Transcript Научно техническа конференция

Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
София, 18 февруари 2011
Тема:
Kонтролно-измервателнa система на
язовирна стена “Цанков камък”
инж. Анни Христова
1
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Язовирна Стена
бетонова дъгова стена, с двойна кривина.
Общият брой на бетонoви блокове,
съставящи стената е 23:
 10 леви,
 12 десни
 1 среден блок
напълно симетрична дъгова част
максимална височина на стената - 130.5 м
широчината в основата й е 28 м
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
2
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Концепция за създаването на КИС
Съгласно съвременните разбирания за
наблюдение на големи язовирни стени КИС
на Хидровъзел „Цанков камък” има за
предназначение да възпроизвежда
измерителна информация в почти реално
време за ключови инженерни параметри,
свързани със сигурността на стената в
периода на изграждане и предстоящата и
експлоатация.
В цялостната концепция за създаването на
КИС са взети предвид още местните
хидрогеоложки условия и процеси, свързани
с геоложката опасност – тектонски движения
и земетресения.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
3
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Уреди и комуникационни възли
Стената е оборудвана с повече от 200 сензора.
Сензорите са групирани в обща инструментална система.
Включва измервателни приспособления, сеизмични уреди, метеорологична
станция и възли за събиране и обобщаване на информация.
Системата е предназначена за измерване на специфични параметри,
използвани за наблюдение на състоянието на язовирната стена и
заобикалящата я скална основа.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
4
Алпине Бау ГмбХ- клон България
“Външна” архитектура на системата за мониторинг
(Мерителни Профили)
• Вертикални
Мерителен профил в блок L4
Мерителен профил в блок M
Мерителен профил в блок R4
• Хоризонтални
хоризонтални контролни галерии
G1, G2, G3, G4, които се намират на
различни коти в язовирната стена.
• Инжекционна галерия GG
Разположена над контакта на язовирната
стена със скалната основа.
Местоположението на уредите за наблюдение
на повечето базови параметри е съсредоточено
в три напречни измервателни профила и четири
хоризонтални галерии. Условно това може да се
разглежда като “външна” архитектура на
системата за мониторинг.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
5
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Отвеси
Производител е швейцарската фирма Huggenberger
Два вида: прав отвес – 4 бр., обратен отвес – 3 бр.
Правите отвеси измерват хоризонталните премествания на стената,
настъпващи между тялото на стената и основата и са разположени във вертикални
шахти на мерителните профили L4, M, R4
Обратните отвеси измерват хоризонталните и вертикални премествания на стената,
настъпващи между основата на стената и неподвижна точка в скалната основа.
Сондажи за обратни отвеси с диаметър D=300–480 mm (точност ±50 mm) и дължина в
6
блок М = 72 m, в блокове L4/ R4 = 54 m
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Отвеси
Отвесите се измерват с електронно устройство
наречено Телелот. Той е оптична система за
автоматично измерване на отвеса.
Прав отвес
Обратен отвес
Данни за уреда:
Обхват: минимум 150 мм за основното
очаквано направление;
• Точност: ±0.1 мм;
• Време за измерване: максимум 2 сек;
• Работен температурен обхват:
0 до + 60° С;
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
7
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Екстензометри с инварна струна
Производител е швейцарската фирма Huggenberger.
Измерват движението на язовирната стена във вертикална
посока между две фиксирани точки.
Монтирани са в шахтите за правите отвеси паралелно на
тях. По четири броя във всеки профил, общо са 12бр.
Отчитат се ръчно с инструмент ERDM25.
Обхватът на уреда е 25 мм., точност 0.03 мм.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
8
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Фугомери
модел 4420 с обхват - 25 мм
Производител е фирма Geokon
измерват относителните
премествания между два блока.
Разположени са на всяка фуга в контролните
галерии, откъм въздушната страна. Общо са 66
броя.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
9
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Екстензометри (трианкерни)
18 бр. разположени в местата на връзка между контролните и инжекционната
галерии - по 2 бр. (един от водната и един от въздушна страна) .
Производител е американската фирма Geokon.
Модел 1280
Служат за определяне на локалните
премествания между тялото на стената и
скалната основа .
Инсталирани са в сондажи, пробити от
инжекционна галерия, в скалата под основата.
Три анкера с дължини 10, 20 и 40 м, измерени от
контакта бетон-скала.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
10
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Пиезометри
Модел 4500 НХ с обхват 2,5 МРа.
Производител е фирма Geokon.
Измерват филтрационното противоналягане под основата на язовирната стена
Пиезометрите са монтирани по двойки в 5 блока (L7, L4, M, R4 и R7). В блокове L7 и
L4 сондажите за тип 1 са наклонени под ъгъл 20˚ към вертикалата, а за тип 2 – под
45˚.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
11
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Тензометри
Производител е фирмата Geokon, общо 34 броя, групирани в 6 розетки.
Служат за измерване на напрегнато състояние на бетона в определени зони от
стената
Разположени са в мерителните профили в секции L4/31(к.601), M/42(к.568) и
R4/31(к.601) в близост до водната и до въздушната страна в блок М - 2 розетки с
по 5 датчика, а в блокове L4 и R4 - по 2 розетки с по 6 датчика.
модел 4210
Телепресметри
модел 3500
Служат за измерване на натискови напрежения в бетона. Общо са 20 броя
Разположени са в мерителните профили в секции: L4/14(к.652), L4/24(к.622),
L4/31(к.601), M/14(к.652), M/24(к.622), M/34(к.592), M/42(к.568), R4/14(к.652),
R4/24(к.622) и R4/31(к.601), в близост до водната и до въздушната страна.
Общо са 20 броя. Обхватът им е 40 МРа, а точността ±0.25%.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
12
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Телетермометри
Уредите са модел 3800-2
Служат за измерване на
температурите в бетона
Обхватът им е -50÷150˚С.
. Разположени са в мерителните профили в секции: L4/6(к.676), L4/14(к.652), L4/24(к.622), L4/31(к.601),
М/6(к.676), M/14(к.652), M/24(к.622), M/34(к.592), M/42(к.568), R4/6(к.676), R4/14(к.652), R4/24(к.622) и
R4/31(к.601), общо са 40 броя: по 3 броя на ниво - в оста и в близост до водната и въздушната страна,
а в секция M/42(к.568) са вградени 4 броя.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
13
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Инклинометри
Производител е фирмата Huggenberger. Уредите са модел ECS1000HD, ECS1000VD. Те са
преносими и служат за измерване на изменението на наклона между две точки, по което се
съди за деформираното състояние на язовирната стена. Първият инструмент се използва
при точки, разположени на разстояние 1м хоризонтално една от друга, а вторият – при
вертикално. Измерването се извършва ръчно. Точките са фиксирани посредством специални
болтове.
Станциите, в които се правят измерванията са общо 12 бр. - по 4 бр. във всеки мерителен
профил, при всяка контролна и в инжекционната галерия. Всяка станция се състои от 3
двойки болтове, разположени радиално, тангенциално и вертикално на дъгите. Вертикално и
радиално разположените двойки болтове са монтирани са в нишите на правите отвеси, а
тангенциално разположените – в галериите.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
14
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Нивомерни Преливници
Моделът е 4675.
Количеството на филтриралата през тялото и основата
на стената вода се измерва посредством 5 водомерни
преливника с триъгълен профил и ъгъл в основата 45˚.
Те се поставят челно на стоманени басейни с
хоризонтално дъно.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
15
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Уред за измерване на водното ниво в язовира
Водното ниво в язовирното езеро се измерва
дистанционно с датчик, поставен в ниша
откъм водната страна в контролна галерия
G4 на кота 596 м.
Обхват до 100 м
точност 0,01% (1 см/100 м)
производител фирма
Paroscientific, Inc USA
модел 8CDP100-GVI
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
16
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Тръбни пиезометри – автоматично отчитане
За наблюдение на режима на подпочвените води по скатовете на реката
след язовирната стена са предвидени 13 броя отворени тръбни пиезометри
.
по долината на река Гашня. - 10 бр. – 5 на левия и 5 на десния бряг
и 2 бр. датчика за ниво под геомембраната (до пиезометър PL5)
Отчитат промени в поровото налягане в почвените слоеве и динамиката на
подпочвените води. Наблюдението на тези параметри е пряко свързано с
оценката на устойчивостта на скатовете на язовирната стена и на
съоръженията след нея. С тези наблюдения може да се открива и
евентуална обходна филтрация около стената
модел 4500S
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
17
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Сеизмична система
Сеизмични измервателни станции са инсталирани за измерване на земетръсни ускорения и
реакции на конструкцията при локални земетресения. Акселерометрите използвани за Язовирна
стена „Цанков камък” са 3 бр. Двата са монтирани в стената – Е1 във фундамента, а Е2 – на
короната. Третия Е3 е монтиран в специална сеизмична сграда отстрани на язовирната стена
върху скален масив
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
18
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Сеизмична система
Акселерометър
Рекордер
Мрежов контролер
Всяка една от трите сеизмични станции се състои от :
 Акселерометър (сензор) МS 2005+
 Рекордер (за записване на събития) MR 2002
Станциите са взаимно свързани една с друга посредством
устройство наречено NCC (мрежов контролер).
Връзката между отделните рекордери и NCC се осъществява
по оптичен кабел. Връзката не е засегната от електромагнитни
и радиочестотни смущения.
NCC е програмиран да следи състоянието на трите рекордера
да извършва диагностика за наличие на грешки или възникнал
проблем.
Към NCC e инсталиран GPS за времево синхронизиране.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
19
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Метеорологична станция
Метеорологичните условия в района на стената оказват влияние върху съоръженията и условията
на експлоатация.Това налага необходимостта от наблюдения и следене на метеорологичните
параметри. Те са за измерване на температура на въздуха, относителна влажност, количество на
валежите, посока и скорост на вятъра, атмосферно налягане, точка на оросяване и изпарение.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
20
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Вторични станции
Модел CR 1000
Модел CR 1000, произведени от фирма Кембъл Сайънтифик. .
Вторичните станции са общо 7 на брой.
три събират и обработват информацията от уредите в тялото на станата, една за
сеизмиката, друга събира информацията от метеорологичните уреди, а останалите
две вторични станции от тръбните пиезометри от въздушната страна на стената и в
областта на Гашня.
Връзката на вторичните станции с ЦИС е по Ethernet протокол, реализиран по
оптичен кабел.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
21
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Централна Измервателна Станция
Моделът е НР РroLiant DL 380 G6 Server
Софтуера за обработка и визуализация на
данните е Vista Data Vision.
2 броя Intel Xeon процесора 3 GHz,
8 МВ L 3 Cache, 12 GВ памет (6х 2 GВ)
DDR3,
Видеокарта АТI ES1000.
5 броя 300 GВ HDD
Microsoft Windows Server 2003. Научно техническа конференция
22
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Софтуер за обработка и визуализация на данните от
измервателните уреди
Vista Data Vision e приложение за бази данни, специално създадено работа с .DAT
текстови файлове и създаване на MYSQL база данни.
Използва съвременни методи за поддръжка на бази данни.
Специално създадена програма за управление на данни, подходящи за институти,
съоръжения, инженери, доставчици на услуги и всички, които събират данни и имат
нужда да ги използват по гъвкав и ефективен начин с минимални разходи.
Дава възможност на потребителя да избира всякакви променливи за неопределен период
от време за показване и движение напред и назад във времето.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
23
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Блокова Схема на КИС
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
24
Алпине Бау ГмбХ- клон България
Вместо заключение
Голяма част от уредите (например термометрите и тензометрите за бетон, телепресметрите,
струнните пиезометри и др.) след инсталиране са вече недостъпни за ново тариране или друга
техническа намеса. Всички уреди работят при екстремални заобикалящи ги условия (променяща
се в широки граници температура и влага, понякога динамични въздействия, вероятни
свръхнапрежения и пр.) като се изисква да подържат метрологичните си качества в продължение
на десетки години.
За това наличието на добре подготвен и обучен персонал е от съществено значение за
експоатацията на КИС. Изготвени са подробни експлоатационни инструкции гарантиращи
дългогодишната й експлоатация.
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
25
Научно техническа конференция
„Язовирното строителство в Р. България – настояще и перспективи”
София, 18 февруари 2011
Благодаря Ви за вниманието !
инж. Анни Христова
26