核电站安全壳底板变形的测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核电站安全壳底板变形的测量装置及测量方法。


背景技术：

2.安全壳是核电站的第三道安全屏障，作为预应力混凝土结构，需要定期进行变形测量，以确保安全壳结构处于正常服役状态。
3.以往筏基的变形测量通过如下方式进行：
4.1)人工利用几何水准法和三角高程测量法等测量方式进行测量，该测量方法在测量变形的同时，可测量位置点高程信息，需要专业测量人员进行配合，受人为因素影响大；
5.2)利用建设期间预埋在混凝土内的传感器进行测量，预埋于混凝土内的传感器布点位置固定，且损坏后无法进行维修。
6.以往变形测量方法，具有以下技术不足：
7.1)、人工采用几何水准法和三角高程测量法，该方法测量精度受到人为因素、仪器精度的影响较大；
8.2)、无法实现实时监测，测量频次很低，无法即时根据检测数据进行趋势分析；
9.3)、安全壳底板变形测量位置位于核电站-12.45m，测量过程需进行高程传递，需耗费较多人力，并且工作风险高，测量效率低；
10.4)、结构内预埋传感器可实现精确测量结构形变，但无法体现变形值及高程值，需要进行换算；
11.5)、结构内预埋传感器布置位置固定，部分位置测量点少，存在测量盲区；
12.6)、结构内预埋传感器检定困难，且损坏后无法进行维修继续承担测量功能。


技术实现要素：

13.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核电站安全壳底板变形的测量装置及测量方法。
14.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站安全壳底板变形的测量装置，包括：
15.高程传递装置，包括底部支架、顶部支架、以及连接在所述底部支架、顶部支架之间的中间传递单元，所述底部支架设置在与所述底板同一高度的位置，所述顶部支架设置在高出所述底板的预应力环廊洞口，所述中间传递单元测量所述顶部支架与所述底部支架之间的水平位移；
16.沉降测量装置，包括分布在底板周向上的至少十二个测量点的第一变形测量装置、设置在所述底部支架的第二变形测量装置、以及设置在所述顶部支架的第三变形测量装置，以分别测量各所述测量点、及底部支架、顶部支架的沉降值；
17.基准测量装置，设置在所述预应力环廊洞口外的地形测量基准点；
18.排气加水装置，用于向所述第一变形测量装置、第二变形测量装置内充水；
19.采集装置，用于采集所述第一变形测量装置、第二变形测量装置、第三变形测量装置测量的对应的液位初始测量值b
t0
、角度初始测量值θ
t0
、高度初始测量值h
t0
，以及所述底部支架、顶部支架之间的位移值h
高传t0
；
20.水准仪，用于测量所述基准测量装置、第二变形测量装置的高程值h
基准t0
、h
底板参考t0
；以及
21.处理装置，得出在t1时刻安全壳底板第n个测量点与第n-1个测量点的变形测量结果如下：
22.δ
h(n、n-1)t1
＝(b
点(n-1)t1-b
点(n-1)t0
)-(b
点nt1-b
点nt0
)；
23.以及根据h
底板参考t1
＝h
底板参考t0
+h
高传t1-h
高传t0
+δ
h(顶板参考、基准装置)t1
，得出在t1时刻安全壳底板第n个测量点的高程值为：
24.h
点nt1
＝h
底板参考t1
+h
底板参考t1
cosθ
底板参考t1
+b
底板参考t1-h
点nt1
cosθ
点nt1-b
点nt1
。
25.优选地，所述第一变形测量装置通过固定安装在所述底板，所述第二变形测量装置固定安装在所述底部支架，所述第三变形测量装置固定安装在所述顶板，所述基准测量装置固定安装在地形测量基准点。
26.优选地，所述第一变形测量装置包括第一支架、第一储液桶、第一调平装置、第一液位传感器、第一角度传感器、第一位移传感器，所述第一储液桶、第一调平装置、第一位移传感器设置在所述第一支架上，所述第一液位传感器设置在所述第一储液桶内，所述第一角度传感器设置在所述第一储液桶的侧壁上；
27.所述第二变形测量装置包括第二储液桶、第二调平装置、第二液位传感器、第二角度传感器、第二位移传感器，所述第二储液桶、第二调平装置、第二位移传感器设置在所述底部支架上，所述第二液位传感器设置在所述第二储液桶内，所述第二角度传感器设置在所述第二储液桶的侧壁上；
28.所述第三变形测量装置包括第三储液桶、第三调平装置、第三液位传感器、第三角度传感器、第三第四位移传感器，所述第三储液桶、第三调平装置、第三第四位移传感器设置在所述顶部支架上，所述第三液位传感器设置在所述第三储液桶内，所述第三角度传感器设置在所述第三储液桶的侧壁上。
29.优选地，所述基准测量装置与所述第一变形测量装置的结构相同。
30.优选地，所述中间传递单元包括由上至下连接的刚性长杆、第四位移传感器、张紧器，所述刚性长杆连接所述顶部支架，所述张紧器连接所述底部支架，以由所述第二变形测量装置、第三变形测量装置测量所述顶部支架与所述底部支架之间的水平位移。
31.优选地，所述底部支架设置锚点与所述张紧器连接。
32.优选地，所述排气加水装置包括补水桶、充水泵、充水三通、以及回水三通，所述充水三通的一端通所述充水泵与所述补水桶连接，所述充水三通的另两端分别与所述第一变形测量装置的第一储液桶、以及与所述第二变形测量装置的第二储液桶、第三变形测量装置的第三储液桶、基准测量装置的储液桶连通，所述回水三通的一端连通至所述补水桶，所述回水三通的另两端分别与所述第一变形测量装置的第一储液桶的底部、以及与所述第二变形测量装置的第二储液桶的底部、第三变形测量装置的第三储液桶、基准测量装置的第四储液桶的底部连通。
33.一种采用所述核电站安全壳底板变形的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
34.所述第一变形测量装置、第二变形测量装置、第三变形测量装置分别测量对应的液位初始测量值b
t0
、角度初始测量值θ
t0
、高度初始测量值h
t0
，以及所述底部支架、顶部支架之间的位移值h
高传t0
，并被所述采集装置采集；
35.所述水准仪测量所述基准测量装置、第二变形测量装置的高程值h
基准t0
、h
底板参考t0
；
36.所述处理装置得出在t1时刻安全壳底板第n个测量点与第n-1个测量点的变形测量结果如下：
37.δ
h(n、n-1)t1
＝(b
点(n-1)t1-b
点(n-1)t0
)-(b
点nt1-b
点nt0
)；
38.以及根据h
底板参考t1
＝h
底板参考t0
+h
高传t1-h
高传t0
+δ
h(顶板参考、基准装置)t1
，得出在t1时刻安全壳底板第n个测量点的高程值为：
39.h
点nt1
＝h
底板参考t1
+h
底板参考t1
cosθ
底板参考t1
+b
底板参考t1-h
点nt1
cosθ
点nt1-b
点nt1
。
40.优选地，所述排气加水装置向所述第一变形测量装置、第二变形测量装置内充水至0.5ha后停止，ha为储液桶测量的满量程值。
41.优选地，所述第一变形测量装置、第二变形测量装置、第三变形测量装置分别通过第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器采集角度信息，如角度信息不满足要求，所述采集装置发生报警，根据报警信息，分别利用第一调平装置、第二调平装置、第三调平装置进行调平操作，调平后，所述采集装置进行再次检测。
42.实施本发明的核电站安全壳底板变形的测量装置及测量方法，具有以下有益效果：通过本专利的测量装置测量核电站安全壳底板变形，采用电子测量技术、信号采集技术及信号处理技术，利用传感器、微控制器电路代替以往方法进行测量，现场使用效果良好，以避免以往试验中的不足，并提高变形测量效率。
附图说明
43.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
44.图1是本发明实施例中的核电站安全壳底板变形的测量装置的安装示意图；
45.图2是图1中第一变形测量装置的结构示意图；
46.图3是本发明实施例中的核电站安全壳底板变形的测量装置的原理示意图；
47.图4是本发明实施例中的核电站安全壳底板变形的测量装置的系统连接示意图。
具体实施方式
48.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
49.如图1至图4所示，本发明一个优选实施例中的核电站安全壳底板6变形的测量装置包括高程传递装置1、沉降测量装置8、基准测量装置2、排气加水装置3、采集装置4、水准仪、处理装置5。
50.高程传递装置1包括底部支架11、顶部支架12、以及连接在底部支架11、顶部支架12之间的中间传递单元13，底部支架11设置在与底板6同一高度的位置，顶部支架12设置在高出底板6的预应力环廊洞口7，中间传递单元13测量顶部支架12与底部支架11之间的水平位移。
51.沉降测量装置8包括分布在底板6周向上的至少十二个测量点的第一变形测量装置81、设置在底部支架11的第二变形测量装置82、以及设置在顶部支架12的第三变形测量装置83，以分别测量各测量点、及底部支架11、顶部支架12的沉降值。
52.基准测量装置2设置在预应力环廊洞口7外的地形测量基准点，在一些实施例中，底部支架11和底板6设置在核电站-12.5米，基准测量装置2、顶部支架12设在核电站-6.7米，根据不同高度的测试数据，计算出底板6的变形情况。
53.排气加水装置3用于向第一变形测量装置81、第二变形测量装置82内充水，可以让第一变形测量装置81、第二变形测量装置82分别测量对应位置的液位、角度、位移等数据，为后面计算做辅助。
54.采集装置4用于采集第一变形测量装置81、第二变形测量装置82、第三变形测量装置83测量的对应的液位初始测量值b
t0
、角度初始测量值θ
t0
、高度初始测量值h
t0
、以及底部支架11、顶部支架12之间的位移值h
高传t0
。
55.水准仪用于测量基准测量装置2、第二变形测量装置82的高程值h
基准t0
、h
底板参考t0
。
56.处理装置5得出在t1时刻安全壳底板6第n个测量点与第n-1个测量点的变形测量结果如下：
57.δ
h(n、n-1)t1
＝(b
点(n-1)t1-b
点(n-1)t0
)-(b
点nt1-b
点nt0
)；
58.以及根据h
底板参考t1
＝h
底板参考t0
+h
高传t1-h
高传t0
+δ
h顶板参考、基准装置t1
，得出在t1时刻安全壳底板6第n个测量点的高程值为：
59.h
点nt1
＝h
底板参考t1
+h
底板参考t1
cosθ
底板参考t1
+b
底板参考t1-h
点nt1
cosθ
点nt1-b
点nt1
。
60.通过本专利的测量装置测量核电站安全壳底板6变形，采用电子测量技术、信号采集技术及信号处理技术，利用传感器、微控制器电路代替以往方法进行测量，现场使用效果良好，以避免以往试验中的不足，并提高变形测量效率。
61.优选地，第一变形测量装置81通过固定安装在底板6，第二变形测量装置82固定安装在底部支架11，第三变形测量装置83固定安装在顶板，基准测量装置2固定安装在地形测量基准点。在一些实施例中，以上固定安装的方式可以采用冲击钻或胶粘方式将两者连接固定，保证两者之间连接稳定。
62.进一步地，第一变形测量装置81包括第一支架811、第一储液桶812、第一调平装置813、第一液位传感器814、第一角度传感器815、第一位移传感器816，第一储液桶812、第一调平装置813、第一位移传感器816设置在第一支架811上，第一液位传感器814设置在第一储液桶812内，第一角度传感器815设置在第一储液桶812的侧壁上。
63.第二变形测量装置82包括第二储液桶、第二调平装置、第二液位传感器、第二角度传感器、第二位移传感器，第二储液桶、第二调平装置、第二位移传感器设置在底部支架11上，第二液位传感器设置在第二储液桶内，第二角度传感器设置在第二储液桶的侧壁上。
64.第三变形测量装置83包括第三储液桶、第三调平装置、第三液位传感器、第三角度传感器、第三第四位移传感器132，第三储液桶、第三调平装置、第三第四位移传感器132设置在顶部支架12上，第三液位传感器设置在第三储液桶内，第三角度传感器设置在第三储液桶的侧壁上。
65.优选地，第二变形测量装置82、第三变形测量装置83与第一变形测量装置81的结构相同，各变形测量装置的各传感器对应的测量液位、角度、位移等数据，电子化采集，测量
数据准确全面，数据更准确稳定。
66.基准测量装置2与第一变形测量装置81的结构相同，对应测量预应力环廊洞口7外的地形测量基准点的变形情况，可以作为基准值参考。
67.进一步地，中间传递单元13包括由上至下连接的刚性长杆131、第四位移传感器132、张紧器133，刚性长杆131连接顶部支架12，张紧器133连接底部支架11，以由第二变形测量装置82、第三变形测量装置83测量顶部支架12与底部支架11之间的水平位移。
68.优选地，底部支架11设置锚点与张紧器133连接，让连接更稳固，避免影响测试数据。
69.优选地，在本实施例中，排气加水装置3包括补水桶31、充水泵32、充水三通33、以及回水三通34，充水三通33的一端通充水泵32与补水桶31连接，充水三通33的另两端分别与第一变形测量装置81的第一储液桶812，以及与第二变形测量装置82的第二储液桶、第三变形测量装置83的第三储液桶、基准测量装置2的第四储液桶连通。
70.补水桶31内存储有液体，可以通过充水泵32分别向第一储液桶812、第二储液桶、第三储液桶输送液体，并分别通过各液位传感器测量液位，在充水至0.5ha后停止，ha为各储液桶测量的满量程值，提升稳定性和精确性。
71.另外，回水三通34的一端连通至补水桶31，回水三通34的另两端分别与第一变形测量装置81的第一储液桶812的底部、以及与第二变形测量装置82的第二储液桶的底部、第三变形测量装置83的第三储液桶、基准测量装置2的第四储液桶的底部连通，可以在测试完成后，让各储液桶内的液体回流到补水桶31。
72.进一步地，第一储液桶812、第二储液桶、第三储液桶、第四储液桶利用为pu连接管道进行连接，让管道输送液体。
73.本发明另一实施例中的一种采用核电站安全壳底板6变形的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
74.第一变形测量装置81、第二变形测量装置82、第三变形测量装置83分别测量对应的液位初始测量值b
t0
、角度初始测量值θ
t0
、高度初始测量值h
t0
，以及底部支架11、顶部支架12之间的位移值h
高传t0
，并被采集装置4采集；
75.水准仪测量基准测量装置2、第二变形测量装置82的高程值h
基准t0
、h
底板
参考
t0
，
76.处理装置5得出在t1时刻安全壳底板6第n个测量点与第n-1个测量点的变形测量结果如下：
77.δ
h(n、n-1)t1
＝(b
点(n-1)t1-b
点(n-1)t0
)-(b
点nt1-b
点nt0
)；
78.以及根据h
底板参考t1
＝h
底板参考t0
+h
高传t1-h
高传t0
+δ
h顶板参考、基准装置t1
，得出在t1时刻安全壳底板6第n个测量点的高程值为：
79.h
点nt1
＝h
底板参考t1
+h
底板参考t1
cosθ
底板参考t1
+b
底板参考t1-h
点nt1
cosθ
点nt1-b
点nt1
。
80.优选地，排气加水装置3向第一变形测量装置81、第二变形测量装置82内充水至0.5ha后停止，ha为各储液桶测量的满量程值，提升稳定性和精确性。
81.第一变形测量装置81、第二变形测量装置82、第三变形测量装置83分别通过第一角度传感器815、第二角度传感器、第三角度传感器采集角度信息，如角度信息不满足要求，采集装置4发生报警，根据报警信息，分别利用第一调平装置813、第二调平装置、第三调平装置进行调平操作，调平后，采集装置4进行再次检测。
82.本技术的创新点：
83.1)在构建筑物沉降监测中减少人员作业量，采用高精度采集部件进行测量替代，降低人为因素、仪器精度对测量精度的影响；
84.2)除可监测安全壳底板6变形值外，可直接测量安全壳底板6位置各监测点的高程值；
85.3)当存在较大高差时，实现高程测量值的精准传递；
86.4)所有测量数据可实现实时监测，并可自动利用检测数据进行趋势分析；
87.5)装置构成为装配式，现场测量简单；
88.6)装置可自动对水平度进行测量，并进行自动充水；
89.7)相关传感器为外置式，便于检定；
90.8)该方法对以往人工测量方法进行替代，需要2人配合完成的工作，简化至1人。
91.可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
92.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。