉大板梁挠度测量方法，采用权利要求1所述的一种锅炉大板梁挠度测量装置，其特征在于：所述远红外测距仪在同一水平方向上左右两侧各发出激光光线，激光光线投射到锅炉大板梁两端下方或上方的指示标尺上，通过读取指示标尺的指示读数，对两个指示读数作差再减去远红外测距仪发光中心到大板梁的距离，计算得到下挠数值，下挠数值除以大板梁的长度就得到了锅炉大板梁的挠度值。

技术总结
本发明公开了一种锅炉大板梁挠度测量装置及方法。本发明中的装置包括远红外线测距装置和指示标尺，上下两端均为磁性底座，中间采用支柱连接；磁性底座底部均设有万向滑轮。远红外线测距装置中空框架内，设有远红外测距仪，远线外测距仪与第一磁性上底座连接，左右两侧各有一个测距头；指示标尺中空框架内设有标尺，与第二磁性上底座相连，标尺的刻度为正反两个方向。远红外测距仪向左右两侧各发出激光，激光投射到锅炉大板梁两端下方（或上方）的指示标尺上，通过标尺指示读数、远红外测距仪发光中心到大板梁的距离、大板梁长度，计算出锅炉大板梁的挠度值。本发明结构简单，测量精度高，方便携带，无需电源和水源，操作简单。操作简单。操作简单。


技术研发人员：赵辉东
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/3/8