CN204313825U - 一种监测结构变形的钢板计和冰冻区域闸门结构变形的监测装置 - Google Patents
一种监测结构变形的钢板计和冰冻区域闸门结构变形的监测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供的是一种监测结构变形的钢板计和冰冻区域闸门结构变形的监测装置，包括两个底座、分别安装在两个底座上的第一支架和第二支架以及安装在第一支架上的传感器安装管，位移传感器安装在传感器安装管的一端，位移传感器中间设置传感器杆，传感器杆的一端和铜管连接，传感器杆的另一端与接杆的一端连接，接杆的另一端和操作杆的一端连接，操作杆的另一端穿出传感器安装管并与第二支架固连，在传感器安装管外部的操作杆上套装有防护套，防护套的两端分别设置有扎带。本实用新型具有结构简单、安装方便、无需校准、测量准确和无温漂等优点，适用于长期监测北方冰冻区域水工闸门的变形及应力状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及冰冻区域水工闸门结构安全监测技术领域，尤其涉及一种监测结构变形的钢板计和冰冻区域闸门结构变形的监测装置。
背景技术
随着我国东北季节性冰冻河流上航电枢纽工程和水利事业的迅速发展，作为航电枢纽工程中关键设备之一的水工泄洪闸门在冰冻条件下的结构安全性越来越受到重视。我国东北地区冬季气候漫长寒冷，冰冻环境不仅会影响泄洪正常作业，冰层冻结时产生的膨胀还会对闸门产生挤压力，进而会导致闸门发生较大变形，严重时会影响闸门的结构安全和使用寿命。因此，对季节性冰冻河流航电枢纽工程的泄洪闸门结构变形、应力以及冰载荷大小进行监测具有十分重要的工程价值和现实意义。而以往的发明往往是对非季节性冰冻河流的闸门变形以及应力进行监测，没有考虑到对冰载荷作用下的闸门变形情况，而且多采用电阻应变片技术对闸门的结构变形、应力进行监测，此种方法存在测点多、导线多、粘贴处易失效、零漂大，因此存在不适合长期监测钢结构变形及应变的缺点。中国专利(CN1039004614A)提供一种检测闸门变形的装置与方法，在装置中设置了电磁铁，运用涡流监测技术，通过测量探头与钢板之间的距离检测闸门表面是否发生变形。
发明内容
本实用新型的目的是为了提出一种适合北方航电枢纽工程的监测冰冻区域的监测结构变形的钢板计和冰冻区域闸门结构变形的监测装置。
本实用新型的目的是这样实现的：一种监测冰冻区域闸门结构变形的钢板计，包括两个底座、分别安装在两个底座上的第一支架和第二支架以及安装在第一支架上的传感器安装管，位移传感器安装在传感器安装管的一端，位移传感器中间设置传感器杆，传感器杆的一端和铜管连接，传感器杆的另一端与接杆的一端连接，接杆的另一端和操作杆的一端连接，操作杆的另一端穿出传感器安装管并与第二支架固连，在传感器安装管外部的操作杆上套装有防护套，防护套的两端分别设置有扎带。
一种冰冻区域闸门结构变形的监测装置，在闸门非挡水面上的主横梁、次横梁、隔板、面板和支臂上安装监测结构变形的钢板计及相应的温度传感器，监测冰冻区域闸门结构变形的钢板计通过两个底座与闸门固定连接，闸门上设置一密封保温箱体，密封保温箱体里安装数据采集单元，数据采集单元、钢板计和温度传感器分别通过电缆与监控室里的数据处理显示单元和报警单元连接；所述监测结构变形的钢板计包括两个底座、分别安装在两个底座上的第一支架和第二支架以及安装在第一支架上的传感器安装管，位移传感器安装在传感器安 装管的一端，位移传感器中间设置传感器杆，传感器杆的一端和铜管连接，传感器杆的另一端与接杆的一端连接，接杆的另一端和操作杆的一端连接，操作杆的另一端穿出传感器安装管并与第二支架固连，在传感器安装管外部的操作杆上套装有防护套，防护套的两端分别设置有扎带。
本实用新型还包括这样一些结构特征：
1.所述位移传感器是LVDT位移传感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的钢板计可以很好地解决利用常规测量方法无法长期实时监测冰冻区域闸门结构变形的难题，克服了此前多种同类发明中测量方法的精度较低、零漂大、不适合长期监测等缺陷。本实用新型所提供的钢板计具有结构简单、测量准确、使用方便、成本低、适合长期监测等特点，在闸门上安装该钢板计并配合着温度传感器可以实现无温漂。
附图说明
图1是本实用新型的监测结构变形的钢板计的主视图；
图2是本实用新型的监测结构变形的钢板计的俯视图；
图3是本实用新型的监测结构变形的钢板计的侧视图；
图4是本实用新型的操作杆与第二支架连接方式的示意图；
图5是是支臂上钢板计的安装位置示意图；
图6是闸门非挡水面上钢板计的安装位置示意图；
图7本实用新型的冰冻区域闸门结构变形的监测装置的组成示意图；
图8是冰区闸门结构变形监测技术方案的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
实施案例一：结合图1、图2、图3和图4，本实用新型提供的一种监测结构变形的钢板计，包括两个底座21和26、分别安装在两个底座21上的第一支架13和第二支架22以及安装在第一支架13上的传感器安装管8，位移传感器2安装在传感器安装管8的一端，位移传感器2中间设置传感器杆7，传感器杆7的一端和铜管1连接，传感器杆7的另一端与接杆9的一端连接，接杆9的另一端和操作杆12的一端连接，操作杆12的另一端穿出传感器安装管8并与第二支架22固连，在传感器安装管8外部的操作杆12上套装有防护套18，防护套18的两端分别设置有扎带17和20，所述位移传感器2是LVDT位移传感器。
首先将第一支架13使用垫圈和螺母等安装底座26上，第二支架22采用与第一支架相同的安装方式安装在底座21上；第一支架13和第二支架22定位孔之间的距离可以根据实际测 量需要来选定，可在50mm～500mm范围选择。其次将传感器安装管8通过螺栓螺母垫片组合14、15、16与第一支架13连接；操作杆12的一端穿过防护套18，通过接杆9和传感器杆7连接在一起，操作杆12与传感器安装8之间设置O型橡胶密封圈11，操作杆12的另一端通过衬套23、螺栓24和内锯齿锁紧垫圈25和第二支架22连接在一起；接杆9和操作杆12之间用内螺纹连接，并用螺母10固定相对位置；防护套的两端分别用扎带17、20扎紧，扎带20与操作杆12之间设置橡胶管19，扎带可以防止外部灰尘吸入。位移传感器2的外部套有锁紧圈3，通过螺钉4、垫圈5、垫圈6固定位移传感器2。当位移传感器2安装完毕后，将铜管1从位移传感器2的左侧插入，并与传感器杆7，以保证传感器杆7和传感器外壳之间的间隙均匀。
本实用新型中的LVDT位移传感器2选型为传感器本体和放大器分离的形式，放大器上有增益调节和零点调节旋钮，可以通过调节两个旋钮来灵活设置LVDT传感器的测量范围，可实现在50mm～500mm范围内灵活选择测量结构长度。
实施案例二：结合图5、图6和图7，一般冰冻区域闸门的非挡水面包括主横梁28、次横梁29、顶梁30、隔板31、面板32以及边案33组成，支臂26通过球铰27与机架连接，本实用新型所提供的一种冰冻区域闸门结构变形的监测装置，是在闸门非挡水面上的主横梁28、次横梁29、隔板31、面板32和支臂26上安装监测结构变形的钢板计及相应的温度传感器，监测冰冻区域闸门结构变形的钢板计通过两个底座21和26与闸门固定连接，闸门上设置一密封保温箱体，密封保温箱体里安装数据采集单元，数据采集单元、钢板计和温度传感器分别通过电缆与监控室里的数据处理显示单元和报警单元连接；所述监测结构变形的钢板计包括两个底座21和26、分别安装在两个底座21上的第一支架13和第二支架22以及安装在第一支架13上的传感器安装管8，位移传感器2安装在传感器安装管8的一端，位移传感器2中间设置传感器杆7，传感器杆7的一端和铜管1连接，传感器杆7的另一端与接杆9的一端连接，接杆9的另一端和操作杆12的一端连接，操作杆12的另一端穿出传感器安装管8并与第二支架22固连，在传感器安装管8外部的操作杆12上套装有防护套18，防护套18的两端分别设置有扎带17和20。
本实用新型的冰冻区域闸门结构变形的监测装置是具体工作过程是这样的：
首先将本实用新型提供的监测结构变形的钢板计和相应的温度传感器安装被监测闸门的非挡水面上的主横梁、次横梁、隔板、面板和支臂等部位，安装位置及数量可根据闸门结构在冰载荷作用下的变形仿真分析结果得到。其次将数据采集单元安装在被监测闸门上设置的密封保温箱体里，并将数据处理显示单元和报警单元都安装在安装于航电枢纽工程监控室，各单元之间用电缆连接。如附图7所示：当闸门变形监测系统使用时，位移信号通过高频交 流信号形式传输给数据采集单元，处理后的位移信号以RS-485串口形式传输给处理数据处理显示单元。数据处理显示单元将采集的位移信号按照一定的方法进行温度补偿，以消除温漂的影响；然后根据数据库中存储的闸门结构变形、冰载荷和应力之间的关系，通过线性差值得到整个闸门结构的应力云图，并对闸门危险应力状态进行预警，从而实现了闸门结构变形、应力以及冰载荷的监测。
如图8所示：首先根据所要监测的闸门的结构形式、材料、尺寸参数以及安装方式等资料，建立闸门结构有限元模型；其次调研黑龙江流域冰载荷历史数据信息，将各种情况下的冰载荷作用于闸门有限元模型上，进行闸门结构变形数字化仿真分析，给出闸门结构变形、应力和冰载荷之间的数学关系模型和闸门结构变形监测点的选择方案。将本实用新型中的钢板计按照结构变形监测点的选择方案安装到被测泄洪闸门结构上，具体安装方案如下步骤：首先将两个基座焊接到闸门钢结构上，两个基座之间的距离根据仿真结果的要求来选择；其次将第一支架和第二支架安装到两个基座上；接着将传感器安装管、操作杆、接杆、传感器杆、传感器等分别安装于支架上；通过校准铜管来保证传感器杆和传感器内壁之间的间隙均匀。最后通过拧紧锁紧螺钉固定LVDT传感器和安装管之间的相对位置。
而本实用新型对闸门结构变形和应力长期实时监测是这样实现的：首先根据闸门变形、应力和冰载荷之间的数学关系，建立各种冰载荷作用下闸门变形、应力的关系数据库；在闸门结构变形监测过程中，根据钢板计实时监测到的闸门结构变形数据，得出作用于闸门上冰载荷状态信息，进而通过数据库查询得到整个闸门结构应力状态信息，对于闸门即将出现危险应力状态进行预警，促使管理者采取相应措施来保证闸门的结构安全。
Claims (3)
1.一种监测结构变形的钢板计，其特征在于：包括两个底座、分别安装在两个底座上的第一支架和第二支架以及安装在第一支架上的传感器安装管，位移传感器安装在传感器安装管的一端，位移传感器中间设置传感器杆，传感器杆的一端和铜管连接，传感器杆的另一端与接杆的一端连接，接杆的另一端和操作杆的一端连接，操作杆的另一端穿出传感器安装管并与第二支架固连，在传感器安装管外部的操作杆上套装有防护套，防护套的两端分别设置有扎带。
2.根据权利要求1所述的一种监测结构变形的钢板计，其特征在于：所述位移传感器是LVDT位移传感器。
3.一种冰冻区域闸门结构变形的监测装置，其特征在于：在闸门非挡水面上的主横梁、次横梁、隔板、面板和支臂上安装监测结构变形的钢板计及相应的温度传感器，监测冰冻区域闸门结构变形的钢板计通过两个底座与闸门固定连接，闸门上设置一密封保温箱体，密封保温箱体里安装数据采集单元，数据采集单元、钢板计和温度传感器分别通过电缆与监控室里的数据处理显示单元和报警单元连接；所述监测结构变形的钢板计包括两个底座、分别安装在两个底座上的第一支架和第二支架以及安装在第一支架上的传感器安装管，位移传感器安装在传感器安装管的一端，位移传感器中间设置传感器杆，传感器杆的一端和铜管连接，传感器杆的另一端与接杆的一端连接，接杆的另一端和操作杆的一端连接，操作杆的另一端穿出传感器安装管并与第二支架固连，在传感器安装管外部的操作杆上套装有防护套，防护套的两端分别设置有扎带。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104596471A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-05-06 | 哈尔滨工程大学 | 一种监测结构变形的钢板计和冰冻区域闸门结构变形的监测装置 |
| CN108008233A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-08 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 一种适宜低温运行的避雷器在线监测装置及方法 |
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2014
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