SK6206Y1 - System for measuring deformation, especially of water gates and procedure for performing the measurement - Google Patents

Abstract

System for measuring deformation mainly water gate characterized in that the gate (10) are on the wall at intervals of several fixed bracket (21, 22, 23, 24, 25, 26), for the brackets (21, 22, 23,24 , 25,26) are mounted adjustable measuring plate (1, 2, 3, 4, 5, 6), then the top of the gate (10) is mounted pointing arm (9) with a laser rangefinder (8). At the bottom gate (10) is located reference point (7), located on the reference bracket (27). Procedure of measurement of deformations especially water gate is as follows: after the conclusion of the gate (10) without water filled reference measurement is started when the record focus position of the reference point (7) initial tilt arm (9) with a laser rangefinder (8) at no load condition gate (10), when the initial deformation is recorded in a state of no-load door (10). After the initial focus position measurement plates (1, 2, 3, 4, 5, 6). Subsequently, the gradual filling of water into the load lock chambers occurs door (10) due to the crushing force (11), then for each line of the laser beam emitted laser rangefinder (8) on a movable arm (9), the arm (9) is periodically horizontal moves and record the distance (12) when they hit a laser beam to the measuring edge of the measuring plate (1, 2, 3, 4, 5, 6). Distance (12) records the change in distance of the reflected light after being pushed over the edge of each grid plate (1, 2, 3, 4, 5, 6). Evaluation of distance (12) movable arm (9) from the initial position for all the measuring plate (1, 2, 3, 4, 5, 6) is obtained by deformation process incl. The actual measurement of deformation is made on a proposal in a few lines of static ga

Description

SK 6206 Υ1

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka systému na meranie deformácií, najmä vodných vrát a iných podobných predmetov, používaných na vodných dielach a v priemysle.

Doterajší stav techniky

Pri prevádzke vodných vrát na vodných dielach vzniká v dôsledku rozdielu pôsobiacich síl na steny vrát v procese napúšťania a vypúšťania plavebných komôr deformácia vrát. Spoľahlivá a bezpečná prevádzka vodného diela si vyžaduje trvalé sledovanie a záznam tejto deformácie. Pri zistení neštandardných hodnôt deformácie mimo rozsahu povolených, vypočítaných hodnôt je potrebný okamžitý zásah obsluhy do prevádzky komory. Na meranie deformácie sú používané tenzometrické merania. Počas prevádzky vrát sa toto meranie ukázalo ako značne nespoľahlivé. Samotné meranie bolo ovplyvňované okrem sledovanej meranej veličiny viacerými parazitnými vplyvmi. Išlo hlavne o pôsobenie vplyvu teploty na tenzometrické snímače najmä pri napúšťaní plavebnej komory. Keď boli vo vypustenom stave vráta v časti nad vodnou hladinou v letnom období zohriate na teplotu okolitého vzduchu, a potom sa pri napúšťaní pomerne rýchle ochladzovali stúpajúcou vodnou hladinou, nastali také rýchle zmeny teploty na jednotlivé tenzometrické snímače, že ani teplotné kompenzované zapojenie tenzometrov ich nedokázalo potlačiť a merací systém tieto vplyvy vyhodnotil ako nepovolené deformácie. Podobná situácia bola i v zime, keď vráta boli chladnejšie ako voda v plavebnej komore. Boli pozorovateľné aj vplyvy svietiaceho slnka striedavo zacláňaného a odcláňaného oblakmi na oblohe na hodnoty deformácií.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky súčasného stavu techniky do značnej miery odstraňuje systém na meranie deformácií, najmä vodných vrát podľa technického riešenia, spočívajúci v meraní deformácie vrát v stanovených meracích bodoch s využitím laserového svetelného lúča. Tento lúč je vysielaný a prijímaný zdrojom s vyhodnotením odrazu - laserovým diaľkomerom umiestneným na polohovacom ramene v hornej časti vrát a vytvára meranie v jednej línii.

Počas pohybu laserového diaľkomera po ramene sú identifikované odrazy laserového svetelného lúča postupne od jednotlivých meracích platničiek nastaviteľné umiestnených na konzolách, upevnených na vrátach v meracích bodoch a zaznamenáva sa pritom vzdialenosť pohyblivého ramena od počiatočnej polohy pohyblivého ramena v okamihu, keď sa zmenila vzdialenosť spätne odrazeného laserového svetelného lúča. Toto identifikuje moment, keď sa svetlo prestalo odrážať od danej meracej platničky a začalo sa odrážať od ďalšej meracej platničky. Na základe toho je presne zmeraná vodorovná poloha hrany meracej platničky. Po následnom softvérovom spracovaní je zistená deformácia v jednotlivých meracích bodoch.

Postup merania: Po uzatvorení vrát bez napustenia vody sa spustí referenčné meranie. Vtedy sa zaznamená zameraním polohy referenčného bodu počiatočné naklonenie ramena so zdrojom laserového svetelného lúča v stave bez zaťaženia vrát a zamerajú sa počiatočné polohy meracích platničiek. Pri postupnom napúšťaní vody do plavebnej komory nastane zaťaženie vrát v dôsledku deformačnej sily. Pre každú líniu je laserový svetelný lúč vysielaný, prijímaný a vyhodnocovaný laserovým diaľkomerom na pohyblivom ramene. Toto rameno sa periodicky horizontálne pohybuje a zaznamenáva sa vzdialenosť ramena od počiatočnej polohy pohyblivého ramena pri dopade laserového svetelného lúča na meraciu hranu každej meracej platničky. Vzniknú tak údaje pre meranie deformácie v meracích bodoch na meracích platničkách v jednej meracej línii. Tieto sú v meracom systéme numericky spracované tak, že ich výsledkom je údaj o deformácii vrát vo všetkých meracích bodoch. Meracích systémov podľa obrázka č. 1 je vo vrátach celkove osem. Spolu je tak k dispozícii riadiacej veži vodného diela vo vizuálnej forme štyridsaťosem údajov o deformácii. Prekročenie kritických hodnôt je strážené alarmovým systémom.

Na vrátach je nasadená sústava takýchto líniových meracích bodov s platničkami a sumárnym softvérovým spracovaním nameraných údajov je periodicky meraná celková deformácia vrát. Výsledky meraní sú ukladané do databázy a sú okamžite k dispozícii vo vizuálnej forme. Prekročenie kritických hodnôt je strážené alarmovým systémom. Systém umožňuje trvalý prístup k údajom, nameraným v ľubovoľnom čase merania.

SK 6206 VI

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku č. 1 je zobrazený počiatočný stav jednej meracej línie vrát bez zaťaženia v okamihu merania deformácie meracieho bodu meracej platničky. Obrázok znázorňuje použitie šiestich meracích platničiek. Ich počet môže byť i ľubovoľne iný.

Na obrázku č. 2 je zobrazený stav v okamihu merania deformácie meracieho bodu meracej platničky 3 po zaťažení vrát v dôsledku tlaku vodnej hladiny napúšťanej plavebnej komory.

Príklady uskutočnenia

Meranie deformácie na vrátach 10 plavebnej komory vodného diela spočíva v použití meracích platničiek 1,2, 3,4, 5, 6, nastaviteľné uložených na konzolách 21, 22. 21, 24.25, 26 referenčného bodu 7 pevne umiestneného na referenčnej konzole 27, pričom konzoly 21, 22. 23, 24. 25. 26. 27 sú nerozoberateľne upevnené na vrátach 10 plavebnej komory, vo vrchnej časti vrát 10 je umiestnené polohovacie rameno 9 s laserovým diaľkomerom 8.

Samotné meranie je uskutočnené na základe návrhu statika v štyroch líniách v každej časti vrát 10, celkove teda v ôsmich meracích líniách. Jedna meracia línia je tvorená meracími platničkami 1, 2, 3, 4, 5, 6, konzolami 21, 22. 23. 24. 25. 26 na upevnenie meracích platničiek 1, 2, 3, 4, 5, 6, referenčným bodom 2 umiestneným na referenčnej konzole 27 situovanej v spodnej časti vrát 10 s laserovým diaľkomerom 8 pohyblivo umiestneným na polohovacom ramene 9. Na vrátach 10 je o stenu nerozoberateľne upevnených ľubovoľný počet konzol 21, 22. 23. 24. 25. 26. Na týchto konzolách 21. 22, 23, 24, 25. 26 sú nastaviteľné upevnené meracie platničky 1, 2, 3, 4, 5, 6. Vo vrchnej časti vrát 10 je upevnené polohovacie rameno 9 s laserovým diaľkomerom 8.

Po uzatvorení vrát 10 bez napustenia vody sa spustí referenčné meranie. Vtedy sa zaznamená zameraním polohy referenčného bodu 7 počiatočné naklonenie ramena 9 s laserovým diaľkomerom 8 v stave bez zaťaženia vrát 10 a zamerajú sa počiatočné polohy meracích platničiek 1, 2, 3, 4, 5, 6. Potom pri postupnom napúšťaní vody do plavebnej komory nastane zaťaženie vrát 10 v dôsledku deformačnej sily 11. Pre každú líniu je laserový svetelný lúč vysielaný laserovým diaľkomerom 8 na pohyblivom ramene 9. Toto rameno 9 sa periodicky horizontálne pohybuje a zaznamenáva sa vzdialenosť 12 pri dopade laserového svetelného lúča na meraciu hranu každej meracej platničky 1, 2, 3, 4, 5, 6 (na obrázku 2 je situácia v okamihu merania platničky 3). Vzniknú tak údaje pre meranie deformácie v meracích bodoch na meracích platničkách 1, 2, 3, 4, 5, 6 v jednej meracej línii. Tieto sú v meracom systéme numericky spracované tak, že ich výsledkom je údaj o deformácii vrát vo všetkých meracích bodoch. Meracích systémov podľa obrázka 1 je vo vrátach 10 celkove osem. Spolu je tak k dispozícii riadiacej veži vodného diela vo vizuálnej forme štyridsaťosem údajov o deformácii. Prekročenie kritických hodnôt je strážené alarmovým systémom. Systém umožňuje trvalý prístup k údajom, nameraným v ľubovoľnom čase merania. Zaznamenávané sú i údaje o výškach vodných hladín (horná a dolná) a pri periodickom priebehu merania sú spracované závislosti deformácie vrát 10 od výšky hladiny. Systém ďalej zaznamenáva aj ďalšie pomocné údaje - stavy otvorenia vrát 10 a teploty. Periodické meranie prebieha počas celého procesu zaťaženia vrát 10 (počas celého napúšťacieho a vypúšťacieho cyklu plavebnej komory)

Priemyselná využiteľnosť

Technické riešenie nachádza uplatnenie pri meraní deformácií vodných vrát vo vodnom hospodárstve, ale i celkove v priemysle pri meraní deformácií iných objektov. Toto riešenie je použiteľné i na merania, kde nie je možné merať deformácie s využitím laserového skenera z dôvodov členitej a rozsiahlej konštrukcie meraného telesa vnútri telesa a poveternostných alebo iných vplyvov zvonka telesa.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (2)

1. Systém na merania deformácií najmä vodných vrát, vyznačujúci sa tým, že na vrátach (10) sú o stenu v rozstupoch pripevnené viaceré konzoly (21,22, 23,24, 25,26), na týchto konzolách (21, 22, 23, 24, 25, 26) sú nastaviteľné upevnené meracie platničky (1, 2, 3, 4, 5, 6), potom vo vrchnej časti vrát (10) je upevnené polohovacie rameno (9) s laserovým diaľkomerom (8) a v spodnej časti vrát (10) je situovaný referenčný bod ( 7 ) umiestnený na referenčnej konzole (27).

2. Postup vykonania merania systémom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že po uzatvorení vrát (10) bez napustenia vody sa spustí referenčné meranie, kedy sa zaznamená zameraním polohy re3

SK 6206 Υ1 ferenčného bodu (7) počiatočné naklonenie ramena (9) s laserovým diaľkomerom (8) - zdrojom laserového svetelného lúča a snímačom jeho odrazu v stave bez zaťaženia vrát (10), potom sa zamerajú počiatočné polohy meracích platničiek (1, 2, 3, 4, 5, 6), následne pri postupnom napúšťaní vody do plavebnej komory nastane zaťaženie vrát (10) v dôsledku deformačnej sily (11), potom je pre každú líniu vysielaný a vyhodnocovaný 5 laserový svetelný lúč laserovým diaľkomerom (8) na pohyblivom ramene (9), toto rameno (9) sa periodicky horizontálne pohybuje a zaznamenáva sa vzdialenosť (12) pri dopade laserového svetelného lúča na meraciu hranu každej meracej platničky (1, 2, 3, 4, 5, 6), vzdialenosť (12) sa zaznamenáva pri zmene vzdialenosti odrazeného laserového svetelného lúča po vysunutí za hranu danej meracej platničky (1, 2, 3, 4, 5, 6), vyhodnocovaním vzdialenosti (12) ramena (9) od počiatočnej polohy pre všetky meracie platničky (1, 2, 3, 4, 5, 6) sa 10 získava priebeh deformácie vrát.