ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

 

УДК 626/627:620.1                                                                                                          Группа Т86

 

 

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СМЕЩЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ИХ ОСНОВАНИЙ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СИСТЕМАМИ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ТИПА ПСУС

 

ОСТ 34-72-647-83

 

Приказом Министерства энергетики и электрификации СССР от 02.12 1983 г. № 397 срок действия установлен

с 01.05 1984 г.

до 01.05 1989 г.

 

 

РАЗРАБОТАНЫ:

Научно-исследовательским сектором института «Гидропроект» им. С.Я. Жука

Л.А. Золотов

 

Всесоюзным научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений Госстандарта

А.М. Трохан

 

ИСПОЛНИТЕЛИ:

Д.Б. Радкевич (руководитель тем), И.А. Бах, В.З. Хейфиц, Н.М. Халтурина, И.Ш. Генфон, А.А. Лобач

 

СОГЛАСОВАНЫ:

Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологической службы Госстандарта

A.Д. Козлов

Министерством энергетики и электрификации СССР:

Главниипроект Л.И. Кудояров

Главное производственно-техническое управление по строительству

В.Г. Чумаченко

B.П. Панфилов

 

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства энергетики и электрификации СССР № 397 от 02.12.83

 

Вводится впервые

 

 

Настоящий стандарт устанавливает методику выполнения дистанционных измерений горизонтальных смещений элементов гидротехнических сооружений и их оснований относительно вертикали проходящей через одну из точек струны, полигонально натянутой вдоль этой вертикали с помощью прямого или обратного отвеса с использованием измерительных преобразователей силы типа ПСУС (ТУ-34-28-10234-81), размещаемых в связях, соединяющих точки перегиба струны с контролируемыми точками сооружения.

 

 

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ

 

1.1. Метод измерения основан на линейной однозначной зависимости сил, возникающих в связях, соединяющих точки перегиба струны с контролируемыми точками сооружения, от горизонтальных перемещений контролируемых точек сооружения.

1.2. Струна, устройство для ее натяжения и пункты измерения, оборудуемые в контролируемых точках сооружения, образуют измерительную систему контроля горизонтальных смещений (далее - систему), схема которой представлена на рис. приложения № 2.

1.3. Система измеряет горизонтальные смещения элементов гидротехнических сооружений на базе прямого или обратного отвесов.

1.3.1. Система на базе прямого отвеса измеряет смещения гидротехнических сооружений в разных по высоте пунктах измерения относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести груза.

1.3.1.1. Ближайший к грузу пункт измерения, лежащий на этой вертикали, является реперным пунктом системы.

1.3.2. Система на базе обратного отвеса измеряет горизонтальные смещения в разных по высоте пунктах измерения относительно вертикальной оси, проходящей через точку закрепления нижнего конца струны, являющуюся реперным пунктом системы.

1.4. Градуировочной характеристикой преобразователя ПСУС является полином 2-ой степени

у = Ах² + Вх + С

или

где

y - значение измеряемой физической величины (силы);

Dy - начальное значение измеряемой физической величины (измеренное при начале наблюдений);

 - значение информативного параметра (частоты) сигнала преобразователя (T - период сигнала);

x₀ - начальное значение информативного параметра сигнала преобразователя;

А, В и С - постоянные коэффициенты, вычисленные по результатам градуирования преобразователя ПСУС.

 

1.5. Значения усилий P связаны со значениями X и У горизонтальных перемещений контролируемых точек сооружения относительно реперной точки следующими линейными зависимостями:

1.5.1. Для двухкомпонентной системы с одним пунктом измерения (Приложение 2 рис. а) горизонтальные перемещения определяют по формулам:

;                                             (1)

где:

Н - разность высотных отметок точки закрепления струны отвеса и пункта измерения;

Т - усилие натяжения струны;

 и  - значения сил, измеренных преобразователями ПСУС, ориентированными в направлении осей X и Y;

 и  - значения сил, измеренных теми же преобразователями в начале наблюдений.

1.5.2. В системе с несколькими пунктами измерения (приложение 2 рис. б) горизонтальные перемещения сооружения определяют по формулам:

; ;

где:

k - порядковый номер пункта измерения, отсчитываемый от реперного пункта, принимаемого за нулевой;

X_k, Y_k - горизонтальные смещения пунктов измерения относительно реперного пункта;

T - сила натяжения струны в j-том пункте;

F_j - приращения усилий, измеренных преобразователем в j-том пункте за период наблюдений;

- разности высотных отметок k-го и j-го пунктов измерения (h_т - разности высотных отметок смежных пунктов измерения).

 

2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

 

2.1. Основными средствами измерения в системе являются груз, натягивающий струну, преобразователи ПСУС с устройствами для зацепления струны.

2.2. Натяжение струны в системе на базе прямого отвеса осуществляют грузом, аттестованным как образцовая мера массы 2-го разряда, подвешенным к отвесу в его нижней точке.

2.3. Натяжение струны в системе на базе обратного отвеса, осуществляют гидростатическим нагружающим устройством, рабочий орган которого полностью погружен в жидкость и имеет массу, существенно меньшую массы вытесненной им жидкости; усилие натяжения струны контролируют образцовым динамометром 2-го разряда.

2.4. Информативным параметром выходного сигнала преобразователя является период (частота), который измеряют периодомером цифровым портативным типа ПЦП-1 (ТУ 34-28-10246-81).

2.5. Технические характеристики преобразователя и периодомера приведены в приложении № 1.

2.6. Системы регистрации информативного параметра выходного сигнала преобразователя могут быть трех исполнений, различающихся по уровню автоматизации:

а) дистанционные системы с выводом кабелей преобразователей на ручные коммутаторы КП-24 и измерением сигналов с помощью портативного цифрового периодомера типа ПЦП-1;

б) централизованные системы с встроенным периодомером типа ПЦП с автоматизированным сбором и цифровой регистрацией данных измерений с помощью телетайпа и ленточного перфоратора;

в) автоматизированные информационно-измерительные системы с встроенным периодомером типа ПЦП на базе управляющих вычислительных комплексов, выполняющие обработку данных в масштабе реального времени.

2.7. Пункты измерения, в которых устанавливают преобразователи, должны иметь свободный доступ для осуществления поверки системы с помощью координатомера.

2.8. Силу натяжения струны Т и разности высотных отметок контролируемых и реперной точек назначают из условия предельно допустимого значения погрешностей измерения DX_max по следующим формулам:

                                               (3)

где:

H - разность высотных отметок реперного (нулевого) и n-го пункта измерения;

F_B - значение верхнего предела измерения преобразователя;

d - основная относительная погрешность измерения преобразователей, приведенная к разности пределов измерения (d = 0,5%);

n - количество измерительных пунктов;

DX_max - предельно допустимое значение погрешности измерения горизонтального смещения контролируемой точки.

 

2.9. Конструктивные элементы системы должны обеспечивать возможность ремонта, замены и поверки преобразователей во время эксплуатации.

2.10. Поверку преобразователей проводят по ГОСТ 8.455-82.

2.11. Схемы размещения отвесов и их количество в системе, необходимое для наблюдений за горизонтальными смещениями элементов гидротехнического сооружения, определяет проект размещения контрольно-измерительной аппаратуры в сооружении.

 

3. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

 

3.1. Измерения должны выполняться при температуре от минус 30 °С до +50 °С.

3.2. Жидкость, заполняющая гидростатическое нагружающее устройство, должна соответствовать требованиям ГОСТ 982-68.

 

4. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

 

4.1. При подготовке к выполнению измерений должны быть проведены следующие предварительные работы по оборудованию пунктов измерения.

4.1.1. После распаковки и перед установкой для каждого пpeoбразователя должен быть произведен внешний осмотр с целью проверки видимых повреждений, коррозии и т.д.

4.1.2. У каждого преобразователя должны быть проверены: сопротивление изоляции между токоведущей частью и корпусом с помощью мегомметра, которое должно быть не менее 1 МОм, и значение частоты при нижнем пределе нагружения, которое не должно отличаться от соответствующего значения частоты, зафиксированной в протоколе поверки, более чем на 5 Гц.

4.1.3. При установке преобразователя (Приложение № 3) производят зацепление преобразователя со струной; положение точек контакта со струной относительно вертикальной оси, проходящей через реперный пункт системы, назначает по формулам 1 или 2, с учетом ожидаемого направления горизонтальных смещений каждого пункта измерения.

4.1.4. Начальную регулировку системы при ее монтаже выполняют путем перемещения преобразователей относительно вертикальной оси ,проходящей через реперный пункт системы, и измерения усилий, воспринимаемых преобразователями.

4.1.5. Наращивание кабеля необходимой длины к преобразователю осуществляют пайкой или сваркой жил и горячей вулканизацией оболочки с помощью полевого вулканизатора ВП-36.

4.1.6. По окончании монтажа системы производят проверку работоспособности системы с помощью координатомера.

4.1.6.1. Выводят преобразователь из зацепления со струной и измеряют координатомером К 125x250 начальные значения горизонтальных смещений относительно вертикальной оси, проходящей через реперный пункт системы.

4.1.6.2. Значение горизонтальных координат пунктов измерения заносят в протокол проверки работоспособности системы.

4.1.7. Проверку работоспособности системы по п.п. 4.1.6 необходимо повторять в период эксплуатации системы 2 раза в год.

4.2. При подготовке к выполнению измерений измерительная и регистрирующая аппаратура должны быть подготовлены к работе согласно их технической документации, утвержденной в установленном порядке.

4.3. Требования техники безопасности при подготовке к измерениям и их проведении должны соответствовать ГОСТ 12.1.019-79.

4.4. Проверь работоспособности системы (по п.п. 4.1.6, 4.1.7) и выполнение запланированных измерений горизонтальных смещений должны выполнять операторы, аттестованные в порядке, установленном руководством предприятия.

 

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

 

5.1. При выполнении измерений горизонтальных смещений элементов гидротехнических сооружений и их оснований должны быть выполнены следующие операции:

5.1.1. Подключение измерительной аппаратуры к преобразователю в соответствии с п. 2.6.

5.1.2. Регистрирование в журнале наблюдений или на машинном носителе результата отдельных наблюдений информативного параметра выходного сигнала преобразователя.

 

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ И ИХ ОФОРМЛЕНИЕ

 

6.1. Вычисление горизонтальных смещений для системы с несколькими пунктами измерения следует выполнять по формуле:

                                     (4)

(аналогичная зависимость и для второй компоненты смещения),

где

 - разность высотных отметок k-го и j-го пунктов измерения при k ³ 1;

Х_k - значение горизонтального смещения при данном измерении в k-том пункте измерения;

A_x и B_x - градуировочные коэффициенты преобразователя, установленного в k-том пункте измерения;

f_i - значение частоты сигнала преобразователя при данном измерении;

f_n - значение частоты сигнала преобразователя при последней проверке системы.

 

6.2. Вычисление горизонтальных смещений для системы с одним пунктом измерения следует выполнять по формуле:

                                         (5)

(аналогичная зависимость и для второй компоненты смещения)

где:

X_п - значение горизонтального смещения при последней проверке системы;

H - разность высотных отметок реперного пункта и пункта измерения.

6.3. Суммарное значение горизонтальных смещений элементов гидротехнического сооружения за весь период наблюдений в k-ом пункте измерения, X_k определяется следующей формулой:

X_k = X_o + X_кп + c_k                                                              (6)

где:

X_o - смещение реперного пункта по данным геодезических наблюдений;

X_кп - смещение k-го пункта, измеренное при последней проверке системы;

c_k - смещение k-го пункта измерения относительно реперного пункта за период времени после проверки системы, вычисляемое по формуле (4).

6.4. Абсолютную погрешность измерения определяют по формуле:

                                               (7)

где:

F_B - значение верхнего предела измерения преобразователя;

H - разность высотных отметок реперного (нулевого) пункта и n-го пункта измерения;

d - основная относительная погрешность измерения преобразователей, приведенная к разности пределов измерения d = 0,5%;

n - количество измерительных пунктов.

6.5. Результат измерения должен быть представлен его математическим ожиданием с тремя значащими цифрами и пределом допускаемой погрешности измерения с доверительной вероятностью 0,9.

6.6. Результаты измерения горизонтальных смещений элементов гидротехнических сооружений должны быть оформлены записью в журнале или на машинном носителе.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обязательное

 

Метрологические характеристики измерительных струнных унифицированных преобразователей силы типа ПСУС

 

Диапазон измерения, Н:

ПСУС-4 ................................................................................................................  1 - 4

ПСУС-10 .............................................................................................................  1,5 - 10

Импеданс, кОм ...................................................................................................  0,25 ± 0,05

Выходной электрический сигнал ................................................................  затухающие колебания

                                                                                                                                  электродвижущей силы

Диапазон периодов выходного сигнала (рабочий), мкс .......................  450-1250

Амплитуда выходного сигнала, измеренная в интервале

времени от 100 до 200 периодов, MB, не менее ......................................  5

Предел допускаемой основной погрешности, приведенной

к верхнему пределу измерений, % ...............................................................  ± 0,4

Вариация показаний, приведенная к верхнему пределу

измерений, %, не более ...................................................................................  0,4

 

Метрологические характеристики периодомеров типа ППД-1

 

Диапазон измерения, периодов, мкс ...........................................................  400-2000

Входное сопротивление на частоте 1500 Гц, кОм .................................  3 ± 0,2

Параметры импульса запроса на нагрузке 120 Ом ± 20%:

амплитуда напряжения, В .............................................................................  150 ± 15

длительность на уровне 0,1 амплитудного значения, мс .....................  0,5 ± 0,2

Характеристики относительной погрешности:

предел допускаемой систематической составляющей, % ....................  ± 0,1

предел допускаемого среднего квадратического отклонения

случайной составляющей, % ........................................................................  ± 0,05

 

 

Приложение 2

Справочное

 

 

Схемы СДКС, работающих в вертикальных створах:

а) система с обратным отвесом

б) система с прямым отвесом

1 – струна; 2 – измерительный преобразователь силы; 3 – нагружающее устройство;

4 – реперный пункт

Приложение 3

Справочное

 

 

Устройство для установки и зацепления со струной преобразователей типа ПСУС

1. Струна

2. Преобразователь типа ПСУС

3. Устройство для зацепления

4. Плита

5. Консоль