BGK-4675型振弦式靜力水準(zhǔn)儀安裝使用手冊(REV.D)

1、.BGK-4675型靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)安裝使用手冊（REV.D）*;BGK-4675型精密靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)目 錄1.測量原理22.安裝23.讀數(shù)94.計算95.溫度變化影響106.檢查與維護107.故障排除11附錄A-半導(dǎo)體溫度計溫度推導(dǎo)公式12附錄B-關(guān)于干燥管氣球的使用131. 測量原理BGK-4675靜力水準(zhǔn)是一種精密液位測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計用于測量多個測點的相對沉降。在使用中，一系列的傳感器容器使用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由一精密振弦式傳感器測得。傳感器下掛有一個浮筒，當(dāng)容器液位發(fā)生變化時，浮筒所受到的浮力即被傳感器感應(yīng)。 圖1 BGK-4675型靜力水準(zhǔn)組成示意圖在多點系統(tǒng)中，所有傳感器的垂

2、直位移均是相對于其中任意一點（這一點又叫基準(zhǔn)點或參照點）的變化，該點的垂直位移應(yīng)是相對穩(wěn)定的或者是可用其它人工觀測手段來確定，以便能精確計算靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)各測點的沉降變化。此外，還可通過每臺儀器上的液位觀察管來粗略查看水位的變化。2. 安裝在準(zhǔn)備安裝傳感器之前，必須先閱讀下述安裝指導(dǎo)，并且要完全清楚。因為該傳感器是很精密的，在裝配時必須相當(dāng)小心。2.1 儀器安裝常用工具及材料：5mm內(nèi)六角扳手鋼絲鉗150mm200mm活扳手剪刀剝線鉗（35W100W）電烙鐵壁紙刀焊錫絲 及松香10mm（ES-3，帶熱熔膠）與2mm熱縮套管500W1500W熱風(fēng)槍(塑料焊槍)數(shù)字萬用表M12或M14膨脹螺栓或錨栓

3、300mm400mm水平尺防水標(biāo)簽紙、透明膠布、絕緣膠布、油性記號筆2.2 傳感器部件及結(jié)構(gòu)示意圖圖2 BGK-4675靜力水準(zhǔn)傳感器裝配示意圖該系統(tǒng)在運送到用戶手中時，基于設(shè)備安全原因，振弦傳感器部分已裝入傳感器保護筒內(nèi)，傳感器保護筒和儲液筒已用螺栓固定在一起，傳感器主體與浮筒單獨包裝。傳感器主體與浮筒上印有編號，注意浮筒必須與傳感器配套使用。傳感器通氣管三通上裝有塑膠蓋帽，其目的是避免潮氣進入傳感器內(nèi)部，開箱檢驗時可拆下橡膠套，檢查結(jié)束后恢復(fù)再運至現(xiàn)場安裝。每一套靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)中（一條監(jiān)測管線）配備一支帶有干燥管的傳感器和一只傳感器通氣管與容器通氣管已經(jīng)聯(lián)好的傳感器。帶有干燥管的傳感器可做為

4、系統(tǒng)的第一個測點（或基準(zhǔn)點），傳感器通氣管和儲液筒通氣管已經(jīng)連接在一起的可定為系統(tǒng)的最后一個測點（也可作為基準(zhǔn)點）。安裝系統(tǒng)前需注意區(qū)分。（通常帶有干燥管的傳感器安裝于便于檢查的一端，以便定期檢查干燥劑工作情況，適時更換。）設(shè)備到達(dá)戶手中后，需及時進行開箱檢驗。步驟如下（參照圖2）：將傳感器與浮筒取出，傳感器放置于平整地面或桌面上（嚴(yán)防傳感器傾倒），先用扳手松開并分離液位觀察管彎頭（上）的液位觀察管。然后用內(nèi)六角扳手將頂蓋固定螺絲（共3條）拆下，將傳感器保護筒部分與儲液容器（以下簡稱容器）分離，找出與傳感器編號一致的浮筒。去除浮筒外的保護包裝，將浮筒掛鉤掛在傳感器掛鉤上，握住傳感器保護筒部分，

5、將浮筒放入容器內(nèi)（動作應(yīng)小心輕緩）。靜置幾分鐘后，將傳感器電纜接入BGK408或GK403讀數(shù)儀，使用B檔測量讀數(shù)，讀數(shù)應(yīng)在900011000之間，掛鉤松弛狀態(tài)下通常沒有讀數(shù)。如有異常情況，請及時與廠家咨詢解決。開箱檢驗工作結(jié)束后，按照相反的順序?qū)鞲衅髋c浮筒分開，恢復(fù)至原有包裝狀態(tài)并妥善保管。2.3 現(xiàn)場安裝 圖3 BGK-4675靜力水準(zhǔn)現(xiàn)場安裝圖片圖4 BGK-4675靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)現(xiàn)場安裝布置示意圖現(xiàn)場安裝前，儀器安裝點位需進行高程測量，以便使一套監(jiān)測系統(tǒng)的各測點傳感器能安裝在同一高程。從儀器設(shè)備中分清首、末測點，制定安裝計劃，確定基準(zhǔn)測點。確定進行灌液的測點（通常選擇首端或末端測點）2

6、.3.1 容器（儲液筒）安裝固定儀器配套的“L”形鋼板一面有2個孔，用于固定于結(jié)構(gòu)面；另一面有7個孔，中間3個孔用于固定容器，外圍4個孔用于在支墩上安裝。首先將“L”形鋼板用膨脹螺栓或錨栓穩(wěn)固固定于監(jiān)測結(jié)構(gòu)面或監(jiān)測支墩上。盡量保證傳感器安裝面處于水平狀態(tài)，以便于后期安裝。用配套的螺紋支撐桿將傳感器安裝于“L”形鋼板上，使用水平尺測量、調(diào)整容器，使平面水平、立面垂直，調(diào)平后用活扳手將螺紋支撐桿的螺母擰緊（通過調(diào)節(jié)螺紋支撐桿可對傳感器安裝高程進行小幅度調(diào)整）。容器底座（支架）的固定方式有如下幾種，其中支墩安裝方式應(yīng)預(yù)埋螺栓 圖5 靜力水準(zhǔn)儀底座的幾種固定方式示意圖采用支墩安裝時，預(yù)埋的螺栓應(yīng)選用M

7、1012mm、外露長度不少于100mm的螺桿，螺栓埋設(shè)的間距平面尺寸見圖6所示：圖6 底座固定孔平面尺寸（mm）2.3.2 通液管聯(lián)接、鋪設(shè)測點傳感器安裝、固定工作結(jié)束后，可進行通液管聯(lián)接、鋪設(shè)工作。容器的底部裝有通液管三通，首、末兩端傳感器三通配有絲堵，安裝時注意區(qū)分。根據(jù)需要聯(lián)接的兩個測點間的距離，裁取通液管，應(yīng)該留有一定的富裕量，兩個測點間的通液管安裝好后，管線中間應(yīng)比兩端低，這樣有利于排除空氣。管線鋪設(shè)時，應(yīng)避免打折、扭曲和劃傷。管線必須緊固、可靠連接在三通上，以免漏液。通液管線若需要保護，推薦使用金屬或塑膠線槽，不推薦使用管狀材料保護，以免給檢查維護帶來困難。2.3.3 容器頂蓋拆離

8、各測點通液管聯(lián)接完畢，檢查無誤后，可拆離容器頂蓋，先用活扳手分離液位觀察管彎頭（上）的液位觀察管，用膠布將液位觀察管豎直粘貼、固定在容器外壁上。然后用內(nèi)六角扳手將頂蓋固定螺絲（共3條）拆下，將傳感器保護筒部分與容器分離，放置于測點位置，等到系統(tǒng)充液結(jié)束后進行組裝。2.3.4 系統(tǒng)充液充液前應(yīng)仔細(xì)檢查通液管聯(lián)接情況。確定各個測點通液管均妥善聯(lián)接，首、末測點三通均有絲堵。為避免結(jié)鈣，在系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)充入去氣的純凈水，可通過任意儲液筒對系統(tǒng)充液。如果系統(tǒng)所處的環(huán)境溫度有可能下降到零度以下，應(yīng)在純凈水中加入一定比例的去氣防凍液。對于不需要防凍的地區(qū)，為防止系統(tǒng)液體滋生藻類，建議將待充入的液體內(nèi)添加硫酸銅，添

9、加的比例為0.05%-0.1%。硫酸銅不具有腐蝕性，且具有較好的防腐性能，同時可有效抑制藻類的滋生。液體的去氣方法：液體的去氣非常重要，未經(jīng)去氣的液體在加入到管路中后很容易析出小的氣泡經(jīng)聚集后演變?yōu)榇蟮臍馀荻绊憸y量。液體的去氣方法有兩種，推薦使用真空泵抽氣的方式去氣，即將液體置于密閉的壓力容器中，然后使用真空泵抽氣，抽氣到接近-0.1Mpa（相對于1大氣壓，負(fù)壓大小與容器大小有關(guān)）并保持5分鐘。另一種方法是采取沸煮的方式也可去氣，但沸煮的時間控制在15分鐘左右并放涼后使用。充液前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場容器數(shù)量及通液管長度粗略計算所需溶液體積，以便勻速、連續(xù)進行充液工作，充液時應(yīng)控制速度并使液體沿容器內(nèi)壁

10、流下（直接倒入可能會沖濺出很多氣泡流入通液管，使通液管內(nèi)聚集大量氣泡）。在充液過程中，溶液液面應(yīng)低于正在充液的容器上口45cm，并隨著全部測點充液情況對充液速度進行調(diào)整，最終使溶液液面保持在容器外所帖刻度尺2/51/2位置。如果發(fā)現(xiàn)通液管內(nèi)有氣泡，可敲打通液管，使氣泡隨水流排出。如果通氣管內(nèi)聚集大量氣泡，可能會聚集在三通位置形成氣阻現(xiàn)象而不易排出，此時可用一支較短的注射器連接一段通氣管，從容器底部孔洞伸入三通位置，將存留的氣體吸出。充液過程必須有人巡視各測點液位變化情況（如果測點高程偏差較大，可能會出現(xiàn)最低的容器液面過高而溢出），敲打通液管排除氣泡，檢查系統(tǒng)之間是否存在漏液現(xiàn)象，以便及時處理。

11、系統(tǒng)內(nèi)管線排除氣泡的工作非常重要！若通液管中有氣泡或者是氣栓，將會因氣體或氣泡表面張力作用導(dǎo)致各容器液位難以平衡，最終造成測量誤差或讀數(shù)的嚴(yán)重不穩(wěn)定。同時，管道內(nèi)的殘余氣體將導(dǎo)致系統(tǒng)對溫度變化很敏感，具體表現(xiàn)是溫度變化較大時，讀數(shù)的變化也很大。注意：在環(huán)境溫度較高的環(huán)境或干燥的地區(qū)，為防止容器內(nèi)的水分蒸發(fā)，建議將容器內(nèi)添加不具有揮發(fā)性的硅油，使硅油覆蓋在溶液表面形成油膜以隔絕空氣，從而限制了容器內(nèi)水分的蒸發(fā)。每個容器內(nèi)均須添加等量的硅油，添加量以覆蓋液面，油膜厚度0.20.5mm為宜。添加的硅油應(yīng)使用粘度單位為510厘絲的品種，粘度太大的硅油不利于液面的平衡。檢查管道的密封性能，如果管線、各接

12、頭部位無滲漏現(xiàn)象，可進行下一步操作。2.3.5 懸掛浮筒，組合容器與容器頂蓋將配套用于容器頂蓋的“O”型密封膠圈裝入容器頂蓋預(yù)留的凹槽中，在容器頂蓋與容器接觸面涂抹適量黃油，通過容器頂蓋螺絲孔及液位觀察管彎頭，將容器頂蓋與容器對正。找出與傳感器編號一致的浮筒，去除浮筒外的保護包裝，將浮筒上的污漬擦拭干凈。將浮筒掛鉤掛在傳感器掛鉤上，握住傳感器保護筒部分，將浮筒輕緩放入容器內(nèi)，緩慢壓入容器頂蓋（掛上浮筒后應(yīng)避免浮筒與傳感器部分發(fā)生扭轉(zhuǎn)，操作時動作應(yīng)輕緩，避免損壞傳感器），擰上頂蓋固定螺絲并將液位觀察管恢復(fù)原狀。浮筒懸掛結(jié)束后，可拆除傳感器通氣管三通上的橡膠套，靜置5分鐘，將傳感器電纜接入BGK4

13、08讀數(shù)儀或GK403讀數(shù)儀，使用B檔測量讀數(shù)并記錄。讀數(shù)測量工作結(jié)束后，分析、比較各測點傳感器讀數(shù)，各測點讀數(shù)應(yīng)接近率定表讀數(shù)范圍的中間測值。否則通過對增加或減少容器內(nèi)液體進行全面調(diào)整，如果個別測點讀數(shù)偏差較大，可通過對螺紋支撐桿進行調(diào)整，以便小幅度改變該測點安裝高程。如高程偏差太大，則須重新對此點進行放點安裝。2.3.6 通氣管安裝、鋪設(shè)測量工作結(jié)束，傳感器工作正常，可進行通氣管聯(lián)接、鋪設(shè)工作。容器的中部裝有容器通氣管三通，頂部裝有傳感器通氣管三通。儀器出廠時在傳感器通氣管三通上配有密封橡膠冒，拆除密封橡膠冒后應(yīng)盡快聯(lián)接通氣管，否則需恢復(fù)橡膠冒，以免潮氣進入傳感器內(nèi)部。首、末兩端傳感器三通

14、配有絲堵，安裝時注意區(qū)分。通氣的作用是使所有容器內(nèi)液面以上氣壓以及傳感器內(nèi)部壓力保持一致，整個通氣系統(tǒng)應(yīng)相互連通并僅在一點和大氣連通。根據(jù)需要聯(lián)接的兩個測點間的距離，裁取通液管和通氣管，應(yīng)該留有一定的富裕量。先用配置的通氣管聯(lián)接在傳感器通氣管三通上，再用容器通氣管聯(lián)接容器通氣管三通。松開干燥管一端的螺絲，使其和大氣導(dǎo)通，然后再在干燥管上套一呈自然干癟狀態(tài)且較大的氣球，對其進行保護，有利于延長干燥劑的使用壽命。兩條通氣管安裝完畢后，可與通液管聚攏、綁扎在一起，如圖2所示。管線鋪設(shè)時，應(yīng)避免打折、扭曲和劃傷。管線必須可靠連接在三通上。（通液管、通氣管鋪設(shè)之前可考慮穿50mm PVC管進行保護，但是

15、，穿保護管后，將使灌液、排氣工作難度稍稍增大，需根據(jù)現(xiàn)場需要考慮是否進行。）2.3.7 傳感器電纜焊接加長傳感器出廠時配備3m長電纜，現(xiàn)場儀器安裝好后，需進行焊接加長。焊接前用萬用表測量傳感器芯線間電阻數(shù)值并記錄。其中紅黑芯線電阻通常為180±10W左右；綠白芯線電阻在室溫25時應(yīng)為3kW左右；紅黑線對綠白線以及對屏蔽線（裸線）間電阻應(yīng)>50MW（萬用表測量時應(yīng)為）。焊接前將電纜端部剝除外皮，長度約8cm，露出芯線，在剩余電纜外皮部位用砂布或砂紙打毛，長度約3cm。電纜外面套12mm熱縮套管。用剝線鉗將芯線剝除0.50.8cm芯線外皮，芯線上套2mm熱縮套管。芯線對應(yīng)顏色對接并

16、擰在一起后，用電烙鐵焊錫。焊錫過程應(yīng)避免虛焊并去除毛刺。5根芯線均需焊接，焊接時注意：將各個芯線接頭錯開剪斷；芯線導(dǎo)體剝開后外露長度應(yīng)一致（約10mm），以保證電纜受拉時，各芯線能均勻受力，保持裸露芯線長度大約為68cm左右。焊接結(jié)束后，將2mm熱縮套管推至接頭部位，用熱風(fēng)槍將熱縮套管熱縮于接頭部位。最后將12mm熱縮套管推至電纜接頭部位，用熱風(fēng)槍將熱縮套管熱縮于接頭部位。12mm熱縮套管每端均應(yīng)壓在傳感器電纜外皮3cm左右。使用熱風(fēng)槍吹熱縮套管時應(yīng)控制溫度，必須使熱縮套管內(nèi)部的熱熔膠融化呈透明、流動狀態(tài)，完全充滿接頭內(nèi)部。溫度過高會使芯線外皮熔化，造成芯線短路，也會造成熱縮套管碳化變脆。注意

17、：芯線焊接工作結(jié)束后，必須用讀數(shù)儀進行讀數(shù)測量檢查，并使用萬用表測量各芯線間電纜電阻情況。避免因焊接工作造成接頭部位芯線短路、斷路情況。圖7 電纜熱縮連接示意圖3. 讀數(shù)BGK-4675型靜力水煮魚讀數(shù)時使用BGK-408（或GK-403）讀數(shù)儀的 “B”檔進行讀數(shù),讀數(shù)的單位是“字”或“Digit”。讀數(shù)越大，表示振弦的張力愈大，即懸掛在傳感器上的浮筒所受到的浮力越小，液位愈低。一般情況下，傳感器讀數(shù)通常在600011000字之間。對于一臺工作正常的靜力水準(zhǔn)儀,相對本身而言，當(dāng)讀數(shù)增大時意味著傳容器內(nèi)的水位降低，反之則表面容器內(nèi)的水位升高。對接入系統(tǒng)內(nèi)的多支傳感器中任意一個測點而言，當(dāng)讀數(shù)減

18、小時，表示測點產(chǎn)生沉降，反之表示抬升，本結(jié)論是基于基準(zhǔn)點高程不產(chǎn)生任何變化而定義的。4. 計算系統(tǒng)中任意測點或基準(zhǔn)點容器內(nèi)的水位變化量可按照下式計算： h=(R1R0)×G試中： R1傳感器當(dāng)前讀數(shù)R0傳感器初始讀數(shù)G傳感器系數(shù)，單位：mm/字，通常為正直，由廠家給定；h容器的水位變化量，當(dāng)h0時，水位下降，反之上升；任意測點沉降量的計算原則：X測點沉降量測點容器水位變化量參照點容器水位變化量即： ELx(R1x-R0x)×Gx-(R1Ref-R0Ref)×GRef試中：ELxX測點容器的液位變化,ELx0時表示沉降，ELx0時表示升高;R1xX測點傳感器當(dāng)前讀數(shù)

19、R0xX測點傳感器初始讀數(shù)GxX測點傳感器系數(shù)（由傳感器的率定表上給出其系數(shù)）R0Ref參照點傳感器的初始讀數(shù)R1Ref參照點傳感器的當(dāng)前讀數(shù)GRef 參照點傳感器傳感器系數(shù)5. 溫度變化影響由于靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)安裝在同一環(huán)境中，在正常工作范圍內(nèi)溫度的變化對振弦傳感器本身影響不大。然而，因水溫變化會改變液體的密度和浮力，系統(tǒng)并不是完全不受水溫變化的影響。但是這種影響是非常小的，并且在某種程度上可以通過測量水溫和進行密度校正來計算。水溫及密度曲線如圖2所示。從數(shù)據(jù)顯示來看，在傳感器的正常操作范圍內(nèi)，密度變化非常小。可以用下面的方程式來校正溫度及密度變化：Dh = (R1R0)G/(SG)其中：SG代

20、表在所測量溫度下液體（水）的比重。密度表示單位體積的質(zhì)量，且其取決于溫度和壓力強度。純水的密度見圖8。圖8 純水的密度與溫度、氣壓關(guān)系曲線6. 檢查與維護系統(tǒng)安裝后，應(yīng)定期對干燥劑進行檢查。通常干燥劑為藍(lán)色，吸收水分后，藍(lán)色變淺，最后變成淺粉紅色。當(dāng)干燥劑變?yōu)闇\粉紅色時，應(yīng)及時將干燥劑拆下，更換備用干燥劑，或進行烘干處理。若氣球破損，也應(yīng)及時更換。定期檢查系統(tǒng)是否有漏液情況，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時處理。定期通過頁面觀察管檢查頁面高度，以免頁面過高，液體進入傳感器，造成傳感器損壞，這對沉降變化大的工程尤為重要。也可根據(jù)測量讀數(shù)判斷儀器是否超出量程范圍。如接近量程的極限，應(yīng)及時進行處理。7. 故障排除如果裝

21、置讀數(shù)出問題，應(yīng)采取以下步驟：1檢查線圈電阻，正常情況下線圈電阻是180±10W加上電纜電阻。（標(biāo)準(zhǔn)22號規(guī)格的銅導(dǎo)線電阻：每1000m約50W）a) 如果電阻太大或無窮大，應(yīng)懷疑電纜斷路。b) 如果電阻太低或接近于0，則應(yīng)懷疑是短路。c) 如果電阻正常而任何一個傳感器都沒有讀數(shù)，就該懷疑是讀數(shù)儀有問題，這時應(yīng)向廠家咨詢。d) 如果所有的電阻都正常僅其中一個傳感器沒有讀數(shù)，就應(yīng)懷疑傳感器有問題，這時也應(yīng)向廠家咨詢。2. 如果發(fā)現(xiàn)電纜是斷路或短路并可接近，可按推薦的步驟重新連接。3. 讀數(shù)誤差大或者讀數(shù)不穩(wěn)定，或隨溫度變化出現(xiàn)較大的變化，應(yīng)仔細(xì)檢查通液管中是否有氣泡，若有氣泡必須排除。

22、氣泡是導(dǎo)致讀數(shù)不穩(wěn)定或產(chǎn)生誤差最主要的原因。4.若容器安裝傾斜，導(dǎo)致浮筒與容器內(nèi)部接觸，讀數(shù)也將會產(chǎn)生較大誤差，甚至沒有讀數(shù)。附錄A-半導(dǎo)體溫度計溫度推導(dǎo)公式半導(dǎo)體溫度計類型：YSI 44005,Dale1C3001-B3,Alpha13A3001-B3電阻轉(zhuǎn)化為溫度的公式：公式 半導(dǎo)體溫度計阻值-溫度換算關(guān)系這里：T攝氏溫度LnR =阻值的自然對數(shù)A=1.1051×10-3（在-50至+150范圍內(nèi)計算有效）B=2.369×10-4C=1.019×10-7電阻()溫度電阻()溫度電阻()溫度電阻()溫度電阻()溫度201.1K-5016.60K-10241730

23、525.470153.2110187.3K-4915.72K-9231731507.871149.0111174.5K-4814.90K-8222132490.972145.0112162.7K-4714.12K-7213033474.773141.1113151.7K-4613.39K-6204234459.074137.2114141.6K-4512.70K-5195935444.075133.6115132.2K-4412.05K-4188036429.576130.0116123.5K-4311.44K-3180537415.677126.5117115.4K-4210.86K-217

24、3338402.278123.2118107.9K-4110.31K-1166439389.379119.9119101.0K-4097960159840376.980116.812094.48K-3993101153541364.981113.812188.46K-3888512147542353.482110.812282.87K-3784173141843342.283107.912377.66K-3680064136344331.584105.212472.81K-3576185131045321.285102.512568.30K-3472526126046311.38699.912

25、664.09K-3369057121247301.78797.312760.17K-3265768116748292.48894.912856.51K-3162659112349283.58992.512953.10K-30597110108150274.99090.213049.91K-29569211104051266.69187.913146.94K-28542712100252258.69285.713244.16K-27517713965.053250.99383.613341.56K-26493914929.654243.49481.613439.13K-25471415895.855236.29579.613536.86K-24450016863.356229.39677.613634.73K-23429717832.257222.69775.813732.74K-22410518802.358216.19873.913830.87K-213922197