引张线监测仪在挂治水电厂大坝安全监测中应用.doc

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1、引张线监测仪在挂治水电厂大坝安全监测中应用摘要：引张线监测法作为一种高精度的水平位移监测手段，已广泛应于各种类型大坝安全监测中，其自动化的应用，极大的提高了监测效率和测量精度，减轻了监测人员的工作任务。但自动化系统运行的稳定性、可靠性，很大程度上依赖于观测人员的维护，如何减小引张线仪系统的测量误差，提高测量精度，掌握精度评判标准，确保系统运行的稳定性，是监测人员研究的一门重要课题。摘要：引张线监测自动化 测量误差 测量精度 课题abstract： the extension line monitoring method as a kind of high precision horizonta

2、l displacement monitoring means, has been widely applied to various types of dam safety monitoring, the application of automation, greatly improves the efficiency and accuracy of monitoring, reduced the monitoring tasks. but the stability, high reliability of the automation system operation, mainten

3、ance relies heavily on observations of staff, how to reduce measurement error, the zhang xianyi system, improve the precision of the measurement, control accuracy evaluation standard, ensure the stability of the system operation, is an important subject in the study of monitoring staff。abstract：tens

4、ion wire monitoringautomation measurement accuracy of measurement survey precision project中图分类号： tm6 文献标识码：a 文章编号：一、 工程概述挂治水电站位于沅水干流上游河段清水江的中下游，坝址位于贵州省黔东南苗族侗族自治州锦屏县境内，是沅水规划梯级的第3级，上距三板溪水电站18km，下距锦屏县城7km。电站总装机容量为150mw，采用3台单机容量50mw的zzlh595轴流转桨式机组。大坝为典型混凝土重力坝。为有效监测大坝水平位移，在大坝坝顶设专用沟布设1条浮托式引张线，线体全长261.04m，

5、共10个测点。引张线采用一端固定另一端加力的引张方式，测点设浮托装置，引张线端点分别布设在坝段和坝段，由正垂pl1、pl2校核其两端点的绝对位移。测线使用1.0mm的不锈钢丝。引张线的护管直径为120mm。挂重端加力块采用45kg的重锤，墩座与坝体采用插筋连接，结合密切；张紧端夹线装置v型槽和压板都是由铜质材料做成；张紧加力端设置有调线装置，可用来调整钢丝长度。测点设有不锈钢读数标尺，用于人工测量。该系统在安装初期，即同步安装自动化监测设备，其设备采用湖南远程生产的ry-20型自动化监测仪。挂治大坝引张线现以自动化监测为主，每日进行定期测量。每月开展定期巡视和维护，每季度开展一次人工比测，有效

6、有保证了自动化设备的稳定运行和测值的可靠性。整个系统如图1-1所示，引张线测量装置由张紧端点、测点、测线，保护部分，固定端组成。二、引张线线体设计复核引张线布设是否合理，直接影响到系统整体测值的可靠性和整个系统的可靠运行。引张线张力不够，造成线体垂径增大，直接影响引张线自由度；张力过大，线体所受应力安全系数过小，运行中易造成钢丝拉断。为有效检测引张线系统可靠性和合理性，对引张线系统应进行线体张力及最大垂径复核。线体张力及最大垂径是影响引张线工作状态的重要因素，规范对其规定如下：测线越长，其所需的拉力越大，长度200m600m的引张线，一般采用40kg80kg的重锤张拉，线体直径一般采用0.8m

7、m1.2mm,并满足钢丝抗拉安全系数k2。钢丝实际承受的应力：实= h/ (/4)d2式中：d钢丝的直径(cm)；h线体水平拉力(kg)，近似于挂锤重量。钢丝的安全系数：k=钢/实不锈钢丝的极限强度钢一般取13000kg/cm2。引张线最大悬链线垂径按下式计算：y=s2w/8h式中：s两浮托点最大间距(m)；w线体单位长度重（kg/m），取高强不锈钢丝约为0.0068kg/m。挂治引张为45kg，最大测点间距离为37.93m，经计算：钢丝实际应力(kg/cm2)=45/ (/4)0.1*0.1= 5729.58钢丝安全系数k=钢/实=13000 /5729.58=2.268最大悬链线垂径(mm

8、)= s2w/8h=27.1mm根据计算成果可知：坝顶引张线体的安全系数为2.268能满足规范2.1安全系数的要求。引张线最大垂径27.1mm，现有保护管直径为120mm满足要求。三、引张线系统测量精度检定及分析方法挂治引张线主要采用自动化监测仪进行自动化监测，同时定期采用人工进行比测。自动化传感器因环境改变、系数漂移等均会产生测量误差，人工测量时，会产生人为测量误差，同时因引张线线性自由度受阻、测点故障等，测量数据会产生偏差或失真。因此，为有效检测引张线测值真实可靠性，需对仪器测量中误差、线性误差等进行综合检定和评估。挂治引张线系统在测量和维护中，主要通过单点中误差测定、线体复位检查、线性实

9、验来进行检验仪器稳定性和系统的可靠性。1、单点中误差检定张线线传感器测量稳定，是保证系统稳定和数据真实性最基本的要求。挂治观测人员对仪器稳定性检定，一般通过仪器连续测量中误差进行检定。对仪器进行连续9次选测，测定各仪器测量中误差，对中误差计算并进行统计，一般中误差超过0.15mm认定为测量误差偏大，传感器稳定性较差。=xi-x0m=+/n其中xi为某次测值,x0为连续测量平均值本次测值与平均值差值 ,n为测量次数。2、引线张线性复位检查挂治引张线为浮托式，在引张线拉力和管径满足要求前提下，测点浮船内的液体成为影响线体自由度的最重要因素。测点浮船侧翻、浮船内有杂质或液体浓度太稠等，均会影响线体的

10、自由度，导致测量数据失真。为消除这一不利因素影响，挂治观测人员每季度对各测点进行一次维护，维护完成后，对线体进行复位性检查。测点维护完成后，然后在引张线的中间测点部位，向上游或下游方向轻轻拨动线体约1520mm后松开，通过测试线体复位时间和复位差来检定线体复位性。一般以引张线线体复位时间在5min以内，各测点的复位差不超过0.1mm为合格。3、引张线线体试验（1）测量原理及方法引张线线性实验，是检定线体拉力、传感器稳定性的又一重要手段，其主要通过相似三角形原理，引张线在其中一点给定标准位移情况下，计算其余各点理论位移变化值，通过对比理论值与人工值、自动化值的差值，来判定引张线系统存的线性误差、

11、传感器测量误差。其主要方法及步骤如下：(1)选中线体中间部位其中一个测点，将线体采用专用标定工具固定，待线体稳定后，采用自动化进行测测量，同时人工测读测量标尺。(2)采用标准标定工具，将线体向上游或下游一侧移动8mm或10mm，待线体稳定后，采用自动化进行测测量，同时人工测读测量标尺。理论值变化计算方法：xi=x*si/s，其中xi代表第i测点理论值位移变化量，s代表给定标准位移点至其中一侧端点距离，si代表i点至同一端点距离。（2）系统测量准确性的评价引张线采用方差分析的方法评价。人工测值、自动化测值与量论值变化误差分别由人工两次读数误差、自动化两次测量误差引起的。则设为实测位移量与标定量的

12、差值限差， 自为自动化测量精度，人为人工测量精度，则：人=人2，自=自2考虑遥测引张线仪的精度(0.1mm0.2mm)及引张线线体复位差等，自动化测量精度自取0.25mm；考虑现场人工测量时综合误差，人工测量精度人取0.30mm，则：自=0.25*2=0.35；人=0.30*2=0.42；确次仪器鉴定的标准如下：合格 ， 不合格根据以上标准，自动化变化值与理论变化值差值限差不得超过0.7mm，人工测量变化值与理论值限差为0.84mm。根据标定结果，根据自动化值、人工值、理论值来判定系统精度（1）两种测量状态下，自动化变化与理论变化值超过限差，但人工变化值与理论值基本相符，则说明自动化传感器存在

13、偏差，引张线线体自由度良好。（2）两种测量状态下，自动化变化值、人工变化值均与理论变化值均超过限差，说明引张线线性度受阻，需进一步对相关测点进行进一步检查，有必要进需调整挂重端拉力。4、长周期稳定性检查根据混凝土大坝一般变形规律，一般坝顶水平位移量的大小，与坝高有着直接关系，坝体越高，变形量越大。大坝水平位移变形主要是受温度影响在年内呈现周期性变化，同时库水位的变化对大坝变形也存在一定影响。引线线系统可靠性及稳定性，可以通过其长周期的运行规律来判断。结束语：引张线监测已广泛应用于大坝安全监测中，通过探索和分析引张线系统测量误差产生的原因，掌握引张线系统精度分析和评判的方法，有效提高引张线系统运行的稳定性、可靠性是我们大坝监测人员的一门重要课题。我厂观测人员通过对引张线系统开展的定期检定巡视，通过对引张线应力的复核、传感器单点中误差测定、线体复位检查、线性实验等一系列精度评定和分析，有效掌握引张线系统运行情况，确保引张线系统运行的稳定性和可靠性。参考文献混凝土大坝安全监测技术规范 dl/t 51782003大坝安全监测自动化技术规范 dl/t 52112005大坝外部监测仪器说明书 南京南瑞集团公司水利水电分公司