CN113607125B - 一种用于监测倒垂测线拉力的监测系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于监测倒垂测线拉力的监测系统及使用方法；所述的系统包括监测装置、测点组件和倒垂线锚固组件；所述的监测装置包括浮筒、浮子、拉力线、浮液、压力式传感器；所述的浮筒设置为一筒状筒体，顶部设置有顶盖；所述的浮子设置为一中空密封腔体；在所述的浮筒内部设置有固定块，固定块上设置有第一定滑轮；所述的浮子上部设置有第二定滑轮；所述的拉力线一端与浮子顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮、第一定滑轮与倒垂测线连接。本发明能够实现倒垂测线拉力的实时监测，不仅监测准确可靠，而且使用简单方便；其利用监测装置直接监测计算得到倒垂测线拉力，克服了以往不能实时监测计算得到倒垂测线拉力的难题。
Description
技术领域
本发明属于水利水电大坝基础深部变形监测技术领域，尤其是涉及一种用于监测倒垂测线拉力的系统及使用方法。
背景技术
倒垂线装置作为监测水利水电大坝基础深部变形的重要手段之一，需要进行浮体组件的日常维护。根据《大坝安全监测系统运行维护规程》（DLT 1558-2016），应 1 次/月检查倒垂浮筒内浮油是否充足，倒垂浮力是否能够满足测线拉力要求。然而在日常工作中，由于倒垂线装置浮体组件高近 2m，同时为避免异物侵入、潮湿环境腐蚀，往往为封闭不锈钢结构，这给检查人员的维护工作带来了十分的不便。另外，多数倒垂线装置已经实现自动化监测，频次为 1 次/天，人工运行维护频次已不能匹配实际需求。因此，很有必要研究倒垂测线拉力的监测装置及方法，以满足倒垂测线拉力实时监控的需求。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题缺陷，提供一种用于监测倒垂测线拉力的监测系统及使用方法。
本发明采用如下技术方案实现。
一种用于监测倒垂测线拉力的监测系统，本发明所述的系统包括监测装置；所述的监测装置包括浮筒1、浮子 2、拉力线7、浮液3、压力式传感器 4；
所述的浮筒1设置为一筒状筒体，顶部设置有顶盖；
所述的浮子 2设置为一中空密封腔体；
在所述的浮筒1内部设置有固定块8，固定块8上设置有第一定滑轮9.1；所述的浮子 2上部设置有第二定滑轮9.2；
所述的拉力线7一端与浮子 2顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮9.2、第一定滑轮9.1与倒垂测线11连接；
所述的浮液3设置在浮筒1内部，浮子 2漂浮设置在浮液3上；
所述的压力式传感器 4固定设置在浮子 2侧壁，保持位于浮液3液面以下；
所述的压力式传感器 4通过传感器电缆与读数仪器连接，读数仪器设置在浮筒1外部。
进一步为，本发明所述的浮筒1、浮子 2、拉力线7、压力式传感器 4设置为两套，对称设置；包括第一浮筒1.1、第一浮子2.1、第一拉力线7.1、第一压力式传感器4.1和第二浮筒1.2、第二浮子2.2、第二拉力线7.2、第二压力式传感器4.2；
其中，第一浮子2.1上部设置有第二定滑轮9.2，第一拉力线7.1一端与第一浮子2.1顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮9.2、第一定滑轮9.1与倒垂测线11连接；
第二浮子2.2上部设置有第三定滑轮9.3，第二拉力线7.2一端与第二浮子2.2顶部固定连接，依序分别绕过第三定滑轮9.3、第一定滑轮9.1与倒垂测线11连接；
所述的第一拉力线7.1和第二拉力线7.2设置为一束后与倒垂测线11连接。
进一步为，本发明所述的第一浮筒1.1和第二浮筒1.2之间设置有空腔体10，固定块8设置在空腔体10上部；所述的拉力线7穿过该空腔体10延伸出浮筒1外部。
进一步为，本发明所述的压力式传感器 4固定设置在浮子 2的中部或底部侧壁。
进一步为，本发明所述的固定块8设置在浮液3液面以上。
进一步为，本发明所述的第二定滑轮9.2和第三定滑轮9.3设置在浮液3液面以上。
进一步为，本发明所述的浮筒1为不锈钢浮筒；所述的浮子 2为不锈钢浮子；所述的拉力线为钢丝；所述的浮液3为机油或垂线浮油。
进一步为，本发明还包括测点组件5和倒垂线锚固组件6；在坝基内垂直设置直孔12，所述的倒垂线锚固组件6设置在该直孔12内底部；
所述的测点组件5设置在坝基上部；
所述的倒垂测线11由上至下依序连接监测装置、测点组件5、倒垂线锚固组件6。
使用上述系统的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在坝基内竖直钻孔设孔，埋设倒垂线锚固组件6以及架设测点组件5，在其上方设置监测装置；
步骤2：使用二次仪表检测压力式传感器4的读数是否正常，检测合格后安装浮体组件；
步骤3：利用读数仪器采集压力式传感器4的读数，然后计算出相应倒垂测线的拉力。
本发明步骤3所述的倒垂测线的拉力计算方法包括以下步骤：
步骤1：利用读数仪器采集浮子的压力式传感器读数，根据仪器说明书计算得到浮筒内浮油深度H，利用公式（I）计算浮子浸入浮液3体积V：
式中；D—浮子外圈内径，根据实际情况来取；d—浮子内圈外径，根据实际情况来取；H—浮子浸入浮液3中的高度；
步骤2：利用公式（II）计算倒垂测线拉力 P：
式中：G—浮子重量；
—浮液容重，根据材料特性来取；g—9.8N/kg。
本发明的有益效果为，本发明能够实现倒垂测线拉力的实时监测，不仅监测准确可靠，而且使用简单方便；其利用监测装置直接监测计算得到倒垂测线拉力，克服了以往不能实时监测计算得到倒垂测线拉力的难题。
下面结合具体实施方式本发明做进一步解释。
附图说明
图1为本发明安装使用时的结构示意图。
图2为本发明监测装置的结构示意图。
图 3 为本发明具体实施例中倒垂测线拉力随时间变化的曲线图。
图中标号为浮筒（1）、第一浮筒（1.1）、第二浮筒（1.2）、浮子（2）、第一浮子（2.1）、第二浮子（2.2）、浮液（3）、压力式传感器 （4）、第一压力式传感器（4.1）、第二压力式传感器（4.2）、测点组件（5）、倒垂线锚固组件（6）、拉力线（7）、第一拉力线（7.1）、第二拉力线（7.2）、固定块（8）、第一定滑轮（9.1）、第二定滑轮（9.2）、第三定滑轮（9.3）、空腔体（10）、倒垂测线（11）、直孔（12）。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
某工程为一等大（1）型工程，永久性主要水工建筑物为 1 级建筑物。枢纽布置采用混凝土重力坝、一期坝后式厂房、二期地下厂房、厂前大差动挑流消能的重叠式布置方案。其中拦河坝为混凝土实体重力坝。坝轴线为直线，走向 NE74°55′32.89，坝顶长418m，共分19 个坝段。在 7#基础廊道观测房内布置倒垂装置进行基础水平位移监测，测点编号IP3，纤体长度 56.6m，浮子重量、外径、内径分别为 8kg、500mm、220mm。
见图1，图2所示，一种用于监测倒垂测线拉力的监测系统，本发明所述的系统包括监测装置；所述的监测装置包括浮筒1、浮子 2、拉力线7、浮液3、压力式传感器 4；
所述的浮筒1设置为一筒状筒体，顶部设置有顶盖；
所述的浮子 2设置为一中空密封腔体；
在所述的浮筒1内部设置有固定块8，固定块8上设置有第一定滑轮9.1；所述的浮子 2上部设置有第二定滑轮9.2；
所述的拉力线7一端与浮子 2顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮9.2、第一定滑轮9.1与倒垂测线11连接；
所述的浮液3设置在浮筒1内部，浮子 2漂浮设置在浮液3上；
所述的压力式传感器 4固定设置在浮子 2侧壁，保持位于浮液3液面以下；
所述的压力式传感器 4通过传感器电缆与读数仪器连接，读数仪器设置在浮筒1外部；能够实时监测浮子浸入浮液的深度。
进一步为，本发明所述的浮筒1、浮子 2、拉力线7、压力式传感器 4设置为两套，对称设置；包括第一浮筒1.1、第一浮子2.1、第一拉力线7.1、第一压力式传感器4.1和第二浮筒1.2、第二浮子2.2、第二拉力线7.2、第二压力式传感器4.2；
其中，第一浮子2.1上部设置有第二定滑轮9.2，第一拉力线7.1一端与第一浮子2.1顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮9.2、第一定滑轮9.1与倒垂测线11连接；
第二浮子2.2上部设置有第三定滑轮9.3，第二拉力线7.2一端与第二浮子2.2顶部固定连接，依序分别绕过第三定滑轮9.3、第一定滑轮9.1与倒垂测线11连接；
所述的第一拉力线7.1和第二拉力线7.2设置为一束后与倒垂测线11连接。
进一步为，本发明所述的第一浮筒1.1和第二浮筒1.2之间设置有空腔体10，固定块8设置在空腔体10上部； 所述的拉力线7穿过该空腔体10延伸出浮筒1外部。
进一步为，本发明所述的压力式传感器 4固定设置在浮子 2的中部或底部侧壁。
进一步为，本发明所述的固定块8设置在浮液3液面以上。
进一步为，本发明所述的第二定滑轮9.2和第三定滑轮9.3设置在浮液3液面以上。
进一步为，本发明所述的浮筒1为不锈钢浮筒；所述的浮子 2为不锈钢浮子；所述的拉力线为钢丝；所述的浮液3为机油或垂线浮油。
进一步为，本发明还包括测点组件5和倒垂线锚固组件6；在坝基内垂直设置直孔12，所述的倒垂线锚固组件6设置在该直孔12内底部；
所述的测点组件5设置在坝基上部；
所述的倒垂测线11由上至下依序连接监测装置、测点组件5、倒垂线锚固组件6。
使用上述系统的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在坝基内竖直钻孔设孔，埋设倒垂线锚固组件6以及架设测点组件5，在其上方设置监测装置；
步骤2：使用二次仪表检测压力式传感器4的读数是否正常，检测合格后安装浮体组件；
步骤3：利用读数仪器采集压力式传感器4的读数，然后计算出相应倒垂测线的拉力。
本发明步骤3所述的倒垂测线的拉力计算方法包括以下步骤：
步骤1：利用读数仪器采集浮子的压力式传感器读数，根据仪器说明书计算得到浮筒内浮油深度H，利用公式（I）计算浮子浸入浮液3体积V：
式中；D—浮子外圈内径，根据实际情况来取；d—浮子内圈外径，根据实际情况来取；H—浮子浸入浮液3中的高度；
步骤2：利用公式（II）计算倒垂测线拉力 P：
式中：G—浮子重量；
—浮液容重，根据材料特性来取；g—9.8N/kg。
仪器自 2020 年 1 月 20 日取得初始值，目前仪器工作性态正常，通过数据采集仪器读取的浮子以上浮油深度H为 355mm，根据现场情况，利用公式（I）便可计算得到浮子浸入浮液体积 V，通过公式（II）可计算得到倒垂测线拉力 P为 417.37N，大于与要求的浮力391.5N，测线拉力能够满足倒垂浮力要求。倒垂测线拉力～时间过程线如图 3所示。
拉力需大于等于 250（1+0.01*L）N，L 为线体长度，m。本装置需要固定周期/实时监测拉力是否满足前述要求。
以上所述的仅是本发明的部分具体实施例（由于本发明的实施例不能穷举，本发明所记载的保护范围以本发明的记载范围和其他技术要点范围为准），方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.一种用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于，所述的方法包括监测装置；所述的监测装置包括浮筒（1）、浮子 （2）、拉力线（7）、浮液（3）、压力式传感器 （4）、测点组件（5）和倒垂线锚固组件（6）；
所述的浮筒（1）设置为一筒状筒体，顶部设置有顶盖；
所述的浮子 （2）设置为一中空密封腔体；
在所述的浮筒（1）内部设置有固定块（8），固定块（8）上设置有第一定滑轮（9.1）；所述的浮子 （2）上部设置有第二定滑轮（9.2）；
所述的拉力线（7）一端与浮子 （2）顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮（9.2）、第一定滑轮（9.1）与倒垂测线（11）连接；
所述的浮液（3）设置在浮筒（1）内部，浮子 （2）漂浮设置在浮液（3）上；
所述的压力式传感器 （4）固定设置在浮子 （2）侧壁，保持位于浮液（3）液面以下；
所述的压力式传感器 （4）通过传感器电缆与读数仪器连接，读数仪器设置在浮筒（1）外部；
在坝基内垂直设置直孔（12），所述的倒垂线锚固组件（6）设置在该直孔（12）内底部；
所述的测点组件（5）设置在坝基上部；
所述的倒垂测线（11）由上至下依序连接监测装置、测点组件（5）、倒垂线锚固组件（6）；
该方法包括以下步骤：
步骤1：在坝基内竖直钻孔设孔，埋设倒垂线锚固组件（6）以及架设测点组件（5），在其上方设置监测装置；
步骤2：使用二次仪表检测压力式传感器（4）的读数是否正常，检测合格后安装浮体组件；
步骤3：利用读数仪器采集压力式传感器（4）的读数，然后计算出相应倒垂测线的拉力；
利用读数仪器采集浮子的压力式传感器读数，利用公式（I）计算浮子浸入浮液体积V：
式中；D—浮子外圈内径，根据实际情况来取；d—浮子内圈外径，根据实际情况来取；H—浮子浸入浮液中的高度；
步骤2：利用公式（II）计算倒垂测线拉力 P：
式中：G—浮子重量；
—浮液容重，根据材料特性来取；g—9.8N/kg。
2.根据权利要求1所述的用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于，所述的浮筒（1）、浮子 （2）、拉力线（7）、压力式传感器 （4）设置为两套，对称设置；包括第一浮筒（1.1）、第一浮子（2.1）、第一拉力线（7.1）、第一压力式传感器（4.1）和第二浮筒（1.2）、第二浮子（2.2）、第二拉力线（7.2）、第二压力式传感器（4.2）；
其中，第一浮子（2.1）上部设置有第二定滑轮（9.2），第一拉力线（7.1）一端与第一浮子（2.1）顶部固定连接，依序分别绕过第二定滑轮（9.2）、第一定滑轮（9.1）与倒垂测线（11）连接；
第二浮子（2.2）上部设置有第三定滑轮（9.3），第二拉力线（7.2）一端与第二浮子（2.2）顶部固定连接，依序分别绕过第三定滑轮（9.3）、第一定滑轮（9.1）与倒垂测线（11）连接；
所述的第一拉力线（7.1）和第二拉力线（7.2）设置为一束后与倒垂测线（11）连接。
3.根据权利要求2所述的用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于，所述的第一浮筒（1.1）和第二浮筒（1.2）之间设置有空腔体（10），固定块（8）设置在空腔体（10）上部；所述的拉力线（7）穿过该空腔体（10）延伸出浮筒（1）外部。
4.根据权利要求1所述的用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于，所述的压力式传感器 （4）固定设置在浮子 （2）的中部或底部侧壁。
5.根据权利要求1所述的用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于，所述的固定块（8）设置在浮液（3）液面以上。
6.根据权利要求1所述的用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于， 所述的第二定滑轮（9.2）和第三定滑轮（9.3）设置在浮液（3）液面以上。
7.根据权利要求1所述的用于监测倒垂测线拉力的监测方法，其特征在于，所述的浮筒（1）为不锈钢浮筒；所述的浮子 （2）为不锈钢浮子；所述的拉力线为钢丝；所述的浮液（3）为机油或垂线浮油。
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| 龙首一级水电站垂线监测系统评价;陈得鹏;;科技创新导报(第15期);全文 * |
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