抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置及布置方法与流程

[0001]
本发明涉及隧洞检测技术领域，具体地，涉及一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置及布置方法。


背景技术：

[0002]
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。我国抽水蓄能电站的建设起步较晚，但由于后发效应，起点却较高，近年建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。
[0003]
随着抽水蓄能电站装机容量增加，输水系统发电水头高度增加，长距离、大倾角和大直径的压力管道斜井工程已经成为一种必然需求。水电站引水隧洞、尾水隧洞等水工结构物的安全状态直接关系到电站的运行安全性和经济效益。然而，其检测施工难度大，由于作业空间相对封闭，氧含量往往不符合人体需要的标准，如果人员进入内部作业往往需要携带氧气瓶，长时间在内部作业极容易出现安全事故，检测过程中的高风险成为制约抽水蓄能电站隧洞检测的关键技术问题之一，也成为目前行业不容易解决的难题。
[0004]
专利文献cn110986859a公开了一种隧洞三维检测方法，涉及隧道检测技术领域，解决了隧洞三维检测车基于其自身电量行驶，一旦其电量耗尽会导致其无法完成剩余的检测工作的问题，其包括：步骤s100：主控终端启动隧洞三维检测车；步骤s200：主控终端基于隧洞三维检测车的电量情况、以及设置于隧洞内供隧洞三维检测车充电的充电桩位置情况，综合分析确定隧洞三维检测车的行驶轨迹；步骤s300：隧洞三维检测车按照步骤s200所确定的行驶轨迹行驶，但该设计仍然不能很好的实现对长距离、大倾角和大直径的隧洞检测。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置及布置方法。
[0006]
根据本发明提供的一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置的布置方法，包括如下步骤：
[0007]
s1：在隧洞内下平洞段安装测量小车；
[0008]
s2：在通风井口外的预定位置安装驱动设备；
[0009]
s3：根据承重绳运行轨迹，在隧洞洞壁的拐弯处分别设置导向轮；
[0010]
s4：在承重绳的底端安装配重并由通风井口处将所述承重绳的底端下放到所述隧洞内下平洞段连接所述测量小车，通过所述承重绳牵引所述测量小车对斜井井壁进行观测。
[0011]
优选地，所述导向轮安装在转向桁架上，所述转向桁架能够使导向轮转向平稳。
[0012]
优选地，所述转向桁架包括底座以及支撑架；
[0013]
所述支撑架的底部通过轴承安装在所述底座上，所述支撑架能够相对于底座转动，所述导向轮安装在所述支撑架的顶部。
[0014]
优选地，所述测量小车通过线缆完成信号传输，所述线缆跟随测量小车运动。
[0015]
优选地，所述测量小车上沿环向布置有多个第一高清摄像头以实现对所述斜井井壁进行360
°
摄像；
[0016]
在所述测量小车上搭载有两个自由度的第二高清摄像头，对所述斜井井壁进行实时监测，并对由所述第一高清摄像头采集到的具有明显缺陷的部位进行针对性拍摄。
[0017]
优选地，所述测量小车采用轻型型材，所述测量小车能够根据不同的隧洞洞径调整尺寸。
[0018]
根据本发明提供的一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置，包括测量小车、驱动设备、导向轮以及承重绳；
[0019]
所述测量小车安装在隧洞内下平洞段，所述驱动设备安装在通风井口的外部，所述承重绳的一端连接所述驱动设备，所述承重绳的另一端穿过通风井口沿隧洞向下延伸到所述下平洞段并与所述测量小车连接，其中，在隧洞洞壁的拐弯处安装有所述导向轮，所述承重绳通过所述导向轮进行导向。
[0020]
优选地，所述测量小车包括：
[0021]
检测上平台，安装有摄像装置，所述摄像装置用于图像的采集；
[0022]
检测下平台，连接所述检测上平台，用于支撑所述检测上平台；
[0023]
移动导向机构，安装在所述检测下平台上，用于检测平台的行走和导向。
[0024]
优选地，所述检测上平台包括摄像固定杆、摄像固定盘、上平台框架以及上平台斜撑杆；
[0025]
所述摄像固定杆的数量为多根，多根所述的摄像固定杆沿摄像固定盘的周向均匀布置，其中，所述摄像固定杆的一端安装在摄像固定盘上，所述摄像固定杆的另一端设置有多个摄像安装位，用于安装摄像装置；
[0026]
所述摄像固定杆安装在上平台框架上，所述上平台框架用于支撑所述摄像固定杆和摄像固定盘；
[0027]
所述上平台斜撑杆的一端连接所述上平台框架，所述上平台斜撑杆的另一端安装在检测下平台上；
[0028]
所述检测下平台包括下平台固定框架以及下平台支撑板；
[0029]
所述下平台固定框架与检测上平台上所具有的上平台框架连接，所述下平台支撑板安装在所述下平台固定框架上。
[0030]
优选地，所述移动导向机构包含侧面导向装置以及底面行走装置；
[0031]
所述检测下平台包括下平台固定框架，所述侧面导向装置包括两组对称布置在下平台固定框架两侧的侧面导向组件；
[0032]
所述底面行走组件安装在下平台固定框架上。
[0033]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0034]
1、本发明通过设计测量小车并结合承重绳和驱动设备，解决了现有的大倾角大直径斜井外观的检测难题，解决了现有技术中人工检测过程中带来的风险，且具有结构简单，
易于操作，检测效果好等优点。
[0035]
2、本发明中的采用可移动、可拆卸、轻质的测量小车，安装、运输、拆装方便，适用于隧洞检测环境中短时间安装的需求。
[0036]
3、本发明中在多个拐弯处设置导向轮并将导向轮安装在转向桁架上，能够自适应转动来适应钢丝绳运动和施力，实用性强。
附图说明
[0037]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0038]
图1为本发明斜井隧洞外观检查测量的布置示意图；
[0039]
图2为本发明中测量小车的结构主视示意图；
[0040]
图3为本发明中测量小车的结构左视示意图；
[0041]
图4为本发明中测量小车的结构俯视示意图；
[0042]
图5为第一高清摄像头在隧洞中布置的结构示意图。
[0043]
图中示出：
[0044]
摄像装置1
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移动轮固定杆9
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测量小车100
[0045]
摄像固定杆2
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移动轮10
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驱动设备200
[0046]
摄像固定盘3
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前导向轮11
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导向轮300
[0047]
上平台框架4
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侧面导向轮12
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承重绳400
[0048]
上平台斜撑杆5
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前导向轮固定杆13
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通风井500
[0049]
下平台固定框架6
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前导向轮支撑杆14
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隧洞洞壁600
[0050]
下平台支撑杆7
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侧向固定杆15
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下平洞段700
[0051]
下平台支撑板8
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侧向支撑杆16
具体实施方式
[0052]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0053]
实施例1：
[0054]
本发明提供了一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置的布置方法，如图1所示，首先通过在隧洞内下平洞段700安装测量小车100，所述测量小车100采用轻型型材，减少组装的复杂性，提高安装效率，例如采用铝合金材质制作，所述测量小车100在具体制作时能够根据不同的隧洞洞径调整尺寸，以满足实际检测的需求。其次，在通风井500口外的预定位置安装驱动设备200，驱动设备200优选采用卷扬机；再次，根据承重绳400运行轨迹，在隧洞洞壁600的拐弯处分别设置导向轮300，承重绳400优选采用钢丝绳，所述导向轮300安装在转向桁架上，所述转向桁架能够使导向轮300转向平稳，转向桁架可以采用框架式结构，可以采用型材制作，例如采用角钢或槽钢制作，当将导向轮300安装在转向桁架上时，安装时以不影响导向轮300的自由转动为前提；在一个优选例中，所述转向桁架包括底
座以及支撑架，所述支撑架的底部通过轴承安装在所述底座上，所述支撑架能够相对于底座转动，所述导向轮300安装在所述支撑架的顶部，因此导向轮300在导引钢丝绳时通过支撑架的转动能够适应钢丝绳的受力方向。
[0055]
进一步地，在承重绳400的底端安装配重并由通风井500口处将所述承重绳400的底端下放到所述隧洞内下平洞段700连接所述测量小车100，通过所述承重绳牵引所述测量小车100对斜井井壁进行观测。所述测量小车100上沿环向布置有多个第一高清摄像头以实现对所述斜井井壁进行360
°
摄像，多个所述的第一高清摄像头沿所述测量小车100行进的方向的周向均匀布置，同时，在所述测量小车100上搭载有两个自由度的第二高清摄像头，对所述斜井井壁进行实时监测，并对由所述第一高清摄像头采集到的具有明显缺陷的部位进行针对性拍摄。
[0056]
具体地，所述测量小车100通过线缆完成信号传输，所述线缆跟随测量小车100运动，例如线缆采用光纤，在实际应用时，可设置线缆引导钢丝绳，并在线缆上间隔设置多个固定环，将所述固定环套装在所述引导钢丝绳上并能够滑动，引导钢丝绳的两端设置有限位板对固定环的滑动位置限位，引导钢丝绳的设置路径按照所述测量小车100的行进路线设定，在所述测量小车100运动过程中能够实现线缆随测量小车100的运动。
[0057]
本发明还提供了一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置，如图1所示，包括测量小车100、驱动设备200、导向轮300以及承重绳400，所述测量小车100安装在隧洞内下平洞段700，所述驱动设备200安装在通风井500口的外部，所述承重绳400的一端连接所述驱动设备200，所述承重绳400的另一端穿过通风井500口沿隧洞向下延伸到所述下平洞段700并与所述测量小车100连接，其中，在隧洞洞壁600的拐弯处安装有所述导向轮300，所述承重绳400通过所述导向轮300进行导向，实现拐弯处所述承重绳400的运动。
[0058]
如图2～图4所示，本发明中的测量小车100包括检测上平台、检测下平台以及移动导向机构，所述检测上平台安装有摄像装置1，所述摄像装置1用于图像的采集；所述检测下平台连接所述检测上平台，用于支撑所述检测上平台；所述移动导向机构安装在所述检测下平台上，用于检测平台的行走和导向。本发明中检测上平台、检测下平台、移动导向机构的支撑结构优选采用铝合金材质，结构轻巧，便于运输。
[0059]
具体地，如图2所示，所述检测上平台包括摄像固定杆2以及摄像固定盘3，在一个优选例中，所述摄像固定杆2的数量为多根，多根所述的摄像固定杆2沿摄像固定盘3的周向均匀布置，其中，所述摄像固定杆2的一端安装在摄像固定盘3上，所述摄像固定杆2的另一端设置有多个摄像安装位，用于安装摄像装置1，在实际的应用中，摄像装置1根据实际的需求选择摄像安装位，已调整为最佳的图像采集位置，所述摄像装置1在整个装置上呈环形布置，能够对隧道各个方位进行摄像采集。
[0060]
进一步地，所述检测上平台还包括上平台框架4以及上平台斜撑杆5，所述摄像固定杆2安装在上平台框架4上，所述上平台斜撑杆5的一端连接所述上平台框架4，所述上平台斜撑杆5的另一端安装在检测下平台上。
[0061]
具体地，如图2所示，所述检测下平台包括下平台固定框架6以及下平台支撑板8，所述下平台固定框架6与上平台框架4连接，所述下平台支撑板8安装在所述下平台固定框架6上。
[0062]
进一步地，所述检测下平台还包括下平台支撑杆7，所述下平台支撑杆7的数量为
多根，多根所述下平台支撑杆7都安装在下平台固定框架6上，在一个优选例中，多根所述下平台支撑杆7在下平台固定框架6的六个面上均匀布置，大大增加了下平台固定框架6的支撑强度，本发明中的下平台支撑杆7、下平台支撑板8起到支撑和加固下平台固定框架6的作用。
[0063]
具体地，如图2～图4所示，所述移动导向机构包含侧面导向装置以及底面行走装置，所述检测下平台包括下平台固定框架6，所述侧面导向装置包括两组对称布置在下平台固定框架6两侧的侧面导向组件，所述底面行走组件安装在下平台固定框架6上。
[0064]
进一步地，如图2～图4所示，所述侧面导向组件包括侧面支撑杆组件以及侧面导向轮12，所述侧面导向轮12通过侧面支撑杆组件安装在下平台固定框架6上且所述侧面导向轮12能够通过侧面支撑杆组件调节离下平台固定框架6的距离，在一个优选例中，所述侧面支撑杆组件包括侧向固定杆15以及侧向支撑杆16，所述侧面导向轮12安装在侧向固定杆15的一端，侧向固定杆15的另一端沿长度方向设置有多个间隔布置的安装孔用于连接下平台固定框架6，所述侧向支撑杆16的一端连接侧向固定杆15，另一端安装在下平台固定框架6上，用于侧向固定杆15的加固支撑。
[0065]
更进一步地，所述底面行走组件包括移动轮10、前导向轮11以及底面支撑杆组件，所述移动轮10、前导向轮11分别通过底面支撑杆组件安装在下平台固定框架6的后部、前部，所述底面支撑杆组件包括移动轮固定杆9、前导向轮固定杆13以及前导向轮支撑杆14，所述前导向轮11安装在前导向轮固定杆13上，前导向轮固定杆13通过一个或多个前导向轮支撑杆14安装在下平台固定框架6上，前导向轮支撑杆14上沿长度方向设置有多个前导向轮安装位，用于调整前导向轮固定杆13的安装位置，进而能够调整前导向轮11距离下平台固定框架6的水平方向的位置，移动轮10通过移动轮固定杆9安装在下平台固定框架6上，同时，移动轮10、前导向轮11分别通过移动轮固定杆9、前导向轮固定杆13能够实现距离下平台固定框架6的高度位置。
[0066]
本发明中所述底面行走组件能够通过人工驱动或机器驱动的方式在隧洞中行走进而完成检测隧道的任务，当采用机器驱动的方式时，可以采用所述移动轮10为驱动主体的驱动方式，也可采用前导向轮11为驱动主体的驱动方式，还可以采用移动轮10和前导向轮11同步驱动的驱动方式，其中用于驱动的驱动装置可以采用电机驱动，例如电机结合齿轮的驱动方式，电机结构钢丝绳的驱动方式，还包括其他能够实现本发明的驱动方式。
[0067]
本发明中各个连接件都通过可拆卸的方式，例如采用铰接的方式，再例如采用螺栓螺母为连接件的方式，安装和拆卸方便，且各连接杆以及支撑杆采用常规的部件制作即可，成本低，且本发明中的整体结构可通过调整支撑杆或连接杆的安装位置进行调整，结构灵活，能够适用于多种尺寸隧道外观的检测，实用性强。
[0068]
本发明中根据实际检测需求，还可以安装其他需要的检测设备，只需在原有的连接杆上安装或再增加部分连接杆即可实现，因此本发明具有扩展空间，更增加本发明的实用性。
[0069]
本发明中测量小车100的工作原理为：在使用本发明时，首先根据所检测隧洞尺寸，调整移动轮固定杆9以及前导向轮固定杆13与下平台固定框架6之间的相对位置，使得摄像固定盘3的圆心与隧洞圆心重合，同时调整侧面导向轮12与隧洞内壁紧贴，约束检测平台水平自由度；其次，根据所检测隧洞尺寸和图像数据采集要求通过调整摄像固定杆2与摄
像固定盘3的相对位置进而调整摄像装置1与隧洞壁相对距离，调整好摄像装置1的焦距；最后，根据隧洞的倾斜程度可以选择不同的驱动模式：在隧洞内下平洞段700可以采用人工或者加装驱动电机的方式驱动，在隧洞倾斜段可以采用加装吊装钢丝绳配合卷扬机的方式完成检测平台在隧洞内移动，完成检测任务。
[0070]
实施例2：
[0071]
本发明提供了一种抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查测量装置的布置方法，包括以下步骤：
[0072]
首先，在隧洞内下平洞段700安装组装完成测量小车100；
[0073]
其次，将预先计算好位置的卷扬机固定到通风井500口外硬化好的地面上；
[0074]
再次，根据提前放样好的钢丝绳运行轨迹，在通风井500口洞壁上沿及通风井500口底部转折处分别设置一台钢丝绳导向轮300，完成钢丝绳的转向与传动。
[0075]
最后，在隧洞倾角转弯处通过提前计算好的角度和位置分别设置4台一定高度的转向桁架，在转向桁架上设置有导向滑轮，通过提前计算好的导向桁架布置角度和位置以及高度，能够保证钢丝绳在隧洞转角处传动平稳，即不会因碰触地面磨损洞壁影响输水管道的使用寿命，也不会引起钢丝绳因转角不合理而带来的摩擦力过大等问题。
[0076]
具体地，信号传输通过光纤完成，光纤沿倾斜段向下布置，随测量车上下移动，在钢丝绳底端固定重物，由通风井500口处下放钢丝绳，而后将钢丝绳底端固定于测量小车100预设好的吊点处，通过钢丝绳牵引测量小车100对斜井井壁进行观测，测量车上沿环向布置八个第一高清摄像头，如图5所示，确保对隧洞斜井井壁360
°
摄像，同时在测量小车100上搭载带有两个自由度的第二高清摄像头，对斜井进行实时监测，并对第一高清摄像头采集到的明显的缺陷部位进行针对性拍摄。
[0077]
进一步地，测量小车100由轻型型材组成，型材由车间提前按照图纸加工完成并编号，而后由测量人员在现场组装调试完成，测量小车100能够根据不同的隧洞洞径调整基本尺寸，钢丝绳导向轮设置位置需要经由钢丝绳放样提前确定好位置，并计算好导向轮的设置高度，并提前加工完成并交由现场人员完成安装，测量小车100沿环向布置八个第一高清摄像头对斜井井壁360
°
摄像，摄像头的设置方式需要通过提前计算所得摄像头的布置角度以及距离洞壁的距离，以便在安装后获得更好的图像采集效果。
[0078]
本发明中对抽水蓄能电站斜井隧洞外观检查方式如下：
[0079]
本发明中在实际检测作业时，检测测量小车100、钢丝绳、卷扬机连接完毕的情况下，启动卷扬机使钢丝绳向下运动，此时在配重和测量小车100自身重量的作用下测量小车100运动到斜井隧道的最底端，此时，操作卷扬机反向转动，通过钢丝绳拉动测量小车100沿斜井隧道运动并通过第一高清摄像头采集隧洞外观并通过光纤将采集到的图像信息输送到控制装置，当所述第一高清摄像头采集到具有明显缺陷的部位时，再借助第二高翔摄像头进行针对性拍摄采集，最终获得检测结果并通过与控制装置相连接的显示装置显示，完成检测任务后，控制装置通过内部分析软件形成分析报告。
[0080]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0081]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。