淺析黑麋峰電站自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器維護(hù)與應(yīng)用

湯 巍，陳玉嬌，劉 源

（國(guó)網(wǎng)新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410213）

1 引言

大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于水電站的安全運(yùn)行有著極為重要的作用，在大壩運(yùn)行過(guò)程中，做好安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的日常維護(hù)工作，是保證大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，因此，對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行妥善的維護(hù)是十分必要的。

水電站大壩建造在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖土特性不均勻的地基上，在各種荷載的作用和自然因素的影響下，其工作性態(tài)和安全狀況隨時(shí)都在變化。如果出現(xiàn)異常，又不被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，任其發(fā)展，其后果不堪設(shè)想。隨著我國(guó)水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展、眾多大中型水電站的興建，以及潰壩事件的出現(xiàn)，工程的安全與質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到各方的關(guān)注，因而安全監(jiān)測(cè)工作也日益得到重視。水利水電工程的安全監(jiān)測(cè)工作是涉及到工程安全與質(zhì)量的重要保證條件之一，也是工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的重要組成部分。

大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化是集工程建筑、傳感器、測(cè)試儀表、微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信技術(shù)為一體的系統(tǒng)工程。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的巨大進(jìn)展，各國(guó)均著力發(fā)展遙測(cè)儀器，并逐步推廣監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。

1套完整的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所選用的各類(lèi)傳感器及測(cè)量設(shè)備在惡劣使用環(huán)境下應(yīng)具有良好的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)一般由硬件和軟件2大部分組成。硬件是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，而軟件則是系統(tǒng)得以穩(wěn)定可靠運(yùn)行的靈魂，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的手段。因此搞好安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的日常維護(hù)，就是保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

2 工程概況

根據(jù)黑麋峰抽水蓄能電站上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水發(fā)電系統(tǒng)等永久建筑物的布置形式和受力特點(diǎn)、運(yùn)行條件及方式等，為確保工程運(yùn)行的安全，在各建筑物布置了較全面的監(jiān)測(cè)設(shè)施，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)混凝土面板堆石壩、輸水系統(tǒng)以及地下廠房洞室群等主要建筑物的重點(diǎn)部位。

黑麋峰抽水蓄能電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)采用2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的分布式自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（上庫(kù)、下庫(kù)及地下輸水發(fā)電系統(tǒng)），以地下輸水發(fā)電系統(tǒng)為主工作中心站，2個(gè)系統(tǒng)之間通過(guò)專(zhuān)用通信光纜連接，進(jìn)行專(zhuān)線(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元安裝在各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站，數(shù)據(jù)采集單元之間（或各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站之間）及數(shù)據(jù)采集單元與監(jiān)測(cè)管理中心站采集計(jì)算機(jī)之間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、通信距離、防雷電感應(yīng)、防電磁干擾等選用不同的通信介質(zhì)（光纖、電纜或無(wú)線(xiàn)），以RS-232/485總線(xiàn)方式連接，組成分布式自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中有數(shù)據(jù)缺失、監(jiān)測(cè)過(guò)程線(xiàn)測(cè)值異常、毛刺等現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器常見(jiàn)故障的檢測(cè)與排除方法

3.1 目測(cè)法

一般在系統(tǒng)設(shè)備功能或模塊的測(cè)值、功能等異常時(shí)，采用此法進(jìn)行初步判斷。具體方法為：

（1）檢查設(shè)備的電源指示燈是否正常，保險(xiǎn)絲有無(wú)熔斷。

（2）檢查設(shè)備的信號(hào)指示燈是否正常閃爍。

（3）檢查儀器設(shè)備、電纜附近有無(wú)昆蟲(chóng)、小動(dòng)物啃咬、爬行的痕跡。

（4）檢查儀器設(shè)備、電纜有無(wú)發(fā)熱燒焦痕跡；有無(wú)人為破壞盜割電纜痕跡；電纜接頭是否有進(jìn)水痕跡。

（5）檢查引張線(xiàn)、垂線(xiàn)銦鋼絲是否銹蝕、斷裂。

3.2 排除法

一般在出現(xiàn)通信線(xiàn)路故障、電源線(xiàn)路故障或儀器線(xiàn)路故障（例如線(xiàn)路短路、系統(tǒng)軟件及通信口設(shè)置正常但所有模塊都呼叫不成功等故障）時(shí)，采用此法進(jìn)行檢查判斷。具體方法為：

首先將故障部位一分為二，分別進(jìn)行排查，排查出正常部位與故障部位。對(duì)排查出的故障部位再一分為二，然后繼續(xù)對(duì)有故障的一側(cè)進(jìn)行故障分析、分割和檢測(cè)，直至找出故障所在的準(zhǔn)確位置。

3.3 替換法

一般在系統(tǒng)設(shè)備功能或模塊的測(cè)值、功能等異常時(shí)，采用此法進(jìn)行檢修判斷。具體方法為：

（1）采用相同型號(hào)的儀器設(shè)備替換懷疑有故障的儀器設(shè)備測(cè)試。

（2）將有懷疑故障的儀器臨時(shí)改接至其他同類(lèi)正常通道測(cè)試。

（3）將其他通道正常的同類(lèi)儀器臨時(shí)改接至懷疑有故障的通道測(cè)試。

（4）用已知的同類(lèi)儀器接入可能有故障的通道，從而判斷出被檢修儀器、設(shè)備、模塊及其通道是否有故障。

（5）用于替換的模塊應(yīng)與原模塊地址相同，或在軟件中臨時(shí)修改相應(yīng)的模塊地址。

（6）改接以前需測(cè)量并記錄正常儀器的未經(jīng)換算的原始測(cè)值（或近期測(cè)量值），臨時(shí)改接以后測(cè)量時(shí)，在軟件中應(yīng)選擇臨時(shí)所接入的通道的儀器編號(hào)測(cè)量，并將所測(cè)的未經(jīng)換算的原始測(cè)值與記錄進(jìn)行對(duì)比，看是否正常。

（7）采用替換法檢查故障時(shí)，一次檢查只替換1個(gè)部位，切不可一次檢查替換2個(gè)以上部位。

3.4 電壓檢測(cè)法

一般用于判定系統(tǒng)的電源電壓是否正常。具體方法為：

根據(jù)被測(cè)電壓的特性，將萬(wàn)用表選擇交流電壓檔（測(cè)交流電壓）或直流電壓檔（測(cè)直流電壓）的合適檔位（應(yīng)大于被測(cè)電壓的最大值），然后測(cè)量被測(cè)電壓并判斷是否正常。

3.5 電阻檢測(cè)法

一般用于判定電纜是否斷線(xiàn)或短路。具體方法為：

將電纜兩根芯線(xiàn)的一端短接在一起，萬(wàn)用表選擇合適的電阻檔，從另外一端對(duì)兩根芯線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，即可查出電纜是否斷線(xiàn)。反之，將兩根芯線(xiàn)的一端分開(kāi)，將萬(wàn)用表選擇高阻抗電阻檔，從另外一端對(duì)兩根芯線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，即可查出電纜是否短路。

另外通過(guò)測(cè)量差阻式儀器對(duì)地絕緣電阻或電容式儀器的芯線(xiàn)間的絕緣電阻，還可以初步判定出儀器的測(cè)值異常（例如跳動(dòng)較大、出現(xiàn)報(bào)警等）是否與此有關(guān)。

3.6 比測(cè)法

一般在儀器測(cè)值出現(xiàn)突變、異常，或?qū)δ承y(cè)值的正確性有懷疑時(shí)，采用此法進(jìn)行判斷。具體方法為：

在同一時(shí)刻，用人工觀測(cè)方法和自動(dòng)化觀測(cè)方法同時(shí)對(duì)有懷疑的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，然后結(jié)合二者的測(cè)量精度對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而判斷出所懷疑的測(cè)點(diǎn)的測(cè)值是否正常，儀器設(shè)備是否有故障。

3.7 檢驗(yàn)率定法

一般用于判定傳感器的靈敏度系數(shù)和方向是否正確，儀器的性能指標(biāo)是否滿(mǎn)足要求，測(cè)值是否穩(wěn)定且準(zhǔn)確可靠。具體方法為：

將被檢測(cè)儀器拆下，安裝到專(zhuān)用儀器檢驗(yàn)率定設(shè)備上，按照規(guī)定的檢驗(yàn)率定方法和計(jì)算方法對(duì)儀器進(jìn)行逐檔檢驗(yàn)率定。

4 水管式沉降儀維護(hù)

水管式沉降儀維護(hù)方法按以下步驟完成：

（1）采用加壓設(shè)備、扳手、螺絲刀等工具拆裝設(shè)備。

（2）采用空壓機(jī)往進(jìn)水管內(nèi)加壓，將進(jìn)水管內(nèi)殘存的水、雜質(zhì)等排出。

（3）關(guān)閉進(jìn)水管閥門(mén)，將壓縮空氣插入通氣管并密封，向通氣管內(nèi)加壓，排水管內(nèi)的水大量排出，并夾有氣泡；然后將壓縮空氣插入排水管并密封，向排水管內(nèi)加壓，以圖讓通氣管內(nèi)剩余的水盡量從通氣管口排出。重復(fù)分別向通氣管和排水管加壓各3次，產(chǎn)生的現(xiàn)象相同，則說(shuō)明通氣管、排水管已經(jīng)打通。

（4）排氣管打通后，撤除加壓設(shè)備，自由排氣5～10 min后再開(kāi)啟進(jìn)水管閥門(mén)，進(jìn)行觀測(cè)正常操作，測(cè)量量水管水位。量水管的穩(wěn)定數(shù)值判定方法：每20 min讀1次數(shù)，直至最后2次讀數(shù)不變?yōu)橹?。若讀的數(shù)值與排氣前的讀數(shù)相同或稍大均屬正常。

（5）重復(fù)以上步驟，如果2次充水試驗(yàn)結(jié)果相差較大，則再重復(fù)，直到連續(xù)2次試驗(yàn)結(jié)果比較接近為止。最終取2次試驗(yàn)結(jié)果的平均量管讀數(shù)作為觀測(cè)值。

（6）水管式沉降儀正常讀數(shù)期間，有可能因?yàn)檫B通管路滲漏、堵塞或留有空氣段，以及開(kāi)關(guān)滲漏、溫度變化等造成系統(tǒng)誤差較大，應(yīng)及時(shí)或定期校核、維護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)幾年來(lái)對(duì)某電站上下庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)摸索，總結(jié)了以上幾點(diǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，使得自動(dòng)化系統(tǒng)不斷完善，基本保證了監(jiān)測(cè)資料不中斷，平均無(wú)故障工作時(shí)間不斷延長(zhǎng)，減少了檢修、維護(hù)時(shí)間。后續(xù)運(yùn)行中，即使發(fā)生故障，也能在最短時(shí)間內(nèi)修復(fù)。