（中国水利水电第五工程局有限公司 四川省成都市 610011）
摘要：锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅砻江干流上的重要梯级电站。利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。首部拦河闸坝位于雅砻江锦屏大河弯西端的猫猫滩，电站进水口位于闸址上游2.9km处的景峰桥，地下发电厂房位于雅砻江锦屏大河弯东端的大水沟，四条引水隧洞穿过锦屏山连接闸坝与厂区枢纽。
关键词：监测仪器布置；引张仪原理与指标
1监测仪器布置
锦屏闸坝建设在软基上，坝高36m，为了解坝体施工期及后期运行水平变形，在左右坝段布置2条倒垂线另布置1条引张线9个测点（引张仪），引张线采用光电式仪器HT-YZX0140。
2引张仪原理及指标
2.1原理
引张线法是在两个固定的测量基点之间拉一根钢丝，为保持钢丝的水平，隔一定距离有一个浮子（或浮船）来托起钢丝，钢丝就作为水平方向变形测量的基准，利用光电式（CCD）引张线仪来读取大坝测点相对于钢丝位置的变动。
针对大坝安全监测的测量精度、分辨率的要求，光电式（CCD）引张线仪采用了投影成像测量的测量方法。投影成像测量法利用点光源透过凸透镜组产生一束平行光，当该光束中置有被测线材时，在CCD 上产生与线材直径相当的阴影，测量在CCD上的阴影的宽度就可以得到线材的直径。当线材移动时阴影会随着线材同时移动，阴影中心移动的距离就是线材移动的实际距离。投影成像测量原理如图1所示。
图1投影成像测量原理
光电式（CCD）引张线仪采用先进的线阵电荷耦合器件（CCD）作为传感单元的主要部件，用单片机实现CCD的程控驱动、信号处理和识别、细分、计算和通信等功能。传感器配置了由LED点光源和复合透镜组成的宽视场平行光源，钢丝投影到接收器上，构成光学投影测量单元。为了保证仪器在高湿环境下长期可靠工作，采用发热元件对传感器的光学部件进行局部加温，以防止镜片雾化结露。CCD图像传感单元由CCD线阵图像传感器、驱动控制电路、单片机电路、通信接口电路和遮光保护罩组成。传感器的原理结构如图2所示。
图2传感器的原理结构
传感器单元由平行准直光源、可动标志物（钢丝Ф1.2mm）和CCD接收器三部分组成。平行光源和CCD接收器固定在仪器底板上，光源发出准直平行光束垂直投射到接收器的窗口上，由于标志物置于光路中，遮挡一部分光线，因此在接收器的窗口上形成其轮廓的暗影。由于光线平行，暗影的位移等于标志物的位移。CCD接收器可实时地将暗影的X向位置经信号放大、中值滤波、A/D转换成数值电信号，以RS—485串行通信方式传送给后续的计算机进行远程控制或数据采集器可在现场进行显示测值。
2.2技术指标
HT-YZX0140-50光电式（CCD）引张线仪性能指标如下：
测量范围： 50mm
分辨力： ≤0.02mm
基本误差： ≤0.2%F.S
不重复度： ≤0.1%F.S.
环境温度： -10℃～+50℃
环境湿度： ≤95%RH
通讯接口： RS485
2.3主要技术特点
1）智能型数字化自动测量
2）高分辨率和高准确度
3）具有自诊断和自校正功能
4）非接触连续测量，可直读位移变化的数值量
5）无电学漂移，可靠性强
6）可对采集数据进行存储，当系统出现故障时，可用计算机在现场读取采集的数据
7）具有精度0.5mm的光学人工比测装置及现场LED数显装置3仪器
3现场检验
为确定每台引张仪的准确度是否满足要求，现场采用检验架进行测试，具体步骤如下；
1）引张线仪进行通电，连接好二次仪表；
2）将检验支架的移动指针安放致引张仪测镜范围内，调整到测量范围内；
3）预移动3个循环，找准起点，5mm为一个档位，进行测试；
4）进行3个循环后进行误差计算。
4安装要求
光电式引张线分为高、低墩两种安装方式，本工程采用高墩式，安装过程中注重土建施工及测点部位技术两部分要求。
4.1土建要求
1）土建在浇筑过程中严格按照设计图纸尺寸浇筑后期引张线经过的空间部位上下游位置土建尺寸控制在±2cm，水平误差最好控制在±2cm，
2）光电式引张线安装在观测槽必须设置排水设施，每3m布置1个φ50mm的排水孔，保证雨水季节测点部位不要进水；
3）测点安装部位先进行整体放样，将测点安装部位标示出来，进行测点墩浇筑，本工程在测墩位置增加伸缩螺栓进行调节测点相垂直高度，水平方向螺栓整体控制在±2mm。
4.2测点安装要求
1）将9个测点全部按测点箱体编号顺序一次递增（递减）进行安放在测墩位置；
2）将箱体结构孔跟早期预埋的螺栓进行进行对应放下，安放过程中将箱体方向开盖口统一朝下（上）；
3）箱体跟螺栓采用上下两个螺母加方形垫片上下调节固定，水平方向采用箱体滑槽进行调节，调节过程中采用电子水准仪DNA03、徕卡2003进行控制高程及水平方向偏差，水平高程控制在±1.5mm、上下误差控制在±4mm，将所有测点及两端调好进行下步工作；
4）把钢丝在固定端进行固定，然后进行钢丝跟每个测点之间进行护管安装及穿过护管到测点；
5）安装测点箱之间的保护管，保护管必须具有一定的强度及韧性，本工引张线保护管采用φ110镀锌钢（δ=3.5mm），丝扣连接，接头部位进行防锈处理及密封胶密封，护管每个2m采用活动支架进行支撑，并在用U管卡固定。
6）钢丝穿到张紧端后，从箱体专用孔穿下，将钢丝绕过重锤连接杆固定在U型端头，同时利用固定端附带的两个销轴转动收紧滑轮，调整紧钢丝，使钢丝拉直。
7）在测点箱水槽内添加防冻液（变压油），添加防冻液跟浮船支耳上的两个孔齐与钢丝一样平，利用两个斜槽固定钢丝，浮船在防冻液中托起钢丝，使钢丝处于引张线仪测槽中心（上下绝对脱开），
8）最后调节伸缩螺栓，使钢丝处于引张线仪测槽及测量镜中心（可以添加少许防冻液），固定螺栓，然后对其进行二期浇筑，浇筑过程中保护好螺栓丝扣，方便后期检修使用。
4.3日常保养、维护事项
1）运行过程中，应经常检查测点箱中浮船的高度情况，下降时应及时补充防冻液。
2）运行过程中，应经常检查张紧端的重锤，根据引张线钢丝情况，进行增减砝码。
3）在平时数据采集运行过程中若出现故障，先进行巡视检查仪器周围情况，然后决定处理办法。
4）应定期对测量镜头纸擦拭，用毛巾对仪器表面进行擦拭。以延长其使用寿命。
5）人工观测仪定期检查保养，用镜头纸檫拭镜头。
6）当水箱内防冻液水位降低，不足以浮起钢丝应达到的位置时，应及时补充防冻液。
7）浮船内不能有水，及影响浮力的重物，应及时清理。
5电源连接
光电式引张线仪电源使用220V电源经过厂家电源变压器，将电源变压为18V，进行串联方式通电（也可以单独同时通电）。
6通讯线连接
光电式引张线仪通讯线采用2*0.75mm2的屏蔽线，整个引张仪必须全部采用串联连接在一起，在测头安装485测头跟电脑连接，采用软件进行采集变化值。
7变化量符号规定
《混凝土坝安全监测资料整编规程》（DL-T 5209-2005）规定向下游为“+”，现场引张线仪根据现场检验结果向上游为增大情况，现场规定向上游为“+”。
8目前监测成果
锦屏二级拦河闸坝引张线仪2012年5月中旬安装完成，经过汛期过流及蓄水，致2012年12月7日整体变化量在-1.33mm～-0.06mm在之间，整个闸坝处于向下游变化。
论文作者:赵鹏飞,魏碧花
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/29
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