Опыт эксплуатации автоматизированной системы контроля деформированного состояния основания русловой части плотины Саяно–Шушенской ГЭС

Abstract

Гидротехническое сооружение Саяно-Шушенской ГЭС относится к 1 классу безопасности.Во исполнение требований ФЗ №117 «О безопасности гидротехнических сооружений», «Правил технической эксплуатации» и других действующих норм и правил, на СШГЭС проводятся специальные наблюдения за контактом плотина–основание. В соответствии с первоначальным проектом контроль поведения контакта скала–бетон осуществлялся с помощью щелемеров и тензометров, установленных по одному в 9–ти контрольных секциях. Для расширения контроля изменения деформаций в основании в 1998–2003 гг., дополнительно к действующей КИА были установлены деформометры. Деформометры имеют оригинальную конструкцию, которая была разработана сотрудниками СШГЭС и запатентована.Прибор состоит из одного либо из трех измерительных стержней, которые образуют три измерительных базы (в основном на расстоянии на 10, 20, 30 от контакта). Один конец измерительного стержня закреплен на соответст¬вующей ему якорной секции, а другой выведен из трубы и снабжен подвиж¬ной маркой, вблизи которой на корпусе оголовка выполнена неподвижная марка. Корпус оголовка закреплен жестко анкерами к полу галереи. Принцип действия устройства следующий: при воздействии основных нагрузок на сооружение изменяются деформации в основании, под действием в направлении скважины якорные сек¬ции следуют за деформациями соответствующих им слоев массива, при этом все секции, якорные и промежуточные, перемещаются независимо друг от друга, сжимаясь и растягиваясь в раструбных соединениях в соответствующих местах массива.Ручные замеры производятся индикатором часового типа измеряя расстояние между подвижной и неподвижной маркой. Деформометры установлены: - в пределах сопрягающей цементации установлены однабазные деформометры под наклоном с углом к вертикали 10°; - в зоне глубокой цементационной завесы на низовом ее участке установлены вертикальные трехбазные деформометры по всей русловой части плотины; - в семи поперечных створах – установленных на различном удалении от напорной грани. Для повышения оперативности и достоверности контроля за деформированным состоянием основания деформометры к 2014 г. были автоматизированы. Для автоматизации деформометров были установлены преобразователи линейных перемещений магнитострикционные датчики BTL7 (фирмы Balluff). Данные датчики имеют скользящие и свободные магнитные головки, положение которых относительно корпуса преобразователя определяет измеряемое перемещение.Принцип работы магнитострикционных датчиков основан на измерении времени прохождения механической волны (ультразвуковой сигнал) до позиции, определяемой положением постоянного магнита. Данные автоматизированных наблюдений совмещаются с ручными замерами. За период эксплуатации были зафиксированы случаи периодического скачкообразного изменения параметра по автоматизированным приборам, которые не подтверждались контрольными ручными измерениями и показаниями другой КИА (фильтрационной и геодезической), что является проблемой данной системы. В соответствии с указанной проблемой была поставлена цель:определить работоспособность системы автоматизированного контроля деформометров и подготовить заключение по каждому измерительному прибору. Для выполнения данной цели, были поставлены задачи: - провести сравнение показаний автоматизированных приборов с ручными измерениями и их обработку для определения их работоспособности. Обработка в себя включала: - сравнение данные ручных и автоматизированных показаний за весь период эксплуатации системы автоматизированного контроля. - выделись интервалы где разница показаний изменялась; - выделялись даты смены измерительного прибора (BTL–7) на калибровку; проводились расчеты на выделенных интервалах: - разница между автоматизированными и ручными замерами; - среднеквадратическое отклонение; При среднеквадратическом отклонении больше погрешности измерения приборов определялись места, где произошло изменение автоматизированного параметра и возможные причины (ручной замер со снятием защитного кожуха, выполнение иных работ в зоне установки прибора и тд.). Далее были рассмотрены несколько характерный примеров, которые вошли в основу разработанной классификации. В результате работы был исследован 231 датчик, которые были распределены по четырём группам классификации: - 1 группа приборов (16 ед.), где отмечалось полное повторение кривой линии изменения ручных показаний с полным соответствием размаха деформаций по ручным и автоматизированным измерениям, у которых скачки по автоматизированным показаниям отмечены лишь в календарные сроки установки BTL–7после калибровки и после выполнения ручных замеров (поправки не более 1–2 за 2 года); - 2 группа приборов (80 ед.), полное повторение кривой линии изменения ручных показаний с полным соответствием размаха деформаций по ручным и автоматизированным измерениям. У которых скачки по автоматизированным показаниям отмечены лишь в календарные сроки установки BTL после калибровки и после выполнения ручных замеров, но с поправками не более 2–4 за 2 года. Данные 1 и 2 группы пригодны для анализа после введения поправки; - 3 группа приборов (41 ед.), с многочисленными скачками, отмеченными в календарные сроки установки BTL после калибровки, выполнения ручных замеров. Только после ввода данных поправок отмечается повторение кривой линии изменения ручных показаний, при этом данные датчики требуют дальнейшего наблюдение из–за многочисленных скачков. - 4 группа приборов (94 ед.) нестабильные, с многочисленными скачками, не повторяющие линии изменения ручных показаний с несоответствием размаха деформаций по ручным и автоматизированным измерениям. В результате работы: 1. Разработаны предложения по поправкам в автоматизированную систему контроля деформированного состояния русловой части плотины в количестве 907 ед. на 1–3 группу датчика 2.Обобщены результаты натурных наблюдений, определена классификация датчиков по группам. Сделаны основные выводы и даны рекомендации. 1. Показания 1 и 2 группы датчиков (96 ед., 41%) после введения поправок можно использовать при анализе. 2.Показания датчиков 4 группы датчиков (91 ед., 41%) нельзя использовать в анализе. 3. Третья группа датчиков (41 ед., 18%) требует дальнейшего наблюдения. В настоящее время данные могут использоваться в анализе, при отсутствии последующих многочисленных скачках. Рекомендации: 1. Обследовать оголовки деформометров на наличие дефектов крепления. При отсутствии дефектов у 4 группы датчиков исключить данные из автоматизированной системы опроса. 2.Установить стационарный защитный кожух на оголовки деформометров. 3. Проработать вопрос о модернизации системы автоматизированного контроля деформометров, с полной заменой датчиков автоматизированного контроля на другой тип.