彭兵

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 彭山 620800）

座環(huán)、蝸殼水壓試驗(yàn)及澆筑過程的常規(guī)施工方法中，監(jiān)測(cè)蝸殼膨脹及座環(huán)軸向、徑向變形是通過架設(shè)百分表的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)的，不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每個(gè)數(shù)據(jù)均需要人工到測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，需要更多的人力資源及時(shí)間。因此，為了優(yōu)化監(jiān)測(cè)方案，提高工效，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化，我們提出了數(shù)值化變形監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的機(jī)組安裝過程中架設(shè)百分表的讀數(shù)方式直接改變?yōu)殡娮訑?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，使之座環(huán)蝸殼在整個(gè)打壓、澆筑過程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、可視化。通過直觀數(shù)據(jù)分析查找澆筑過程質(zhì)量控制的薄弱點(diǎn)，對(duì)于提高機(jī)組安裝質(zhì)量起到了重要的作用。

近年來，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用逐漸進(jìn)入水電站機(jī)電設(shè)備安裝過程中，各個(gè)專業(yè)可以依據(jù)本身的特色進(jìn)行數(shù)字化系統(tǒng)定制。從而提高施工質(zhì)量、施工工效，節(jié)省成本。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

采用位移傳感器（高精密儀器）對(duì)座環(huán)軸向、徑向變形及蝸殼膨脹變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)是一種新型的監(jiān)測(cè)方式，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)、有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)傳回可視裝置。并可以對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置預(yù)警值，超過預(yù)警值時(shí)發(fā)出信號(hào)，可以準(zhǔn)確及時(shí)地知道某個(gè)點(diǎn)發(fā)生狀況并及時(shí)處理。

傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法中，百分表固定相對(duì)位移傳感器較難固定，若有外界因素影響某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不真實(shí)；傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法中，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置好以后，最終的讀數(shù)需要人工到每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)讀數(shù)，需要更多的人力資源及時(shí)間，且百分表屬于易損壞部件。采用這種新型監(jiān)測(cè)方法后，設(shè)備更易固定，受到干擾因素較少，可以在數(shù)據(jù)終端實(shí)時(shí)監(jiān)控相關(guān)數(shù)據(jù)，并且節(jié)省人力和時(shí)間，有效提高了監(jiān)測(cè)精度和效率。

常規(guī)的磁力表座及百分表裝置及易損壞，磁體較重，不易大量攜帶，在蝸殼頂部作業(yè)時(shí)，必須采取有效的防掉落措施。該類型位移傳感器及配套裝置體積小，重量輕，便于攜帶，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性及使用壽命，靈敏度及分辨率高，能夠很好地適應(yīng)水電站溫差大、噪音大、強(qiáng)粉塵、潮濕及有油污等惡劣環(huán)境。

通過技術(shù)分析，采用位移傳感器對(duì)座環(huán)軸向、徑向變形及蝸殼膨脹變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)無論是從準(zhǔn)確性、及時(shí)性、還是有效能性來看，都高于傳統(tǒng)的用百分表對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過對(duì)該項(xiàng)目以后發(fā)展前景的預(yù)測(cè)、產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)效益及技術(shù)保障來看，該項(xiàng)目是值得推廣的。

2 傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷和不足

（1）傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法中，百分表相對(duì)位移傳感器較難固定，若有外界因素影響某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不真實(shí)。

（2）傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法中，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置好以后，最終的讀數(shù)需要測(cè)量人員到每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)讀數(shù)，需要更多的人力資源及時(shí)間，且百分表屬于易損壞部件。

（3）不能直觀對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)全面監(jiān)測(cè)。

3 數(shù)字化監(jiān)控的創(chuàng)新性

座環(huán)、蝸殼變形數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)，通過在座環(huán)軸向、徑向蝸殼膨脹變形方向均布一種高精密儀器—位移傳感器，并配備相應(yīng)的可視裝置等輔助設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了座環(huán)蝸殼水壓試驗(yàn)及澆筑過程中變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀取、數(shù)字化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)超限值進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于固定，解決了傳統(tǒng)機(jī)械檢測(cè)方式人工讀數(shù)可能碰撞監(jiān)測(cè)支架造成數(shù)據(jù)不真實(shí)、效率低及受外界因素影響大等技術(shù)難題，提高了變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及效率。

4 應(yīng)用技術(shù)舉例

座環(huán)蝸殼上布置變形測(cè)量用的位移傳感器，在座環(huán)+X、-X、+Y、-Y 四個(gè)方向安裝監(jiān)測(cè)支架，焊在下部混凝土預(yù)埋基礎(chǔ)上，每個(gè)支架設(shè)2 個(gè)位移傳感器分別用于測(cè)量座環(huán)上法蘭面軸向位移、徑向位移及座環(huán)下法蘭面的軸向位移及徑向位移：在蝸殼4 個(gè)斷面的水平及垂直部位共布置8 個(gè)位移傳感器，用于監(jiān)測(cè)試驗(yàn)及混凝土澆筑時(shí)蝸殼的變形與座環(huán)的水平變化，蝸殼悶頭布置1 個(gè)位移傳感器，蝸殼直管段布置2 個(gè)位移傳感器，蝸殼舌板（鼻端導(dǎo)葉）處布置1 個(gè)位移傳感器，共布置12 個(gè)位移傳感器及相應(yīng)的連接線路和可視化接收設(shè)備裝置。座環(huán)蝸殼監(jiān)測(cè)設(shè)備布置示意圖如圖1。

圖1 座環(huán)蝸殼監(jiān)測(cè)設(shè)備布置示意圖

用于監(jiān)測(cè)座環(huán)的支架在封水環(huán)安裝后焊接，檢測(cè)支架不得與蝸殼及座環(huán)相碰，位移傳感器支架設(shè)要牢固、可靠，位移傳感器的初始值應(yīng)設(shè)在中間量程，保證雙向位移測(cè)量。

在座環(huán)蝸殼試壓及混凝土澆筑過程中，依據(jù)施工過程控制要求，對(duì)過程控制中數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；全方位監(jiān)控變形位移狀況，根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)對(duì)混凝土澆筑過程進(jìn)行控制，有效地保證施工質(zhì)量。

5 數(shù)字化監(jiān)控應(yīng)用前景

（1）創(chuàng)新性。采用位移傳感器（高精密儀器）對(duì)座環(huán)軸向、徑向變形及蝸殼膨脹變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)是一種新型的監(jiān)測(cè)方式，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)、有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)傳回可視裝置。并可對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置預(yù)警值，超過預(yù)警值時(shí)發(fā)出信號(hào)，可準(zhǔn)確及時(shí)地知道某個(gè)點(diǎn)發(fā)生狀況并及時(shí)處理。

（2）經(jīng)濟(jì)性。通過前期調(diào)研與生產(chǎn)廠家咨詢，該位移傳感器及其配套設(shè)備市場(chǎng)價(jià)格在幾萬元以內(nèi)，且每臺(tái)機(jī)組可以重復(fù)使用，節(jié)約了人工及工期，從后期產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益來看，是經(jīng)濟(jì)可行的。

（3）推廣性。通過技術(shù)分析，采用位移傳感器對(duì)座環(huán)軸向、徑向變形及蝸殼膨脹變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無論是從準(zhǔn)確性、及時(shí)性還是有效能性來看，都高于傳統(tǒng)的用百分表對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

通過對(duì)該項(xiàng)目以后發(fā)展前景的預(yù)測(cè)、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及技術(shù)保障來看，該項(xiàng)目是值得推廣的。

（4）安全性。該位移傳感器及配套裝置體積小、重量輕，便于攜帶，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性及使用壽命，靈敏度及分辨率高，能夠很好地適應(yīng)水電站溫差大、震動(dòng)力、強(qiáng)粉塵、潮濕及有油污等惡劣環(huán)境。

6 結(jié)語

水電站建設(shè)過程中，機(jī)電設(shè)備安裝種類繁多，關(guān)鍵工序部位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量較大，座環(huán)蝸殼作為基礎(chǔ)埋件中最重要的固定件之一，其安裝質(zhì)量直接影響后期機(jī)組運(yùn)行工況。因此，在打壓或混凝土澆筑施工中，對(duì)座環(huán)蝸殼進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，對(duì)電站建設(shè)提供了優(yōu)異的質(zhì)量保障。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)具有可視性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性，方便快捷適用性廣，該技術(shù)的成功應(yīng)用可以為水輪發(fā)電機(jī)組在盤車過程中數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀取、處理及瓦間隙分配等積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，促使機(jī)組安裝向人工智能化方向發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。從提高施工質(zhì)量管理及數(shù)字化建設(shè)方面值得推廣應(yīng)用。