用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测装置及运行方法

1.本发明属于自动检测技术领域，具体涉及一种用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测的装置及使用方法，完成水电站叠梁门在下放至水闸的过程中是否出现卡阻的检测。


背景技术：

2.水电站进水口分层取水结构已成为水电生态友好实践的重要组成部分，其投资相对较小，对库水位变化适应性强，运行操作灵活，叠梁门分层取水广泛应用于大型电站进口设计。现有技术中，水电站进水口分层取水主要是采用门式起重机起吊叠梁门的方式实现的。
3.目前，水电站门机大多采用液压抓梁，当抓梁没入水中后，如何确保在水下时叠梁门完全下放至门闸，所以叠梁门在水下的实时状态就成为了实现分层取水中不可或缺的一部分。然而，抓梁在水下10多米至100多米的环境下工作，工况复杂，各种不确定因素例如碎枝、腐叶以及一些生活垃圾和淤泥等可能使叠梁门在水下下放至水闸的过程出现卡阻，影响力闸门启闭的效率，从而增加了水电站生态调水的工作难度。


技术实现要素：

4.本发明目的是解决上述背景技术的不足，设计一种用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测的装置及使用方法，本发明的特征在于所述的张力传感器组件测定张力大小，倾角传感器组件测定倾角角度，距离传感器测定下放距离，及时判定是否出现卡阻，以及卡阻出现的位置，面对水下情况复杂、不确定性大的环境，实现实时监测叠梁门在水下下放至门闸过程中叠梁门的状态。
5.为了实现上述技术效果，本发明提供了如下方案：用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测装置，它包括由网络层和应用层组成的故障诊断模块；
6.还包括采集子系统，所述采集子系统包括用于检测张力的张力传感器组件、用于检测倾角的倾角传感器组件和用于检测距离的距离传感器；
7.所述网络层接收采集子系统所采集到的相关数据，数据经过处理后发送到应用层，所述应用层进行逻辑判断，若出现卡阻则发出报警信号。
8.所述张力传感器组件包括左侧张力传感器和右侧张力传感器；所述左侧张力传感器安装在卷筒左侧出口处，用于监测卷筒左侧出口处绳子的张力大小，来判定叠梁门左侧是否发生卡阻；所述右侧张力传感器安装在卷筒右侧出口处，用于监测卷筒右侧出口处绳子的张力大小，来判定叠梁门是否发生卡阻。
9.所述倾角传感器组件包括左侧倾角传感器和右侧倾角传感器，所述左侧倾角传感器安装在抓梁左侧与绳子的连接处，用于监测抓梁左侧的倾角大小，来判定叠梁门左侧是否发生卡阻；所述右侧倾角传感器安装在抓梁右侧与绳子的连接处，用于监测抓梁右侧的倾角大小，来判定叠梁门是否发生卡阻。
10.所述距离传感器组件包括左侧距离传感器和右侧距离传感器，所述的左侧距离传
感器安装在小车底部的左侧，用于监测叠梁门左侧在水下的下放距离，来判定叠梁门左侧是否发生卡阻；所述的右侧距离传感器安装在小车底部的右侧，用于监测叠梁门右侧在水下的下放距离，来判定叠梁门是否发生卡阻。
11.用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测装置的运行方法，包括以下步骤：
12.步骤一：若在叠梁门在水下下放至门闸的过程中，左侧张力传感器测得的张力f
l
大于右侧张力传感器测得的张力fr，即f
l
＞fr；左侧倾角传感器测得的角度θ
l
大于右侧倾角传感器测得的倾角θr，即θ
l
＞θr；左侧距离传感器测得的距离x
l
大于右侧距离传感器测得的距离xr，即x
l
＞xr，即可确定此时叠梁门发生卡阻，应用层发出报警信号，工作人员下水清理卡阻异物，继续将叠梁门下放至门闸；
13.步骤二：若在叠梁门在水下下放至门闸的过程中，左侧张力传感器测得的张力f
l
小于右侧张力传感器测得的张力fr，即f
l
＜fr；左侧倾角传感器测得的角度θ
l
小于右侧倾角传感器测得的倾角θr，即θ
l
＜θr；左侧距离传感器测得的距离x
l
小于右侧距离传感器测得的距离xr，即x
l
＜xr，即可确定此时叠梁门发生卡阻，应用层发出报警信号，工作人员下水清理卡阻异物，继续将叠梁门下放至门闸；
14.步骤三：若在叠梁门在水下下放至门闸的过程中，左侧张力传感器测得的张力f
l
等于右侧张力传感器测得的张力fr，即f
l
＝fr；左侧倾角传感器测得的角度θ
l
等于右侧倾角传感器测得的倾角θr，即θ
l
＝θr；左侧距离传感器测得的距离x
l
等于右侧距离传感器测得的距离xr，即x
l
＝xr，但此时叠梁门的位置并不处在最大位置x
max
时，即x
l
＝xr≠x
max
，即可确定此时叠梁门发生卡阻，且两侧卡阻所处位置一致，应用层发出报警信号，工作人员下水清理卡阻异物，继续将叠梁门下放至门闸；
15.步骤四：若在叠梁门在水下下放至门闸的过程中，左侧张力传感器测得的张力f
l
等于右侧张力传感器测得的张力fr，即f
l
＝fr；左侧倾角传感器测得的角度θ
l
等于右侧倾角传感器测得的倾角θr，即θ
l
＝θr；左侧距离传感器测得的距离x
l
等于右侧距离传感器测得的距离xr，即x
l
＝xr，当此时叠梁门的位置在最大位置x
max
时，即x
l
＝xr＝x
max
，即可确定此时叠梁门已完全下放至门闸处；
16.步骤五：当步骤四完成之后，提起抓梁，重复步骤二，再次通过张力传感器组件测定张力大小，倾角传感器组件测定倾角角度，距离传感器测定下放距离，完成下一个门闸的叠梁门的水下下放工作；
17.步骤六：通过对叠梁门在水下下放至门闸过程叠梁门状态的实时监测，能够及时判定是否出现卡阻，以及出现卡阻的位置，因此无需人员进入水下跟踪即可实现叠梁门水下卡阻状况的实时监测。
18.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
19.1、通过本发明所述的张力传感器组件测定张力大小，倾角传感器组件测定倾角角度，距离传感器测定下放距离，及时判定是否出现卡阻，以及卡阻出现的位置，面对水下情况复杂、不确定性大的环境，实现实时监测叠梁门在水下下放至门闸过程中叠梁门的状态。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
21.图1为本发明故障诊断模块示意图。
22.图2为本发明叠梁门水下下放过程仅一侧有卡阻示意图一。
23.图3为本发明叠梁门水下下放过程仅一侧有卡阻示意图二。
24.图4为本发明叠梁门水下下放过程两侧均有卡阻且在同一处示意图。
25.图5为本发明叠梁门水下下放过程两侧均有卡阻且在不同处示意图一。
26.图6为本发明叠梁门水下下放过程两侧均有卡阻且在不同处示意图二。
27.图7为本发明故障诊断步骤图。
28.图8为本发明判定卡阻状况步骤图。
29.图中：1.网络层，2.应用层，3.小车，4.右侧距离传感器，5.右侧张力传感器，6.绳子，7.右侧倾角传感器，8.抓梁，9.叠梁门，10.门闸，11.卡阻异物，12.左侧倾角传感器，13.左侧张力传感器，14.卷筒，15.左侧距离传感器。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
31.实施例1：
32.参见图1-8，用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测装置，它包括由网络层1和应用层2组成的故障诊断模块；还包括采集子系统，所述采集子系统包括用于检测张力的张力传感器组件、用于检测倾角的倾角传感器组件和用于检测距离的距离传感器；所述网络层1接收采集子系统所采集到的相关数据，数据经过处理后发送到应用层2，所述应用层2进行逻辑判断，若出现卡阻则发出报警信号。本发明通过网络层1接收故障诊断模块中的采集子系统所采集到的相关数据，数据经过处理后发送到应用层2，所述的应用层2进行逻辑判断，若出现卡阻则发出报警信号。
33.进一步的，所述张力传感器组件包括左侧张力传感器13和右侧张力传感器5；所述左侧张力传感器13安装在卷筒14左侧出口处，用于监测卷筒14左侧出口处绳子的张力大小，来判定叠梁门9左侧是否发生卡阻；所述右侧张力传感器5安装在卷筒14右侧出口处，用于监测卷筒14右侧出口处绳子的张力大小，来判定叠梁门9是否发生卡阻。
34.进一步的，所述倾角传感器组件包括左侧倾角传感器12和右侧倾角传感器7，所述左侧倾角传感器12安装在抓梁8左侧与绳子6的连接处，用于监测抓梁8左侧的倾角大小，来判定叠梁门9左侧是否发生卡阻；所述右侧倾角传感器7安装在抓梁8右侧与绳子6的连接处，用于监测抓梁8右侧的倾角大小，来判定叠梁门9是否发生卡阻。
35.进一步的，所述距离传感器组件包括左侧距离传感器15和右侧距离传感器4，所述的左侧距离传感器15安装在小车3底部的左侧，用于监测叠梁门9左侧在水下的下放距离，来判定叠梁门9左侧是否发生卡阻；所述的右侧距离传感器4安装在小车3底部的右侧，用于监测叠梁门9右侧在水下的下放距离，来判定叠梁门9是否发生卡阻。
36.实施例2：
37.用于水电站叠梁门水下卡阻状况监测装置的运行方法，包括以下步骤：
38.步骤一：若在叠梁门9在水下下放至门闸10的过程中，左侧张力传感器13测得的张力f
l
大于右侧张力传感器5测得的张力fr，即f
l
＞fr；左侧倾角传感器12测得的角度θ
l
大于右侧倾角传感器7测得的倾角θr，即θ
l
＞θr；左侧距离传感器15测得的距离x
l
大于右侧距离传
感器4测得的距离xr，即x
l
＞xr，即可确定此时叠梁门9发生卡阻，应用层2发出报警信号，工作人员下水清理卡阻异物11，继续将叠梁门9下放至门闸10；
39.步骤二：若在叠梁门9在水下下放至门闸10的过程中，左侧张力传感器13测得的张力f
l
小于右侧张力传感器5测得的张力fr，即f
l
＜fr；左侧倾角传感器12测得的角度θ
l
小于右侧倾角传感器7测得的倾角θr，即θ
l
＜θr；左侧距离传感器15测得的距离x
l
小于右侧距离传感器4测得的距离xr，即x
l
＜xr，即可确定此时叠梁门9发生卡阻，应用层2发出报警信号，工作人员下水清理卡阻异物11，继续将叠梁门9下放至门闸10；
40.步骤三：若在叠梁门9在水下下放至门闸10的过程中，左侧张力传感器13测得的张力f
l
等于右侧张力传感器5测得的张力fr，即f
l
＝fr；左侧倾角传感器12测得的角度θ
l
等于右侧倾角传感器7测得的倾角θr，即θ
l
＝θr；左侧距离传感器15测得的距离x
l
等于右侧距离传感器4测得的距离xr，即x
l
＝xr，但此时叠梁门9的位置并不处在最大位置x
max
时，即x
l
＝xr≠x
max
，即可确定此时叠梁门9发生卡阻，且两侧卡阻所处位置一致，应用层2发出报警信号，工作人员下水清理卡阻异物11，继续将叠梁门9下放至门闸10；
41.步骤四：若在叠梁门9在水下下放至门闸10的过程中，左侧张力传感器13测得的张力f
l
等于右侧张力传感器5测得的张力fr，即f
l
＝fr；左侧倾角传感器12测得的角度θ
l
等于右侧倾角传感器7测得的倾角θr，即θ
l
＝θr；左侧距离传感器15测得的距离x
l
等于右侧距离传感器4测得的距离xr，即x
l
＝xr，当此时叠梁门9的位置在最大位置x
max
时，即x
l
＝xr＝x
max
，即可确定此时叠梁门9已完全下放至门闸10处；
42.步骤五：当步骤四完成之后，提起抓梁8，重复步骤二，再次通过张力传感器组件测定张力大小，倾角传感器组件测定倾角角度，距离传感器测定下放距离，完成下一个门闸的叠梁门的水下下放工作；
43.步骤六：通过对叠梁门在水下下放至门闸过程叠梁门状态的实时监测，能够及时判定是否出现卡阻，以及出现卡阻的位置，因此无需人员进入水下跟踪即可实现叠梁门水下卡阻状况的实时监测。