Георгиев Л.А. Експлоатация на Водносиловите системи (болг. яз.)
Подождите немного. Документ загружается.
8.
ИЗМЕРВАНЕ
НА
ТЕМПЕРАТУРАТА
-
Температурните
колебания
в
хидротехническите съоръжения
и
заоби-
калящата
ги
среда
е от
съществено значение
за
тяхната статическа
работа. Особено важна роля имат екзотермичните процеси
при
съоръжения-
та от
масов бетон
и
температурните колебания
при
статически неопреде-
лимите
конструкции,
където
те
предизвикват съществено нарастване
на
напреженията
и
напукване
на
бетона.
Във
връзка
с
това възниква необ-
ходимостта
от
измерване
на
температурата
на
въздуха,
водата,
терена
и
на
материала,
от
който
е
изградено съоръжението. Тези измервания
са
необходими
и във
връзка
с
установяването
на
термичния баланс
на
водохранилищата,
когато водата
от тях ще се
използува
за
напояване
и
водоснабдяване.
Прякото измерване
на
температурата
е
възможно
при
осигурен
достъп
до
мерното място
и се
извършва
с
живачен
термометър,
който
реагира сравнително
бързо
на
нейните
изменения.
По
тази при-
чина
при
определяне
на
температурата
на
водата
в
течения
с
малка
дълбочина
се
използува
загребващият
термометър,
при
който
към
живачния
резервоар
е
прикрепен
достатъчно голям съд, загребващ
вода
от
течението.
По
този
начин
термометърът
се
намира достатъчно
дълго
време
при
температурата
на
водното течение,
за да
може
да се
направи
верен отчет. Подобни затруднения
се
срещат
и при
определяне
на
температурата
на
водата
в
дълбоки водохранилища
на
определена
дълбочина
под
повърхността.
За
целта
е
конструиран
обръщаем
живачен
термометър,
който
се
обръща,
преди
да се
изтегли
на-
горе.
При
това живачният
стълб
се
прекъсва
при
едно стеснение
на
капилярната
тръбичка
и
отчетът
се
запазва въпреки преминаването
на
уреда през водни
пластове
с
различна температура.
За
същата
цел се
използува
и
инертният
термометър,
който
се
получава
от
обик-
новения
чрез топлинна изолация
на
живачния резервоар. Вследствие
на
това
уредът
става инертен
към
въздействието
на
околната
среда,
т. е.
необходимо
е
по-дълго време, докато възприеме промяната
на
темпе-
ратурата. Приложение
в
хидротехниката
има и
биметалният
термо-
метър,
съставен
от
двуслойна
пластинка
от
метали
с
голяма разлика
на
температурното
разширение.
При
изменение
на
температурата биме-
талната
пластинка
се
деформира
и
предава
движението
си на
стрелка,
чрез
която
се
отчита
по
кръгова скала.
Голямо
приложение
в
хидротехниката
при
измерване
на
температу-
рата
на
недостъпни мерни места намират дистанционните термометри,
които
се
основават
на
електросъпротивителния
и
струнно-индукционния
принцип.
Електросъпротивителният термометър
е
изграден
върху
свойството
на
проводниците
да
променят своето електрическо съпротивление
с
температурата. Предавателният
уред
се
състои
от
метална макара,
върху
която
е
навит бифилярно изолиран меден проводник (фиг.
7).
Двата
края
на
проводника
се
извеждат чрез гумиран кабел
и
целият
уред
се
полага
във
водоплътен метален капсул. Изменението
на
съпро-
тивлението
на
предавателния
уред
се
определя чрез Уитстоновия мост
31
(т. 7), а
съответствуващата температура
—
чрез тарировъчната крива
(фиг.
3).
При
струнно-индукционните термометри предавателният
уред
(фиг.
8)
съдържа
две
основни
части
—
струна
и
електромагнит.
Струната,^
Фиг.
7.
Електросъпротивителен
термометър
/
—
изолирано метално ядро
; 2 —
намотки
от
изолиран проводник
; 3 —
изолатор
за
свързване
на
кабела
; 4
—-
кабел
; 5 —
метална обвивка
на
предавателния
уред
; 6 —
пълнежна маса
; 7 — тел за
издърпване
на
предавателния
уред
при
измерване
на
температурата
в
тръби
; 8, 9 и 10 —
изолирани
^-проводници
на
кабела
-80
Фиг.
8.
Струнно-индукционен
термометър
/
—
струна
; 2 —
муфа
за
закотвяне
на
струната
; 3 —
електромагнит
; 4 —
кабел
; 5 —
метален
ци-
лищричен
блок, който
се
деформира само
от
външната температура
; 6 —
месингова обвивка
монтирана
така,
че
нейната
деформация
да е
резултат само
от
температур-
ните
изменения
на
околната
среда.
Честотата
на
приведената посредством
електромагнита
в
затихващи колебания струна
се
установява
в
приема-
телната станция
(т. 7), а
размерът
на
температурата
— от
съответната
графична
връзка
между честотата
и
температурата.
Тарировъчните
криви
за
дистанционните
термометри
се
съставят
и
проверяват, като предавателният
уред
се
постави
в съд с
вода, която
постепенно
се
загрява. Температурата
на
водата
се
измерва
с
прецизен
живачен
термометър,
като едновременно
с
това чрез приемателната
станция
се
отчита съответствуващото
й
съпротивление, респективно
че-
стотата
на
струната.
По
този
начин
се
проверява едновременно
и
водо-
плътността
на
предавателния
уред.
9.
ИЗМЕРВАНЕ
НА
ДЕФОРМАЦИИ
Деформациите
на
едно съоръжение
са
основните изменения, възприемани
от
нашите сетива,
от
които може
да се
съди
за
работата
му
като
ин-
женерна
конструкция.
От
тях, като
се
приложат законите
на
строител-
ната
статика, може
по
обратен
път да се
определят факторите,
32
които
ги
предизвикват.
По
тази
причина
измерването
на
деформациите
е
една основна дейност
при
контролирането
на
сигурността
на
всички
инженерни
съоръжения.
Деформациите имат векторен характер
и се
определят
от
посока
и
от три
компоненти
в
пространствената координатна система.
Те
могат
да се
проявяват
под
формата
на
отместване—-линейни
де-
формации,
и
завъртане
—
ъглови
деформации.
Деформациите
на
съоръжението като цяло могат
да се
нарекат
външни.
Те
представляват сумарния резултат
от
деформациите
на
всяка
негова точка,
от
неговите вътрешни
деформации.
За да
се
определи напълно работата
на
едно съоръжение, трябва
да
са
известни както неговите външни, така
и
неговите вътрешни дефор-
мации.
А.
Измерване
на
външни деформации
-/^
Размерът
на
външните деформации
е
нормално
незабележим
за
човеш-
кото
око.
По
тази
причина
тези
изменения
могат
да се
определят
само
с
помощта
на
прецизни уреди.
а.
Измерване
на
линейни
деформации
Най-простите
уреди
за
измерване
на
линейни
деформации
са
микро-
метрите.
Те се
използуват
за
измерване
на
дължини
и са
изградени
на
механичен
принцип.
Най-често употребяваните уреди
от
този
тип са
обикновеният
шублер
(фиг.
9),
микрометричният
винт
и
Фиг.
9.
Обикновен шублер
1
—
стоманен
мащаб
; 2 —
плъзгам
; 3 —
нониусно
деление
; 4 —
стоманена
мар-
ка
; 5 —
цименто-пясъчен
разтвор
;
6 —
бетон
на
съоръжението
часовниковият
микрометър
(фиг. 10),
с
които
може
да се по-
стигне
точност
в
измерването съответно
до
1/10, 1/100
и
1/1000
от
милиметъра.
С
изключение
на
обикновения
шублер,
микрометрите
не са
удобни
за
самостоятелно използуване
в
хидротехниката. Най-често
те се
комби-
нират
с
подходящи механични системи
и под
формата
на д е ф о р-
метри
служат
за
прецизно измерване
на
локални въшни деформации
З
Експлоатация
на
водносиловите системи
33
Фиг.
10.
Часовников микрометър
/
—
щифт
; 2 —
циферблат
за
целите
мили-
метри
; 3 —
циферблат
за
части
от
милиметъ-
ра
;
4 —
винт
за
регулиране
на
нулевото
по-
ложение
на
стрелките
Фиг.
11.
Принципна
схема
за
измерва-
не
с
деформетър
1 —
измерителни марки
; 2 —
микрометър
по
съоръженията.
Принципно
всички
деформетри
измерват промяната
в
разстоянието между
две
твърдо
фиксирани точки
върху
съоръже-
нието
(фиг. 11).
За
целта
при
бетонни
и
стоманобетонни съоръжения
се
забетонират специално оформени метални марки (фиг.
12) на
строго
определено
разстояние, равно
на
номиналната
измервателна дължина
на
уреда, която
се
движи между
20 и
2000
тт.
Измереното
с
дефор-
метъра разстояние
винаги
се
отнася
към
дължината
на
еталонна
мярка,
така
че
търсената
линейна
деформация
се
получава като раз-
34
Фиг.
12.
марките
1
—
бетон
жението
;
ръждаема
сообра^сн
сфера
; 4
разтнср
;
пачка
Оформяване
на
на
деформетъра
но
тяло
на
съоръ-
2 —
щифт
от не-
стомана
; 3 —
кону-
нарез,
респективно
—
цименто-пясъчен
5 —
месингова
ка-
с
винтов
нарез
Фиг.
13.
Винтов
дефор-
метър
I
_
микрометричен
винт
; 2 —
овална
тръба
от лек
метал
;
З
—
метален термометър
; 4 —
марки
от
хромирана стомана
;
5
—
лост
за
притискане
на
урела
към
марката
; 6 —
спи-
рална
пружина
; 7 —
стомане-
на
плочка
с
вдлъбнатина
; 8 —
стомйнена
плочка
с
цилиндри-
чен
улей
; 9 —
либела
Фиг.
14.
Деформетър
ла
МЬНетоге
1
--
надлъжни
рамена
от
[-профил
; 2
стоманени
остриета
; 3 —
пружинираши
пластинки
;
4 —
палец
; 5 —
часовников
микрометър
с
деле-
ния
до
1/100.)
от
ми/шметъра
лика
от
двете
измервания. Еталонната мярка
има
дължина, равна
на
номиналната
измервателна дължина
на
деформетъра,
и се
изработва
обикновено
от
метал
с
еднакъв коефициент
на
температурно разшире-
ние,
както материалът
на
измерваното съоръжение.
По
този
начин
може
да се
отстрани влиянието
на
температурата върху измерените деформа-
ции,
тъй
като
еталонната мярка
и
съоръжението
се
разширяват еднакво
под
нейното
въздействие.
В
измервателната техника
са
известни голям брой различни конст-
рукции
деформетри, всяка една
от
които
е
подходяща
за
определен
случай.
Винтовият
деформетър
(фиг.
13)
измерва
линейните
де-
формации
с
помощта
на
микрометричен винт,
прикрепен
към
специално
оформена
овална
тръба,
температурата
на
която
се
отчита
в
момента
на
измерването
от
вградените
в нея два
метални термометъра.
При
деформетъра
на
АУМИетоге
(фиг.
14)
линейните
деформации
на
измер-
вателната
дължина между
двете
марки
се
предават
върху
часовников
микрометър
от
една
пружинираща
система
от
инварни
профили.
Движението
на
работните
и
разширителните фуги
при
хидротехни-
ческите
съоръжения
дава
ценни
указания
за
работата
на
инженерната
конструкция.
Измерването
на
тези движения
при
по-малки
ширини
на
35
фугите може
да
става
с
всички изброени дотук деформетри,
а
също
така
и с
обикновения шублер.
При
по-широки фуги, каквито
се__сре-
щат при
язовирните стени, тези уреди
не са
удобни. Специално
за то-
зи
случай
е
конструиран деформетър,
наречен
фугомер
(фиг. 15),
при
Фиг.
15.
Фугсмер
/
—
метална марка
с
конусообразна вдлъбнатина
; 2 —
метална марка
с
гладка челна повърхност
;
З
—
тръба
от лек
метал
; 4 —
часовников микрометър
;
5
—-
цилиндрична
ос ; 6 —
пръстеновидни
вдлъбнатини
за
променяне дължината
на
фугомера
; 7 —
гайка
за
притягане
на
цилиндричната
ос
;
8 —
лостчета
за
притягане
и
освобождаване
щифта
на
часовниковия микрометър
който
към
тръба
от лек
метал
е
прикрепен часовников микрометър.
Измервателната дължина
на
фугомерите
е
различна
в
зависимост
от
ширината
на
фугите.
б.
Измерване
на
сгъването
Сгъването
на
една строителна конструкция като цяло
се
предизвиква
главно
от
огъвателните моменти
и от
неравномерните
обемни деформа-
ции
вследствие
на
съсъхване, набъбване
и
температурни колебания.
Като
се
познава размерът
на
огъването, може
по
обратен
път да се
определи участието
на
тези фактори
във
външните
линейни
деформа-
ции
на
съоръжението.
Пълна представа
за
огъването
на
една строителна конструкция
може
да се
получи
от
нейната огъвателна линия.
Тя се
определя
ед-
нозначно
от
координатите
и
и у
(фиг.
16) на
всяка
нейна
точка, отнесе-
ни
към
правоъгълна координатна система
с
начало
в
подпдрата
на
кон-
струкцията.
Ако се
приеме оста
у да
съвпада
с
оста
на
недеформира-
ното
съоръжение, координатата
и ще
представлява отместването
му
вследствие
на
огъването. Това отместване може
да се
определи чрез
линейно
измерване
или
чрез установяване
на
наклона
на
тангентата
към
огъвателната
линия.
Най-разпространен
е
първият
начин,
при
кой-
то се
измерват
или
отклоненията
й
при
определено разстояние
у
у
иди
36
стрелката
на
огъвателната
линия
V за
определен участък
с
дължина
/.
До
същия резултат може
да се
стигне
и
чрез последователно устано-
вяване
на
отклоненията
Да
за
определени интервали
Ду. В
такъв случай
общото
отклонение
и
п
на
разстояние
у
п
ще се
получи
от
равенството
(4)
Стрелката
на
огъвателната линия
се
измерва
с
уреди,
наречени
флексимет-
р
и.
Принципно
уредът
се
състои
от
устойчив
на
огъване метален
прът,
който
завършва
в
двата
си
края
с по
едно вер-
тикално
острие, стъпващо
в
забетонирани
в
съоръжението метални марки
на
раз-
стояние
/
(фиг.
17).
В
средата
на
метал-
ния
прът
е
прикрепен часовников микро-
метър, щифтът
на
който
при
нулево поло-
жение
се
намира
на
една права
с
върхо-
вете
на
двете остриета
в
краищата
на
флексиметъра.
С
микрометъра
се
измерва
разстоянието
до
трета метална марка
в
съоръжението, представляващо стрелката
на
огъвателната
линия
V
между крайните
опорни
точки
на
уреда.
Ако
инерционният
Фиг.
16.
Определяне
на
огъвателната
линия
Фиг.
17.
Принципна
схема
на
флекси-
метър
1
—
метален
прът
; 2 —
острие
; 3 —
часов-
ников
микрометър
; 4 —
либела
за
хорнзонти-
ране
на
уреда
н
напречна
посока
; 5, 6 и 7
марки,
забетонирани
в
съоръжението
момент
на
съоръжението
се
означи
с У, а
еластичният модул
на
мате-
риала,
от
който
е
изградено
то,
с Е,
огъващият момент, предизвикващ
огъване
със
стрелка
V,
ще се
получи
от
зависимостта
,.
8Ши
гхт
1
Мж
—р—
[N171].
(5)
Установяването
на
огъвателната
линия
чрез последователно измер-
ване
на
отклоненията
Д#
по
интервали
се
извършва
с
уреди,
наречени
37
инклинатори.
В
принципна
форма
те се
състоят
от
метален
прът,
който
се
опира
в
долния
и
горния
си
край
на
марки, забетонирани
във
вертикална
стена
на
съоръжението (фиг. 18).
С
помощта
на
прикрепена
към
уреда
прецизна^либела
прътът
се
поставя
във
вертикално положе-
Фиг.
18.
Инклинатор
на
/
—
тръба
от лек
метал
;
-2
—
центрирно
-устройство
с две
симетрично разположени сач-
ми;
3 —
марки
от
неръждаема
стомана
; 4 —
конусообразен
улей
за
центриране
на
инкли-
натора
; 5 —
закалена сачма
;
6
—
либела
; 7 —
винт
за ре-
гулиране наклона
на
инклина-
тора
; 8 —
лост;
9 —
пружина;
10
—
щифт
;
//
—
ластик
за
прикрепяне
на
уреда
към
ку-
ките
12
;
13 —
часовников
ми-
крометър
; 14 и 15
--
огле-
дала
;
16 —
топлоизолирана
ръкохватка
ние,
при
което чрез часовников микрометър
се
измерва хоризонталното
отклонение
Д#
в
горния край
на
инклинатора.
При
разполагане
на
марки-
те
през равни разстояния
/
може
по
уравн.
(4) да се
определи
огъва-
телната линия
на
съоръжението.
Трябва
да се
спомене,
че
работата
с
флексиметрите
и
инклинато-
рите
е
трудоемка
и е
свързана
с
увеличаване
на
размера
на
грешките
поради многократното измерване
на
къси отсечки.
Огъвателната
линия
на
високи съоръжения, като язовирни стени,
водовземни, водни
и
други кули, комини
и
пр.,
се
установява най-удоб-
38
но
чрез непосредствено измерване
на
координатите
и
посредством
отвее.
Уредът
(фиг.
19) се
състои
от
тънък стоманен тел, закачен
в
най-високата
точка
на
съоръжението
и
затежен
в
долния
си
край
с
тежест,
потопена
в съд с
минерално
масло,
за да се
избегне нежела-
Фиг.
19.
Огвесиране
1 —
стоманен
тел ; 2 —
точка
на
окачване
; 3 — те-
жесг
в съд с
минерално масло
; 4 —
недеформирана
ос на
съоръжението
; 5
—-
деформирана
ос на
съоръ-
жението
;
6'
—
мерно място
с
уред,
о
феделящ
де-
формациите
;
8—у
--
координатна система
през
точ-
ката
на
окачване
; V, $ —
нертикални
и
хоризонтал-
ни
деформации
на
съоръжението
У
о У
телното разлюляване
на
отвеса.
По
отношение
на
така образуваната
постоянна
вертикална права
в
пространството
се
определят хоризонтал-
ните,
а в
някои случаи
и
вертикалните деформации
на
характерни точ-
ки
от
съоръжението, като
за
целта
в тях се
монтират специални
уреди.
Ако
през точката
на
окачването
на
отвеса
се
положи координатна
система
5
0
—у
0
(фиг. 19), като оста
у
0
минава
по
стоманения тел, въз-
можни
са два
пътя
за
определяне
на
координатите
з
п
и
у
п
на
огъвател-
ната
линия
от
гледна точка
на
измервателната техника.
При
първия
начин
(фиг.
19) се
измерва вертикалното разстояние
у
п
от
точката
на
окачване
и
хоризонталното отместване
з'
п
на
съоръже-
нието
от
отвеса.
Тогава хоризонталната деформация
на
съоръжението
з
п
по
отношение
на
недеформираната
му ос и
вертикалната деформа-
ция
Дг/я
по
отношение
на
първоначалното положение
на
окачването
могат
да се
получат
от
равенствата
^
-_-~
$
^
'
Д<^/
—-
1/°
1/
(())
където
з
0
е
максималното хоризонтално отклонение,
а
у°
п
—
първона-
чалното разстояние
на
маркирана
върху
тела
точка
п,
отнесени
към
точката
на
окачването.
За да се
определи огъвателната
линия
на
съо-
ръжението,
необходимо
е да се
монтира измервателен
уред
на
всич-
ки
нива,
при
които трябва
да се
установи отклонението
з
п
.
Когато
се
измерва
и
вертикалната деформация
Дг^,
отвесът
трябва
да се из-
пълни
от
инварен тел,
за да се
избегне влиянието
на
температурните
промени.
39
При
втория
начин
хоризонталното отклонение
$
п
на
огъвателната
линия
по
отношение
на
недеформираната
ос на
съоръжението
се
измер-
ва,
като
се
мести точката
на
окачването
(фиг. 20).
Практически това
се
постига, като
се
прищипва
телът
на
отвеса
в
определените
за
измер-
Фиг.
20.
Отвесиране
с
прищипване
У
—
стоманен
тел ; 2 —
точка
на
окачване
; 3 —
тежест;
4 —
недеформирана
ос на
съоръжението
;
5 —
деформирана
ос на
съоръжението
; 6 —
уред
за
измерване
на
отклонението
;
^—у
—
координатна
система
през точката
на
окачването
ване
точки
с
помощта
на
специални
приспособления.
По
този
начин
измерването
се
извършва само
в
най-долната точка
на
отвеса,
при
кое-
то се
получават направо отклоненията
по
отношение
на
недеформи-
раното
съоръжение. Отвесирането чрез
прищипване
има
редица предим-
ства
—
един
уред
за
измерване
на
отклоненията, по-малка трудоемкост
на
измерванията, използуване
на
по-малко квалифицирани наблюдатели
и
пр. В
замяна
на
това обаче
при
него
не
могат
да се
измерват
вертикалните
деформации. Трябва обаче
да се
обърне
внимание,
че и
при
двата
начина
на
измерване получените резултати
са
относителни,
тъй
като
са
определени спрямо точката
на
окачването
на
отвеса, която
от
своя страна може
да
променя
положението
си в
пространството.
За
отчитане
на
отклоненията
при
отвесирането
се
използуват
две
групи уреди
—
едните
се
допират
до
отвеса,
а
другите
не. В
зависи-
мост
от
това
е
размерът
на
тежестта
и
дебелината
на
тела.
При
изпол-
зуването
на
уредите
от
първа група
тежестта
се
движи
от
200—250
Ь§,
а
дебелината
на
тела
—
до
2,5тт,
докато
при
вторите
е
достатъчна
тежестта
10—20
Ь§
и
диаметърът
на
тела
0,5 тт.
Уредите, които допират отвеса
при
измерването,
са
изградени
върху
механичен
принцип.
Най-съвършеният
от тях е
коордиме-
търът
(фиг. 21).
Основната
му
съставна част
са две
стрелки
Ь
1у
Ь
2
които
опират
до
отвеса
N и в
единия
си
край
се
въртят
около
две
40