本發(fā)明屬于核電廠管道三維測量與建模技術的領域，尤其涉及核電廠閉合管線三維測量與建模方法。

背景技術：

核電廠SEC襯膠管道長期與海水接觸，受到腐蝕，襯膠面破損后導致碳鋼管銹蝕、滲漏，采取的處理方法是補膠或者局部更換管段，但由于管道運行時間較長，采用補膠或者局部更換管段的方式，仍經常發(fā)生滲漏，影響了核電廠的正常運行。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供核電廠閉合管線三維測量與建模方法，旨在解決現(xiàn)有襯膠管道檢修由于采用補膠或局部更換管段的方式而導致經常發(fā)生滲漏、影響核電廠正常運行的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了核電廠閉合管線三維測量與建模方法，包括以下步驟：

對各管段進行三維尺寸測量工作，采集各管段的三維測量數(shù)據；

根據所述三維測量數(shù)據進行建模，計算出法蘭中心點坐標和螺栓中心點投影坐標；

采用鉗工測量進行補測，獲得補測三維測量數(shù)據；

將所述補測三維測量數(shù)據輸入三維測量模型中，得到完整三維模型。

本發(fā)明提供的核電廠閉合管線三維測量與建模方法的有益效果：

采用上述核電廠閉合管線三維測量與建模方法對核電廠SEC襯膠管道進行檢修時，其先對各需要檢修更換的管段進行三維尺寸測量工作，以采集各管段的三維測量數(shù)據，再根據三維測量數(shù)據進行建模，即模擬建立需要檢修的管段、法蘭及螺栓的三維模型，并計算出法蘭中心點坐標和螺栓中心點投影坐標，接著，采用手工測量進行補測，獲得補測三維測量數(shù)據，補測上述三維尺寸測量工作中采集不了的數(shù)據，比如法蘭厚度等，然后，將補測三維測量數(shù)據輸入三維測量模型中，得到完整三維模型，以便于還原核電廠SEC管道的原樣。這樣，通過上述核電廠閉合管線三維測量與建模方法，可得到核電廠SEC管道的原樣模型，并根據該原樣模型，實現(xiàn)對整列系統(tǒng)檢修管道進行徹底更換。相比較現(xiàn)有采用補膠或局部更換管段的方式而言，其避免了由于經常發(fā)生滲漏而影響核電廠正常運行的問題，滿足了使用需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的核電廠閉合管線三維測量與建模方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的核電廠閉合管線三維測量與建模方法在進行上下兩層房間之間測量基準點的引測時的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的核電廠閉合管線三維測量與建模方法的水準尺的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的核電廠閉合管線三維測量與建模方法在進行左右并列房間之間測量基準點的引測時的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1～4所示，為本發(fā)明提供的較佳實施例。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或間接連接至該另一個元件上。

還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應該認為是具有限制性的。

如圖1所示，本實施例提供的核電廠閉合管線三維測量與建模方法，包括以下步驟：

S1、對各管段10進行三維尺寸測量工作，采集各管段10的三維測量數(shù)據；

S2、根據三維測量數(shù)據進行建模，計算出法蘭中心點坐標和螺栓中心點投影坐標；

S3、采用鉗工測量進行補測，獲得補測三維測量數(shù)據；

S4、將補測三維測量數(shù)據輸入三維測量模型中，得到完整三維模型。

采用上述核電廠閉合管線三維測量與建模方法對核電廠SEC襯膠管道進行檢修時，其先對各需要檢修更換的管段10進行三維尺寸測量工作，以采集各管段10的三維測量數(shù)據，再根據三維測量數(shù)據進行建模，即模擬建立需要檢修的管段10、法蘭及螺栓的三維模型，并計算出法蘭中心點坐標和螺栓中心點投影坐標，接著，采用鉗工測量進行補測，獲得補測三維測量數(shù)據，補測上述三維尺寸測量工作中采集不了的數(shù)據，比如法蘭厚度等，然后，將補測三維測量數(shù)據輸入三維測量模型中，得到完整三維模型，以便于還原核電廠SEC管道的原樣。這樣，通過上述核電廠閉合管線三維測量與建模方法，可得到核電廠SEC管道的原樣模型，并根據該原樣模型，實現(xiàn)對整列系統(tǒng)檢修管道進行徹底更換。相比較現(xiàn)有采用補膠或局部更換管段10的方式而言，其避免了由于經常發(fā)生滲漏而影響核電廠正常運行的問題，滿足了使用需求。

需要補充的是，采用上述核電廠閉合管線三維測量與建模方法，在核電廠SEC管道整體更換中的應用為國內首創(chuàng)，其檢修效果大大優(yōu)于局部管道更換方式，而且極大的縮短了總體檢修時間，對于核電廠的正常運行影響程度也降到了較小程度，可以節(jié)省較大的經濟效益。該方法對于后續(xù)的SEC管道更換具有重要的參考價值，也對于其它項目SEC管道和類似閉合管線的更換具有較大參考價值。

需要補充的是，對各管段10進行三維尺寸測量工作的步驟中，采用激光跟蹤儀對各管段10進行三維尺寸測量工作。其中，各管段10可以包括1A/2A/1B/2B系列共計150段管段10，1A/2A/1B/2B系列表示管段10的系列型號。

需要補充的是，對各管段10進行三維尺寸測量工作，采集各管段10的三維測量數(shù)據的步驟中，三維測量數(shù)據包括兩端法蘭面數(shù)據、螺栓中心數(shù)據、支管數(shù)據及支座等數(shù)據。

需要補充的是，所述采用手工測量進行補測的步驟中，其對于激光跟蹤儀采集不了的法蘭厚度數(shù)據采用游標卡尺進行測量，將所得到的數(shù)據輸入進三維測量模型當中，通過計算相關數(shù)據得到完整的三維模型。

由于在對核電站SEC襯膠管道進行檢修時，會有管道貫穿于上下兩層不同房間中，因此，針對于貫穿于上下兩層不同房間的管道檢修時，包括以下步驟：

如圖2所示，對各管段10進行三維尺寸測量工作，采集各管段10的三維測量數(shù)據的步驟中，還包括上下兩層房間之間測量基準點的引測：

在上、下兩層房間之間的地面23上開鑿測量通視孔12；

在通視孔12的邊緣選取上測量基準點121，將上測量基準點121固定；

在上層房間21地面23上進行測量儀器11定位，采集上測量基準點121的數(shù)據，作為下層房間22測量時的下測量基準點；

將測量儀器11置于通視孔12的正下方以采集上測量基準點121的坐標，并重新定位測量儀器11到上層房間21的坐標系中，進行下層房間22各管段10的數(shù)據采集工作。

只有在先進行上下兩層房間之間測量基準點的引測之后，才方便對上層房間21和下層房間22中各管段10的數(shù)據采集工作，其與傳統(tǒng)全站儀和水準儀測量方法相比，通過在通視孔12周圍粘貼上測量基準點121，不僅可以節(jié)約時間，省時省力，最重要的是保證了測量結果的精度和可靠性。

需要補充的是，為了更好地進行測量工作，可在通視孔12的邊緣選取四個上測量基準點121，并將四個上測量基準點121固定。具體地，上測量基準點121的設置數(shù)量可根據實際測量情況而選擇，并不局限于本實施例。

需要補充的是，通常，上層房間21位于核島±0.00m上，下層房間22位于地面23以下-4.00m上，而通視孔12的直徑約200mm。此外，可采用膠槍將四個上測量基準點121固定。

細化地，在上層房間21地面23上進行測量儀器11定位的步驟具體為：在上層房間21的地面23上架設測量儀器11，采集上層房間21中三個以上的已知基準點，進行測量儀器11的定位。

在PX廠房進行管段10測量時，每個系列中有兩段管道橫穿兩間并列房間。若需準確測量出管段10尺寸和兩端法蘭螺栓孔中心坐標，必須將兩個并列房間布設在統(tǒng)一的測量坐標系下。但由于兩個房間之間無直接通道，如果通過樓梯上下轉站，則需要轉站9次，才能將基準點從一側房間引測到另外一個房間；如果采取開鑿孔洞的方式，將破壞房間的承重結構，而且耗費時間長。

因此，現(xiàn)場勘察時發(fā)現(xiàn)，貫穿于左右兩個房間的管道四周與墻體26間存在約3cm左右的空隙，空隙間使用防火材料封堵。如果能充分利用這段空隙將測量基準點引測到另一房間，即可實現(xiàn)坐標系的統(tǒng)一。

具體地，如圖3和圖4所示，本實施例中采用以下方法實現(xiàn)左右并列房間之間的坐標系統(tǒng)一，具體如下：

對各管段10進行三維尺寸測量工作，采集各管段10的三維測量數(shù)據的步驟中，還包括左右并列房間之間測量基準點的引測：

選用引測工具，于引測工具上設置左測量基準點和右測量基準點；

對引測工具上的左測量基準點和右測量基準點進行數(shù)據采集工作，獲得所有測量基準點的相對空間位置；

將引測工具固定于左右房間25的穿墻管段10上，并使左測量基準點處于左房間24中，右測量基準點處于右房間25中；

獲得右測量基準點于右房間25坐標系中的坐標，根據所有測量基準點的相對空間位置計算出左測量基準點于右房間25坐標系中的坐標；

于左房間24中，采用測量儀器11采集左測量基準點的位置數(shù)據和左房間24布設基準點的位置數(shù)據，將左測量基準點的位置數(shù)據和左房間24布設基準點的位置數(shù)據進行擬合計算，并測量儀器11重新定位于左房間24的坐標系中，進行左房間24各管段10的數(shù)據采集工作。

細化地，于引測工具上設置四個左測量基準點和三個右測量基準點；

對引測工具上的四個左測量基準點和三個右測量基準點進行數(shù)據采集工作，獲得所有測量基準點的相對空間位置；

將引測工具固定于左右房間25的穿墻管段10上，并使四個左測量基準點處于左房間24中，三個右測量基準點處于右房間25中；

獲得三個右測量基準點于右房間25坐標系中的坐標，根據所有測量基準點的相對空間位置計算出四個左測量基準點于右房間25坐標系中的坐標；

于左房間24中，采用測量儀器11采集四個左測量基準點的位置數(shù)據和左房間24布設基準點的位置數(shù)據，將四個左測量基準點的位置數(shù)據和左房間24布設基準點的位置數(shù)據進行擬合計算，并測量儀器11重新定位于左房間24的坐標系中，進行左房間24各管段10的數(shù)據采集工作。具體地，左測量基準點和右左測量基準點的設置數(shù)量可根據實際測量情況而選擇，并不局限于本實施例。

需要補充的是，處于左房間24中的四個左測量基準點可依序標號為1、2、3、4號基準點，處于右房間25中三個右測量基準點可依序標號為5、6、7號基準點。這樣，上述步驟中，其可以先獲得三個右測量基準點，即5、6、7號基準點于右房間25坐標系中的坐標，根據七個測量基準點的相對空間位置計算出四個左測量基準點，即1、2、3、4號基準點于右房間25坐標系中的坐標。

細化地，選用引測工具，于引測工具上設置四個左測量基準點和三個右測量基準點的步驟具體為：

引測工具為水準尺13，在水準尺13的中間位置預留比左右房間25之間墻體26厚度大的距離，并在該段距離的左側粘貼固定左測量基準點，右側粘貼固定右測量基準點。

需要補充的是，水準尺13選用兩米長的鋁合金水準尺13；七個測量基準點的粘貼固定同樣可采用膠槍進行固定。

需要補充的是，獲得七個測量基準點的相對空間位置時，可將水準尺13放置在PX房間(右房間25)的地面23上，固定平穩(wěn)，并使鋁合金水準尺13已知數(shù)據測量時的溫度、濕度與轉站測量時保持一致。

由于在管道預制、模擬組裝和現(xiàn)場安裝時，需要精準測量出各管段10法蘭、螺栓孔的位置，便于管段10與設備之間、管段10與管段10之間的精確對接?，F(xiàn)場測量面臨的主要問題之一即為：螺栓孔已安裝螺桿，采用激光跟蹤儀不能直接測量出螺栓孔的中心坐標。因此，測量人員在準備階段對螺栓孔中心坐標的測量方法進行了充分的討論和實踐操作，并嘗試了以下三種測量方法：

本實施例關于如何采集螺栓孔中心數(shù)據的第一實施方式：

采集各管段10的三維測量數(shù)據的步驟包括采集螺栓孔中心數(shù)據：

用記號筆在螺桿端面分取螺桿端面中心點，用專用測點工具配合靶球測量螺桿端面中心點的坐標，將螺桿端面中心點的坐標投影到法蘭平面上，獲得螺栓孔中心坐標。

細化地，其可在螺桿端面先粘貼不銹鋼膠帶，再用記號筆在螺桿端面分取螺桿端面中心點。

本實施例關于如何采集螺栓孔中心數(shù)據的第二實施方式：

采集各管段10的三維測量數(shù)據的步驟包括采集螺栓孔中心數(shù)據：

制作螺帽，在螺帽的中心鉆中心孔，將螺帽套在螺桿外端，用專用測點工具卡中心孔內，再配合靶球測量螺桿端面中心點坐標，將螺桿端面中心點的坐標投影到法蘭平面上，獲得螺栓孔中心坐標。

細化地，制作螺帽時，使螺帽的內徑稍大于螺桿外徑。此外，該實施方式中的中心孔，其孔直徑約為2mm。

本實施例關于如何采集螺栓孔中心數(shù)據的第三實施方式：

采集各管段10的三維測量數(shù)據的步驟包括采集螺栓孔中心數(shù)據：

制作螺帽，在螺帽的中心鉆中心孔，將靶球置于中心孔中，將螺帽套在螺桿外端，測量螺桿端面中心點坐標，將螺桿端面中心點的坐標投影到法蘭平面上，獲得螺栓孔中心坐標。這樣，采用該方式測螺栓孔中心坐標數(shù)據時，其采集快速、穩(wěn)定。

細化地，制作螺帽時，中心孔的直徑可為8-10mm。

由于模擬現(xiàn)場、組裝、測量、放樣時要求精確還原核電現(xiàn)場SEC管道原樣，因此，在將三維模型中的設備、法蘭及螺栓進行模擬現(xiàn)場組裝、測量、放樣及檢測的步驟中：

需要保證精確的位置包括管道法蘭面間距、法蘭面螺栓孔位置、設備端平面位置、設備端法蘭位置及設備端法蘭面螺栓孔位置。

就測量而言，模擬組裝現(xiàn)場主要的難點在于：

需要放樣的數(shù)據較多，而時間緊、放樣難度較大，主要是模擬設備、支架、管道等遮擋測量路徑；

現(xiàn)場需要不斷進行調整測量的數(shù)據較多，主要是設備、管道、法蘭和螺栓孔調整偏差較大；

部分設備端法蘭數(shù)據不足，主要是連接設備端的管道法蘭到設備端法蘭的間距數(shù)據缺少；

監(jiān)測難度較大，主要是管道模擬組裝過程中，相應的測量點和基準點被遮擋，無法通視。

因此，為了解決上述問題，采取了相應的措施，具體如下：

將三維模型中的設備、法蘭及螺栓進行模擬現(xiàn)場組裝、測量、放樣及檢測的步驟中：

放樣包括：按先主要后次要、先設備后法蘭、先螺栓后管道的原則放樣三維模型中的各部件；圍繞三維模型的模擬框架進行多方位多角度放樣；

測量步驟包括：增加測量基準點并及時檢查；對缺少的設備端法蘭和管道法蘭的尺寸進行補測；

監(jiān)測步驟包括：圍繞三維模型的模擬框架進行多方位多角度監(jiān)測；在拆裝管道及法蘭過程中，進行多次監(jiān)測，確保設備端法蘭的位置正確。

當然，還存在采用其它手段，比如手工量距的方式進行模擬結果的驗證。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。