CN201788003U - 用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅 - Google Patents
用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、方便可靠的用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，通过测量出的弹簧压缩量以及坑内渣石的浮容重，利用胡克定律计算坑内渣石的堆积高度，以达到合理安排停机清理时间，确保机组安全运行和经济效益的目的。解决该问题的技术方案是：用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：它包括钢制承压板，其下方对称布置一组支撑用弹簧，每个弹簧旁各对应设置一个用于测量弹簧变形量的位移计，相对应的弹簧和位移计外套有防水波纹管。本实用新型主要适用于水利水电工程中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种引水隧洞内集渣坑(或称集石坑)堆渣量的监测装置，特别是一种用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，主要适用于水利水电工程中。
背景技术
对于水利水电工程中的长距离引水隧洞，在地质条件许可的条件下，常采用不衬砌或喷锚作为永久支护形式；但在其长期运行中，由于受内外水压力的作用以及隧洞进口上游水位频繁变化的不利影响，围岩中存留的松动岩块、喷混凝土层的剥落碎块以及隧洞充水后新发生的岩爆所弹出的岩块等均会落在隧道底板上，其中水流冲不动的较大石块会留在原处，仅增加一些局部水流阻力，而被水流冲动的石块则有可能顺水流而下，进入水轮机内造成破坏事故。为避免事故的发生，常在引水隧洞末端和中间适当位置设置集渣坑，以拦截渣石。
在集渣坑的运行过程中，当坑内被渣石填满后，从上游翻滚下来的石块等将直接进入水轮机内，影响机组的安全运行，造成安全事故；而当坑内渣石未集至设定要求时就进行停机清渣，则浪费人力、财力和物力，影响电厂经济效益的发挥。因此，为有效评估集渣坑的运行状态，监测和预报坑内渣石的堆积量，有必要在坑内安装测报装置。
经查询文献资料，国外尚无在不衬砌隧洞的集渣坑中设置地磅型渣石监测装置的先例以及相关试验研究数据；国内可供参考的集渣坑测报工程案例也较少，比较有代表性的如渔子溪电站，采用的是钢筋计对集渣进行测重，考虑到其在实际运行过程中尚存在较多不确定因素的影响，因此对集渣坑内渣石堆积量的监测方法还有待作进一步研究。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：针对引水隧洞的工程特点以及洞内水流、渣石的运动性态，提供一种结构简单、方便可靠的用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，通过测量出的弹簧压缩量以及坑内渣石的浮容重，利用胡克定律计算坑内渣石的堆积高度，以达到合理安排停机清理时间，确保机组安全运行和经济效益的目的。
本实用新型所采用的技术方案是：用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：它包括钢制承压板，其下方对称布置一组支撑用弹簧，每个弹簧旁各对应设置一个用于测量弹簧变形量的位移计，相对应的弹簧和位移计外套有防水波纹管。
所述承压板四周浇注与之相匹配的混凝土保护体。
所述承压板为正方形，其边长为1m、厚度为10mm。
所述弹簧有四个，分别布设于距离承压板四边200mm的四个边角处，弹簧自然状态下长为30cm。
所述混凝土保护体采用C25混凝土浇注，其壁厚20cm，高30cm，混凝土保护体内壁与承压板四边的间隔为2cm，并在该间隔处设置挡石纱网，以防细小的砂石从该间隔处进入承压板下方。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用弹簧支撑承压板，并利用位移计来测量弹簧的变形量，由胡克定律计算得到板上渣石重量，并依据渣石的浮容重估算其堆积高度，从而对集渣坑内的渣石量进行准确、可靠、方便、快捷的监测，可在集渣坑内渣石堆积至设定要求时，及时安排停机清理，从而确保了机组的安全运行和经济效益的最大化。
附图说明
图1是本实用新型平面布置图。
图2是本实用图1的A-A向剖视图。
图3是图2的A部放大图。
图4是本实用新型中挡石纱网细部结构图。
图5是本实用新型在实际应用中的结构图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本实施例包括一边长为1m，厚度为10mm的正方形钢制承压板1，其下方布置四根支撑用弹簧2(自然状态下长度为30cm)，分别布设于距离承压板1四边200mm的四个边角处，每个弹簧2旁各对应设置一个用于测量弹簧2变形量的位移计3，相对应的弹簧2和位移计3外套有防水波纹管4，所述承压板1四周浇注与之相匹配的混凝土保护体5，本例中，所述混凝土保护体5采用C25混凝土浇注，其壁厚20cm，高30cm，使得承压板1底面始终不高出混凝土保护体5，混凝土保护体5内壁与承压板1四边的间隔为2cm，并在该间隔处设置如图4所示的挡石纱网6，其栅距为30mm，以防细小的砂石进入承压板1下方，影响地磅的正常工作。
如图5所示，在实际应用中，将本实施例地磅分别布置于集渣坑7(本例中，集渣坑为长方体形，长20m、宽7m、深2m)正中央和尾部中间。布置时，弹簧2和位移计3的一端均与承压板1连接，另一端则安装在集渣坑7底板上，同样弹簧2和位移计3外套的防水波纹管4两端分别与承压板1和集渣坑7底板密封连接，防止水流进入引起位移计3的损坏，同时位移计3的电缆由直径25mm的镀锌钢管保护，埋设于集渣坑7混凝土底板内。为了保护弹簧2、位移计3和防水波纹管4，同时为了防止砂石进入承压板1下方，导致承压板1无法下行，或者下行一段距离之后承压板1被下方的砂石顶住无法继续下行，进而影响监测的准确性，在承压板1四周浇筑混凝土保护体5，浇筑时，将集渣坑7底部与混凝土保护体5接触部分凿毛，按施工缝处理，冲洗干净，刷水泥原浆。本例地磅施工完成后凸出集渣坑7底板表面30cm。
本实施例的工作原理是：当集渣坑7开始接收来自上游的渣石时，承压板1上堆积的渣石重量将引起板下支撑弹簧2发生变形，通过位移计3测得弹簧2发生的变形量，亦即承压板1的竖直方向位移量δ，然后通过胡克定律得到承压板1上的竖向荷载总量为G＝4k·δ，式中k为单根弹簧2的劲度(倔强)系数。假设坑内渣石体堆积平整，则可认为承压板1上的竖向荷载来自于其上底面积为1m2，高为h的渣石长立方堆积体的浮重量，即G＝γ′·h，式中γ′为集渣坑7内渣石的浮容重，可由现场试验得出；由此即得到渣石的堆积高度为h＝4k·δ/γ′。将计算得到的h与坑内渣石的设计堆积高度进行比较，从而确定是否需要停机进行清理，以达到确保机组安全运行和发挥其最大经济效益的目的。
此外，在实际应用中，也可事先在集渣坑7底板上设定位置预留两个长方体形地磅坑，其长、宽均为104cm，高为30cm，将承压板1、弹簧2、位移计3、防水波纹管4和挡石纱网6按照上述实施例的安装要求装入该地磅坑内即可，相对于上述实施例，省去了混凝土保护体5的施工，而直接将集渣坑7底板当作外围保护体，施工完成后承压板1与集渣坑7底板位于同一水平面上。
Claims (5)
1.一种用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：它包括钢制承压板(1)，其下方对称布置一组支撑用弹簧(2)，每个弹簧(2)旁各对应设置一个用于测量弹簧(2)变形量的位移计(3)，相对应的弹簧(2)和位移计(3)外套有防水波纹管(4)。
2.根据权利要求1所述的用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：所述承压板(1)四周浇注与之相匹配的混凝土保护体(5)。
3.根据权利要求1或2所述的用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：所述承压板(1)为正方形，其边长为1m、厚度为10mm。
4.根据权利要求3所述的用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：所述弹簧(2)有四个，分别布设于距离承压板(1)四边200mm的四个边角处，弹簧(2)自然状态下长为30cm。
5.根据权利要求2所述的用于监测集渣坑内渣石堆积量的地磅，其特征在于：所述混凝土保护体(5)采用C25混凝土浇注，其壁厚20cm，高30cm，混凝土保护体(5)内壁与承压板(1)四边的间隔为2cm，并在该间隔处设置挡石纱网(6)。
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