CN106247881B - 一种换流站阀厅屏蔽球开孔位置之定位方法及定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换流站阀厅屏蔽球开孔位置之定位方法及定位装置，以解决需多次试验才能找准开孔位置所造成的工程现场施工难度大、施工效率低及工程造价成本高的问题。由于管母线与上、下屏蔽球的位置关系是对应的，所以使用本发明的屏蔽球开孔位置定位方法及装置，只需要先确定管母线与下屏蔽球的对应位置关系并在下屏蔽球上做出标记，就可找出上屏蔽球上与所述标记对应的位置，再以该位置为起点以管母线与上屏蔽球的位置关系反推即可得到上屏蔽球上待开孔的中心位置。故本发明可一次找准需开孔的位置，解决了现场施工中对屏蔽球的反复测量及安装造成的工程现场施工难度大、施工效率低及工程造价成本高的问题。

Description

一种换流站阀厅屏蔽球开孔位置之定位方法及定位装置

技术领域

本发明涉及一种换流站阀厅屏蔽球开孔位置之定位方法及定位装置。

背景技术

特高压直流输电技术近几年在国内使用广泛，并且已经建设多条输电线路。换流站是直流输电工程中的重要组成部分，换流站阀厅为进行交、直流转换的一个封闭空间，阀厅内导线端部、开槽处及拐角处电晕现象严重，电晕现象会引起热聚集进而造成一系列不良影响。因此需要在管形母线的端部及拐角处加屏蔽金具以增加管形母线的防电晕能力。

现场施工中，为了将屏蔽球连接在管形母线上需在屏蔽球的相应位置进行开孔，由于管形母线结构较大，对其进行布线操作难度很大，定位时易产生偏差，对屏蔽球的开孔位置不准确会造成开孔与管形母线不同心，故对屏蔽球的开孔需要根据管形母线的布置结构在现场进行施工。由于屏蔽球上可能开有不止一个孔以配合不同走向的管形母线，所以需要先找准开孔位置再进行开孔。现今普遍使用试验法寻找屏蔽球的开孔位置，每个开孔节点的屏蔽球需经过多次反复安装试验才能找到准确位置，这不仅给实际操作带来极大难度，同时也拖慢了工程现场施工效率、增加了工程造价成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屏蔽球开孔位置的定位方法，以解决需多次试验才能找准开孔位置所造成的工程现场施工难度大、施工效率低及工程造价成本高的问题；同时，本发明的目的还在于提供实施该定位方法的定位装置。

为实现上述目的，本发明换流站阀厅屏蔽球开孔位置之定位方法的技术方案是：

屏蔽球开孔位置定位方法，包括以下步骤，第一步，寻找出管母线的轴线与下屏蔽球的外球面的交点a；第二步，确定所述交点在下屏蔽球的外圆上的下投影点b并记录交点a与下投影点b之间的距离R；第三步，根据组合状态下上屏蔽球与下屏蔽球的位置对应关系确定上屏蔽球的外圆上与下投影点b对应的上投影点B，在上、下屏蔽球组合状态下，下投影点b与上投影点B之间的连线经过球心；第四步，在经过上投影点B与上屏蔽球的球心且垂直于上屏蔽球外圆的平面与上屏蔽球外球面的交线上取距离上投影点B距离为R的顶点A，所述顶点A即为需要开孔的中心位置。

在所述第一步中先找出三个沿管母线的周向间隔分布且与管母线的轴线距离相等的定位点，再确定定位点沿管母线的母线方向运动时与下屏蔽球的外球面的交点a1、a2、a3，再根据三点确定一个圆的原理在外球面上找出到a1、a2、a3三点距离相等的等距点，等距点即为所述交点a。

在所述第一步中，分别以a1、a2、a3三点为圆心，以大于管母线半径为直线作圆，三圆相交的部分的中心即为交点a。

三个定位点沿管母线的周向均匀分布。

本发明的实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置采用以下技术方案：

实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，包括定位座及导向移动地设置于定位座上以寻找管母线的轴线与下屏蔽球外球面的交点a的标定件，定位座包括第一夹紧件、第二夹紧件及用于实现第一夹紧件与第二夹紧件固定连接的固定结构，第一、第二夹紧件相对的两侧面上具有用于夹紧管母线以将定位座固定在管母线上并使标定件的导向移动方向与管母线的延伸方向一致的夹紧面。

所述夹紧面为与待连接的管母线的外径吻合适配的弧形面，第一、第二夹紧件固定连接后两夹紧件上的弧形面拼合成与管母线的外径吻合适配的内孔，定位座固定在管母线上后内孔的轴线与管母线的轴线重合。

第一夹紧件和/或第二夹紧件上开设有至少三个处于同一圆周上的、沿前后方向延伸的导向孔，导向孔所处的圆周与所述内孔同心。

第一夹紧件与第二夹紧件上均对应开设有至少两圈导向孔，各圈导向孔均处于与内孔同心的相应圆周面上，各圈的导向孔均匀分布在相应的圆周面上。

固定结构包括开设于第一夹紧件上的第一螺栓穿孔、开设于第二夹紧件上的第二螺栓穿孔及两端开设有对应螺栓穿孔以跨接于第一夹紧件与第二夹紧件之间的连板。

所述标定件包括沿前后方向延伸的画针，画针的顶部具有用于撞击下屏蔽球的尖端。

本发明的有益效果是：由于管母线与上、下屏蔽球的位置关系是对应的，所以使用本发明的屏蔽球开孔位置定位方法及装置，只需要先确定管母线与下屏蔽球的对应位置关系并在下屏蔽球上做出标记，就可找出上屏蔽球上与所述标记对应的位置，再以该位置为起点以管母线与上屏蔽球的位置关系反推即可得到上屏蔽球上待开孔的中心位置。故本发明可一次找准需开孔的位置，解决了现场施工中对屏蔽球的反复测量及安装造成的工程现场施工难度大、施工效率低及工程造价成本高的问题。

附图说明

图1为本发明的屏蔽球开孔位置定位装置的一个实施例安装在管母线上时的具体结构示意图；

图2为图1中定位座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的屏蔽球开孔位置定位装置的具体实施例，如图1至图2所示，包括沿前后方向延伸的定位座及沿前后方向导向移动地安装在定位座中的画针3。

定位座包括截面形状为半圆形的第一夹紧件1和第二夹紧件2，第一夹紧件1和第二夹紧件2的形状完全相同，下面以第一夹紧件1为例为上、第二夹紧件的结构形式进行介绍。

第一夹紧件1包括内侧开设有C形孔12的C形的第一夹紧件本体11，第一夹紧件本体11上于与C形孔12同心的大小不同的四个圆周上开设有四圈导向孔13，每个圆周上的导向孔13均沿各自的圆周均匀布置。由于在使用过程中下屏蔽球中安装有其他的连接结构，所以需要在上、第二夹紧件本体上开设多个导向孔，以使得在实际使用中画针可不被下屏蔽球中的连接结构所阻碍而能够撞击下屏蔽球的内球面。为不影响导向孔13的开设同时又不增大第一夹紧件本体11的尺寸，第一夹紧件本体11的左右两侧上外伸有凸耳14且在凸耳14上开设有供螺栓穿过的第一螺栓穿孔15。在其他实施例中，在能确定下屏蔽球中连接结构的安装位置的情况下，每圈的导向孔也可以只开设三个；当然，也可只开设一圈导向孔；夹紧件本体上由C型孔形成的弧形面还可以被平面或V型面等能够将夹紧件夹紧固定于管母线上的其他夹紧面代替，此时应使用其他的定位措施以保证定位座固定在管母线上之后各圈导向孔所在的圆周面与管母线共轴线。

第二夹紧件2也包括内侧具有C形孔的第二夹紧件本体，第二夹紧件本体上设有凸耳，凸耳上开设有第二螺栓穿孔，第二夹紧件本体上还开设有四圈导向孔。

为便于对定位座的组装，将第一夹紧件本体11的左右两端点处对应的圆心角设计为小于180度，所以将第一夹紧件1与第二夹紧件2组装为定位座时，第一夹紧件本体11与第二夹紧件本体需要通过跨接于第一夹紧件与第二夹紧件之间的连板4实现固定连接。具体是说，连板4的两端分别开设有贯通连板壁厚的连板第一螺栓穿孔及连板第二螺栓穿孔，将连板4跨接于第一夹紧件本体与第二夹紧件本体上，且使连板第一螺栓穿孔与第一夹紧件本体11上的第一螺栓穿孔15位置对应、连板第二螺栓穿孔与第二夹紧件本体上的第二螺栓穿孔位置对应，再通过锁紧螺栓将第一夹紧件本体与第二夹紧件本体固定为一体。连板4的长度设计使得经连板4固定后的第一夹紧件本体与第二夹紧件本体上的C形孔围成了一个完整的圆。在其他实施例中，夹紧件本体及连板上的螺栓穿孔均可省去而是在连板及夹紧件本体上设置对应的卡扣结构，以卡扣连接作为实现连板与夹紧件本体的固定连接的固定结构；当然，连板还可以省去，而是将第一夹紧件本体11与第二夹紧件本体均做成完整的半圆，并在两夹紧件本体的端部设置适配的螺栓穿孔，直接在两夹紧件本体端部的螺栓穿孔中穿装螺栓实现两夹紧件本体的固定连接。

画针3为前端加工有尖端的圆柱杆，尖端用于撞击下屏蔽球的内球面以使屏蔽球的外球面上现出痕迹，圆柱杆的外径与夹紧件本体上的导向孔外径吻合适配，此处吻合适配的意思是指画针能***导向孔中并可沿导向孔导向移动而不出现偏移，导向孔的孔壁即起到了对画针3导向的作用。在其他实施例中，在撞击力足够在外球面上显示痕迹的情况下画针的顶端也可不加工尖端。

可使用该屏蔽球开孔位置定位装置确定屏蔽球开孔位置所需要的工况为：下屏蔽球及管母线5已安装好，上屏蔽球待开孔以装在管母线5上，需要指出的是，由于下屏蔽球与上屏蔽球内还安装有其他的连接结构，所以下屏蔽球与上屏蔽球的位置关系是唯一对应的，也即是说下屏蔽球上的任意一点在上屏蔽球上也只存在这样唯一的一个点与之对应。

为更清楚地表达在上屏蔽球上寻找开孔位置的方法，本申请文件中进行如下定义：

分球面的定义：将一个完整球体一分为二而成为两个完全对称的半球，分开球体的面称为分球面；

外圆的定义：球体的外球面与分球面相交所形成的圆称为外圆；

顶点的定义：通过球心且垂直于分球面的轴线与外球面相交的点称为顶点；

上半球与下半球的定义：已安装的半球称为下半球，等待开孔、未安装且放在地面上的半球称为上半球；

在满足了以上条件之后，使用该屏蔽球开孔位置定位方法的实施例如下：

第一步，先找出管母线5的轴线与下屏蔽球的外球面的交点a；

第一步中具体操作步骤如下：将定位座套装固定于管母线5上，此时定位座的内孔与管母线5共轴线，且定位座上的每圈导向孔13均与管母线5共轴线；将画针3由同一圆周上的三个不同导向孔中穿过并推动画针3以撞击下屏蔽球的内球面，撞击的力度以能在下屏蔽球的外球面上显示痕迹为准，这样在下屏蔽球的外球面上会显示出三处痕迹a1、a2、a3；利用三点画圆的原理，用圆规找出管母线5的轴线与下屏蔽球的外球面的交点，具体是分别以a1、a2、a3为圆心，以大于但接近于管母线5半径的距离为圆规画圆的半径，在外球面上画出三个圆弧，三个圆弧相交于一个很小的区域，该区域的中心即为所要找的交点a。在选择导向孔时，应该选择3个在圆周上均布的导向孔以使得a1、a2、a3相对于管母中心分布均匀，这时画出的三个圆弧的相交区域较为规则而易于确定相交区域的中心。

第二步，找出交点a在下半球的外圆面上的下投影点b；

第二步中具体操作步骤如下：以顶点a为圆心，用圆规在下半球外球面上画圆并记录画圆的半径R1,圆与外圆产生两个交点，分别记为b1、b2，用圆规划出或用尺子量出外圆上b1、b2两点的中间点并记录中间点与b1之间的距离L，该中间点即为交点a在下半球的外圆面上的下投影点b，此时下投影点b与交点a之间的距离记为R。

第三步，找出上半球的外周面上与下投影点b对应的上投影点B；

由以上分析可知，上屏蔽球与下屏蔽球上的点存在一一对应的关系，所以在确定了下投影点b之后即可重新确定上投影点B。此处需要注意的是上投影点B并非是在上屏蔽球与下屏蔽球扣合后与下投影点b重合的点，而是在上屏蔽球与下屏蔽球扣合后在外圆面上与下投影点b相隔180度的点。换而言之，上屏蔽球与下屏蔽球扣合后上投影点B与下投影点b之间的连线经过球心（此时上、屏蔽球的球心是重合的）。

第四步，找出上屏蔽球上需要开孔的中心点A；

以上投影点B为中心，在上屏蔽球的外圆面上找出与上投影点B的距离为L的两点B1、B2；分别以B1、B2点为圆心，以第二步中的半径R1为半径在外球面上画圆，两圆的交点即为待开孔的中心点A点。在该步骤中，A点即为经过上屏蔽球的球心与B且垂直于上屏蔽球外圆的平面与上屏蔽球外球面的交线上距离投影点B的距离为R的点。

在确定了中心点A之后，就可以对上屏蔽球进行开孔及后续的安装工作。

在屏蔽球开孔位置定位装置的其他实施例中，画针还可以包括3根，并将3根画针的后端固定连接为一体以一次性在下屏蔽球上标记出3个痕迹，此时固定为一体的3根画针即形成了标定件；当然，导向孔还可以被设置于第一、第二夹紧件本体上的、开口朝向径向方向外侧的凹槽代替。

屏蔽球开孔位置定位方法的具体实施例：屏蔽球开孔位置定位方法与屏蔽球开孔位置定位装置的实施例中屏蔽球开孔位置定位方法相同，在此不再详述。

在屏蔽球开孔位置定位方法的其他实施例中，还可以在管母线的中心位置设置照射方向与管母线的延伸方向相同的激光笔，将激光笔显露在下屏蔽球外球面上的痕迹记为交点a。

Claims (10)

1.屏蔽球开孔位置定位方法，其特征在于：包括以下步骤，第一步，寻找出管母线的轴线与下屏蔽球的外球面的交点a；第二步，确定所述交点在下屏蔽球的外圆上的下投影点b并记录交点a与下投影点b之间的距离R；第三步，根据组合状态下上屏蔽球与下屏蔽球的位置对应关系确定上屏蔽球的外圆上与下投影点b对应的上投影点B，在上、下屏蔽球组合状态下，下投影点b与上投影点B之间的连线经过球心；第四步，在经过上投影点B与上屏蔽球的球心且垂直于上屏蔽球外圆的平面与上屏蔽球外球面的交线上取距离上投影点B距离为R的顶点A，所述顶点A即为需要开孔的中心位置。

2.根据权利要求1所述的屏蔽球开孔位置定位方法，其特征在于：在所述第一步中先找出三个沿管母线的周向间隔分布且与管母线的轴线距离相等的定位点，再确定定位点沿管母线的母线方向运动时与下屏蔽球的外球面的交点a1、a2、a3，再根据三点确定一个圆的原理在外球面上找出到a1、a2、a3三点距离相等的等距点，等距点即为所述交点a。

3.根据权利要求2所述的屏蔽球开孔位置定位方法，其特征在于：在所述第一步中，分别以a1、a2、a3三点为圆心，以大于但接近于管母线半径的距离为半径做圆，三圆相交的部分的中心即为交点a。

4.根据权利要求2或3所述的屏蔽球开孔位置定位方法，其特征在于：三个定位点沿管母线的周向均匀分布。

5.实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，其特征在于：包括定位座及导向移动地设置于定位座上以寻找管母线的轴线与下屏蔽球外球面的交点a的标定件，定位座包括第一夹紧件、第二夹紧件及用于实现第一夹紧件与第二夹紧件固定连接的固定结构，第一、第二夹紧件相对的两侧面上具有用于夹紧管母线以将定位座固定在管母线上并使标定件的导向移动方向与管母线的延伸方向一致的夹紧面。

6.根据权利要求5所述的实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，其特征在于：所述夹紧面为与待连接的管母线的外径吻合适配的弧形面，第一、第二夹紧件固定连接后两夹紧件上的弧形面拼合成与管母线的外径吻合适配的内孔，定位座固定在管母线上后内孔的轴线与管母线的轴线重合。

7.根据权利要求6所述的实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，其特征在于：第一夹紧件和/或第二夹紧件上开设有至少三个处于同一圆周上的、沿前后方向延伸的导向孔，导向孔所处的圆周与所述内孔同心。

8.根据权利要求7所述的实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，其特征在于：第一夹紧件与第二夹紧件上均对应开设有至少两圈导向孔，各圈导向孔均处于与内孔同心的相应圆周面上，各圈的导向孔均匀分布在相应的圆周面上。

9.根据权利要求5~8中任一项所述的实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，其特征在于：固定结构包括开设于第一夹紧件上的第一螺栓穿孔、开设于第二夹紧件上的第二螺栓穿孔及两端开设有对应螺栓穿孔以跨接于第一夹紧件与第二夹紧件之间的连板。

10.根据权利要求5~8中任一项所述的实施屏蔽球开孔位置定位方法的定位装置，其特征在于：所述标定件包括沿前后方向延伸的画针，画针的顶部具有用于撞击下屏蔽球的尖端。