水准仪高差启闭机操作规程.docx
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水准仪高差启闭机操作规程
水准测量
内容：
理解水准测量的基本原理；掌握DS3型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪和电子水准仪的构造及操作方法。
重点：
水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。
难点：
水准仪的检验与校正。
§2.1高程测量（HeightMeasurement）的概念
测量地面上各点高程的工作,称为高程测量。
高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同，分为：
（1）水准测量（leveling）
（2）三角高程测量（trigonometricleveling）
（3）气压高程测量（airpressureleveling）
（4）GPS测量（GPSleveling）
§2.2水准测量原理
一、基本原理
水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。
a——后视读数A——后视点
b——前视读数B——前视点
1、A、B两点间高差：
2、测得两点间高差
后，若已知A点高程
，则可得B点的高程：
。
3、视线高程：
4、转点TP（turningpoint）的概念：
当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。
二、连续水准测量
如图所示，在实际水准测量中，A、B两点间高差较大或相距较远，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。
此时有必要沿A、B的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。
根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到A、B两点间的高差值，有：
h1=a1－b1
h2=a2－b2
……
则：
hAB=h1+h2+……+hn=Σh=Σa－Σb
结论：
A、B两点间的高差
等于后视读数之和减去前视读数之和。
§2.3水准仪和水准尺
一、水准仪（level）
如图所示，由望远镜、水准器和基座三部分组成。
DS3微倾式水准仪 自动安平水准仪
1、望远镜（telescope）——由物镜、目镜和十字丝（上、中、下丝）三部分组成。
2、水准器（bubble）有两种：
圆水准器（circularbubble）——精度低，用于粗略整平；水准管（bubbletube）——精度高，用于精平。
特性：
气泡始终位于高处，气泡在哪处，说明哪处高。
3、基座（tribrach）
二、水准尺（levelingstaff）
水准尺主要有：
单面尺、双面尺和塔尺。
1、尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。
2、双面尺的红面尺底刻划：
一把为4687mm，另一把为4787mm。
三、尺垫（staffplate）
放置在转点上，为防止观测过程中水准尺下沉。
四、水准仪的使用
操作程序：
粗平——瞄准——精平——读数
（一）粗平——调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。
1、方法：
对向转动脚螺旋1、2——使气泡移至1、2方向的中间——转动脚螺旋3，使气泡居中。
2、规律：
气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。
（二）瞄准
1、方法：
先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。
2、视差
概念：
眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。
产生原因：
目标像平面与十字丝平面不重合。
消除方法：
仔细反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。
（三）精平
1、方法：
如图所示微倾式水准仪（tiltlevel），调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。
2、说明：
若使用自动安平水准仪（compensatorlevel），仪器无微倾螺旋，故不需进行精平工作。
（四）读数——精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。
1、方法：
从小数向大数读，读四位。
米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。
2、规律：
读数在尺面上由小到大的方向读。
故对于望远镜成倒像的仪器，即从上往下读，望远镜成正像的仪器，即从下往上读。
如图所示，从小向大读四位数为0.725米。
§2.4水准测量的实施与成果整理
一、水准点（BenchMark）
通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点BM，一般用表示。
有永久性和临时性两种。
（见图）
二、水准路线（levelingline）
水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下几种形式：
1、闭合水准路线（closedlevelingline）。
由已知点BM1——已知点BM1
2、附合水准路线（annexedlevelingline）。
由已知点BM1——已知点BM2
3、支水准路线（spurlevelingline）。
由已知点BM1——某一待定水准点A。
4、水准网：
若干条单一水准路线相互连接构成的图形。
三、水准测量的实施（外业）
1、观测要求
如图，有：
（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。
（2）为及时发现观测中的错误，通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。
两次仪器高法：
高差之差h-h'<±5mm；双面尺法，①红黑面读数差<±3mm②h黑-h红<±5mm。
2、水准测量记录表
注意：
（1）起始点只有后视读数，结束点只有前视读数，中间点既有后视读数又有前视读数。
（2）
，只表明计算无误，不表明观测和记录无误。
四、水准测量的成果处理（内业）
（一）计算闭合差：
1、闭合水准路线：
2、附合水准路线：
（二）分配高差闭合差
1、高差闭合差限差（容许误差）
对于普通水准测量，有：
式中，
——高差闭合差限差，单位：
mm
L——水准路线长度，单位：
km；n——测站数
2、分配原则：
按与距离L或测站数n成正比，将高差闭合差反号分配到各段高差上。
（三）计算各待定点高程
用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。
五、水准测量的成果实例
【例】如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。
BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差（以m为单位），路线下方数字为该段路线的长度（以km为单位），试计算待定点1、2、3点的高程。
解算如下：
第一步计算高差闭合差：
第二步计算限差：
因为
，可进行闭合差分配。
第三步计算每km改正数：
第四步计算各段高差改正数：
。
四舍五入后，使
。
故有：
V1=-8mm，V2=-11mm，V3=-8mm，V4=-10mm。
第五步计算各段改正后高差后，计算1、2、3各点的高程。
改正后高差=改正前高差+改正数Vi
H1=HBM-A+（h1+V1）=45.286+2.323=47.609（m）
H2=H1+（h2+V2）=47.509+2.802=50.411（m）
H3=H2+（h3+V3）=50.311-2.252=48.159（m）
HBM-B=H3+（h4+V4）=48.059+1.420=49.579（m）
可用EXCEL软件计算如下图：
§2.5水准仪的检验与校正
一、水准仪轴线的几何关系
水准仪轴线应满足的几何条件是：
1、水准管轴LL//视准轴CC
2、圆水准轴L'L'//竖轴VV
3、横丝要水平（即：
⊥竖轴VV）
如下图所示：
二、水准仪的检验与校正
（一）圆水准器的检验与校正
1、检验：
气泡居中后，再将仪器绕竖轴旋转180°，看气泡是否居中。
2、校正：
用脚螺旋使气泡向中央移动一半,再用拨针拨动三个“校正螺旋”，使气泡居中。
（二）十字丝横丝的检验与校正
1、检验：
整平后，用横丝的一端对准一固定点P，转动微动螺旋，看P点是否沿着横丝移动。
2、校正：
旋下目镜处的十字丝环外罩，转动左右2个“校正螺丝”。
（三）水准管轴平行于视准轴（i角）的检验与校正
1、检验：
（1）平坦地上选A、B两点，约50m。
（2）在中点C架仪，读取a1、b1，得h1=a1-b1
（3）在距B点约2—3m处架仪，读取a2、b2，得h2=a2-b2
（4）若h2≠h1,则水准管轴不平行于视准轴，有i角。
因为①h1为正确高差②b2的误差可忽略不计，故有：
对于S3水准仪，若i角大于
时，需校正。
2、校正方法有二种：
（1）校正水准管
旋转微倾螺旋，使十字丝横丝对准（a2'=h1+b2），拨动水准管“校正螺丝”，使水准管气泡居中。
（2）校正十字丝——可用于自动安平水准仪
保持水准管气泡居中，拨动十字丝上下两个“校正螺丝”，使横丝对准a2'。
§2.6自动安平、精密、电子水准仪简介
一、自动安平水准仪（compensatorlevel）
1、原理——与普通水准仪相比，在望远镜的光路上加了一个补偿器。
2、使用——粗平后，望远镜内观察警告指示窗若全部呈绿色，方可读数；最好状态是指示窗的三角形尖顶与横指标线平齐。
3、检校——与精通水准仪相比，要增加一项补偿器的检验，即：
转动脚螺旋，看警告指示窗是否出现红色；以此来检查补偿器是否失灵。
二、精密水准仪（preciselevel）（每公里往返平均高差中误差1mm）
1、精密水准仪——提供精确的水平视线和精确读数。
精密水准仪
2、精密水准尺——刻度精确（铟钢带水准尺invarlevelingstaff）。
3、读数方法
（1）精平后，转动测微螺旋，使十字丝的楔形丝精确夹准某一整分划线。
（2）读数时，将整分划值和测微器中的读数合起来。
如:
14865.0mm。
三、数字水准仪（digitallevel）及条纹码水准尺（codinglevelstaff）
1、具有自动安平、显示读数和视距功能。
2、能与计算机数据通讯，避免了人为观测误差。
§2.7水准测量误差及注意事项
来源有：
仪器误差、操作误差、外界条件影响。
一、仪器误差
主要有：
视准轴不平行于水准管轴（i角）的误差、水准尺误差
二、操作误差
主要有：
水准气泡未严格居中、视差、估读误差、水准尺未竖直。
三、外界条件影响的误差
主要有：
仪器下沉、尺垫下沉、地球曲率、大气折光、气温和风力。
四、水准测量的注意事项：
（一）观测：
1、观测前应认真按要求检验水准仪和水准尺；
2、仪器应安置在土质坚实处，并踩实三角架；
3、前后视距应尽可能相等；
4、每次读数前要消除视差，只有当符合水准气泡居中后才能读数；
5、注意对仪器的保护，做到“人不离仪器”；
6、只有当一测站记录计算合格后才能搬站，搬站时先检查仪器连接螺旋是否固紧，一手托住仪器，一手握住脚架稳步前进。
（二）记录：
⒈认真记录，边记边回报数字，准确无误的记入记录手簿相应栏中，严禁伪造和传抄；
⒉字体要端正、清楚、不准涂改，不准用橡皮擦，如按规定可以改正时，应在原数字上划线后再在上方重写；
⒊每站应当场计算，检查符合要求后，才能通知观测者搬站。
（三）扶尺：
⒈扶尺人员认真竖立水准尺；
⒉转点应选择土质坚实处，并踩实尺垫；
⒊水准仪搬站时，应注意保护好原前视点尺垫位置不移动。
闸门启闭机的运行操作
1运行前的检查
1.卷扬式启闭系统
（1）水闸建筑物有无影响机电设备运行的沉陷、裂缝。
（2）闸门滑轮、导向轮是否转动灵活，有通气阀的闸门通气阀是否正常。
（3）闸门有无影响启闭的变形，配重是否完整、固定。
（4）闸门止水部件是否完整、有无变形，压板螺丝有无缺失和松动。
（5）闸门槽有无影响启闭的明显变形；门槽埋件与混凝土浇筑连接部位有无明显裂缝。
（6）启闭机转动部分是否转动灵活，开式齿轮、齿轮箱、轴承润滑是否正常。
联轴器间隙、同心度是否符合标准。
（7）钢丝绳防锈养护是否完好，缠绕是否符合标准，断股是否超过标准要求。
（8）电动机接线是否完好，配电及控制、保护、信号、指示器件等功能是否正常，外壳接地是否可靠，接线端子接线是否牢固、排列规范。
（9）闸门开度指示仪、负荷限制器、主令控制器是否按要求进行调试。
（10）机房内检修孔、通气孔、人行爬梯的安全防护设施是否完整可靠。
（11）机房内的安全消防设施配备是否完善，检修工具、备品备件是否满足运行需要。
2.液压式启闭机系统
液压式启闭机除进行上述相关检查外，尚应进行以下检查：
（1）液压启闭机油箱油位是否正常，油质是否合格。
（2）油泵及溢流阀、换向阀、节流阀、平衡阀、测量表计、压力继电器及蓄能器等液压元件功能是否完好。
（3）液压系统有无渗漏油现象。
（4）线形位移传感器是否指示准确。
2闸门启闭系统的操作运用
1.操作的基木要求
（1）闸门启闭机操作人员必须熟悉所要操作设备的性能和应用环境，掌握机电设备的操作万法。
（2）闸门启闭机的启闭必须按调度指令进行，严禁随意启闭。
（3）操作人员在操作前应对机电设备进行相关检查。
（4）操作人员必须严格按照操作程序进行操作。
（5）闸门启闭机的操作必须两人进行，其申一人操作，一人监护。
（6）整个操作过程是设备故障易发生时刻，所以操作人员在操作过程中应密切注意机电设备的运行情况，及时发现和处理设备故障。
（7）在操作过程中，操作人员要严肃认真，严禁操作人员打闹或私自离岗。
（8）对操作中出现的问题如解决不了，应采取合理措施避免故障扩大并立即报告上级主管部门。
（9）闸门操作后的过闸流量必须与下游水位相适应，使水跃发生在消力池内。
（10）过闸水流应平稳，避免发生集中水流、折冲水流、回流、涡流等不良流态。
（11）关闭或减小过闸流量时，避免下游渠道水位降落过快。
（12）尽量避免闸门停留在发生振动的位置上运行。
（13）操作完成后，应立即核对闸门的开度与调度要求是否一致，确认无误后，将启闭机控制系统恢复到操作前的状态以备下一次操作。
（14）操作人员应按要求认真填写操作记录。
2.卷扬式启闭系统操作前的捡查
（1）闸门的开度是否在原来的位置。
（2）闸门周围有无漂浮物卡阻，门体有无倾斜，门槽是否有异物堵塞。
（3）冬季运行的闸门，要检查闸门活动部位有无冻结现象。
（4）启闭闸门的电源（包括备用电源）是否正常，特殊情况下需用人力启闭时要有足够数量的工人。
（5）启闭机的机电控制、保护、测量、指示元件、仪表是否完好。
（6）水闸上游有无影响行水的漂浮物等。
（7）观测水闸上下游水位、流量、流态情况。
3.液压式启闭系统操作前的检查
液压式启闭机除进行上述相关检查外，尚应进行以下检查:
（1）液压启闭机油箱油位是否正常。
（2）管道、油缸等是否渗漏油。
4.卷扬式启闭系统（手动）一般操作程序
（1）确认启闭机房动力配电箱己经带电。
合上要操作的闸门启闭机分控开关。
（2）凡有锁定装置的启闭机应先将其打开。
（3）合上要操作闸门启闭机控制柜总开关。
（4）合上电机及其控制保护、测量指示等各分控开关。
（5）观察闸门开度仪显示屏，预设闸门开度值。
（6）按相应的按钮，驱动电动机，控制闸门的提升或降落。
（7）闸门启闭机运行时，应注意观察闸门的启闭与开度指示仪显示屏。
（8）当闸门启闭到预定开度时，自动停止启闭。
（9）检查闸门开度同操作要求是否一致，闸门启闭机机电设备有无异常。
（10）操作完成后，按开机相反的顺序依次断开各控制开关。
（11）对于手、电两用启闭机人工操作时，应先切断电源，合上离合器，才能进行操作。
如果用电动操作时，应先取下摇柄，拉开离合器，才能按电动操作程序进行操作。
5.液压启闭系统一般操作程序
（1）确认供电系统己向启闭机房动力配电箱供电。
合上要操作的闸门启闭机分控开关。
（2）合上要操作的闸门启闭机启动柜负荷开关。
（3）合上要操作的闸门启闭机控制柜回路开关及隔离变压器电源开关。
（4）将工作方式旋钮切换到手动位置。
（5）按下油泵启动按钮，启动油泵。
（6）将闸门启闭旋钮切换到开启（关闭）位置，闸门开始开启（关闭）。
（7）在运行中如需要改变闸门的运行方向，应先将闸门启闭旋钮切换到停止位置，闸门停止运行，然后再切换到关闭（开启）位置，改变供油方向，使闸门反向运动。
（8）当闸门运行至预定位置后，扭动闸门启闭旋钮开关至停止位置，闸门停止启闭。
（9）按油泵停止按钮，油泵停止运行。
（10）检查闸门开度同操作要求是否一致，闸门启闭机机电设备有无异常。
（11）若闸门因下滑需要复位，按动闸门复位按钮，当闸门恢复至正常位置后，按动复位停止按钮，闸门停止上升。
（12）将工作方式切换开关旋至切除位置。
（13）依次断开隔离变压器电源开关、回路开关、启动柜负荷开关和配电箱分控开关。
6.卷扬式启闭系统操作注意事项
（1）操作人员必须熟悉业务、思想集中、坚守工作岗位、严格遵守运行操作的各项规章制度。
（2）启闭机操作前应先了解工作环境。
（3）启闭机系统在送电前，电气控制开关必须在停止位置。
（4）多孔水闸的闸门，应按设计提供的启闭程序或运行管理经验进行操作运行，一般应同时分级均匀启闭。
（5）正常情况下，卷扬式启闭机关闭闸门时，不得在缺电的情况下，单独打开制动器降落闸门。
（6）泄水期间，事故门应停留在孔口以上0.3~0.5m处，一旦下游发生事故，可争取最短时间内闭门保护。
（7）启闭闸门时注意闸门是否按要求进行运动，开度指示仪及各仪表指示的数值是否正确，指针动作是否正常，电器和机械的运行是否良好。
（8）启闭双吊点单电机驱动的启闭机，应注意检查同步轴的连接是否完好。
（9）闸门运行时，应避免使闸门停留在容易发生振动的开度位置上。
（10）在操作深孔闸门时，注意闸门在水中的下落情况，观察荷载指示器是否正确，闸门运行是否水平，以免闸门被卡住悬空而后又突然跌落造成危害。
（11）要注意闸门在运动中是否有外力撞击闸门。
（12）启闭机在运行中，要注意钢丝绳排列是否整齐，排绳机构运转是否正常。
如有异常立即停机处理。
（13）观察制动器抱闸是否灵敏，与制动轮间隙是否符合要求。
（14）密切注视闸门实际开度和指示器指示，以便及时停机。
（15）操作闸门启闭机要注意观察机电设备有无异常声音，有无焦糊味及烟雾等异常情况。
如发现机械故障，如异常声响、制动器不灵、轴承温度过高等，应停止运行，切断电源后查明原因，及时检修和调整，排除故障后才能继续工作。
（16）启闭机操作时如遇突然停电，应立即切断电源，查明原因。
（17）当发现启闭机超载或载荷为零时，不得强拉硬拖或放松太多，应停机检查，以防闸门卡在门槽，造成启闭机或闸门损坏。
（18）如闸门在运行中操作机构失灵，无法控制时，应迅速关闭启闭机安全开关，使启闭机停止运转。
（19）在结冰期运行时，应将闸门全部提出水面或控制小开度放水，以避免流冰撞击闸门。
（20）闸门开启完毕后，应校核闸门开度，检查机电设各有无异常。
（21）闸门启闭机操作完成后，切断启闭机总电源，认真填写运行操作记录，并做好现场清理工作，保持环境卫生。
（22）在条件许可的情况下，为减轻止水与门槽的摩擦，可用水湿润止水橡皮。
7.液压式启闭系统操作注意事项
液压式启闭机除注意上述相关事项外，尚应注意以下各项:
（1）启闭机的油箱油位不能太低，应比油泵吸入管口高出50mm以上。
（2）启闭机关闭闸门时，应注意系统压力的变化，接近闸门底部时，注意闭门油压不能超过预定值的上限。
（3）启闭机操作时，应注意油压表指示情况，如过低、过高或波动过大，应立即停机检查。
（4）闸门长时间开启时，为保证闸门的开度不变，设有防止油缸渗漏闸门下滑的蓄能器，在操作运行时注意蓄能器运行是否正常。
3运行中常见故障及处理措施
1.卷扬式启闭系统
（1）启闭机在运行中突然停机。
1）停电由电气专业人员按规程进行检查处理。
如果是大面积停电，应立即启动备用电源。
2）保险丝烧断：
更换保险丝。
但在更换之前应先检查是否短路或接地，处理之后再更换。
3）限位开关误动作：
重新调整限位开关。
4）过流保护器或荷载控制器动作：
应检查闸门是否被卡住或发生倾斜，制动器是否过紧。
（2）制动器失灵，闸门下滑。
1）制动器闸瓦间隙过大或闸瓦夹紧力过小：
调整主副弹簧使之符合规定。
2）制动器闸瓦磨损且铆钉突出并摩擦制动轮：
更换制动轮闸瓦并调整使之符合规定要求。
（3）闸门漏水严重。
1）止水装置损坏：
查找损坏部位并修复。
2）闸门底部有异物：
清理异物。
（4）转轮不转动。
转动轴锈蚀：
清理并作润滑处理。
（5）闸门到位不停止。
开度指示仪或主令控制器动作不灵敏：
查找故障点后予以调整或更换。
（6）电气操作不灵敏。
1）控制开关损坏：
检查并更换。
2）继电器、接触器触头接触不良或线圈烧断：
修复或更换。
3）控制线路断线：
重新接线并压紧。
2.液压式启闭系统
（1）启闭机在运行中突然停机。
1）停电由电气专业人员按规程进行检查处理。
如果是大面积停电，应立即启动备用电源。
2）保险丝烧断：
更换保险丝。
但在更换之前应先检查是否短路或接地，处理之后再更换。
（2）闸门下滑。
1）油缸密封圈损坏，油缸液压油泄漏：
压紧或更换密封圈。
2）活塞密封圈老化、损坏：
更换密封圈。
（3）闸门漏水严重。
1）止水装置损坏：
查找损坏部位并修复。
2）闸门底部有异物：
清理异物。
（4）闸门到位不停机。
1）闸门启闭控制继电器故障：
查找故障点后予以调整或更换。
2）接触器不复位：
修复或更换。
（5）液压系统温升高。
1）油泵压力太高，运动磨损增大：
调整油泵工作压力。
2）油泵不停机：
检查控制开关或接触器、闸门启闭控制继电器。
3）液压油粘度高：
更换合适的液压油。
（6）液压油泄漏。
1）密封装置损坏：
更换合格的密封圈。
2）连接部件松动：
紧固连接部位。
3）管件开焊或出现裂纹：
修复或更换。
（7）油缸启闭力不足或动作不稳定。
1）密封泄漏：
更换密封圈。
2）液压油流量不足：
检查流量调节阀或油泵。
3）外界空气进入缸内：
启动液压系统以最大行程往返数次，强排缸内空气。
4）密封压得太紧：
调整密封圈，但不得有泄漏。
（8）油泵声音沉重。
1）调压阀压力调整过大：
检查并调整调压阀。
2）油泵压力调整太高：
调整减小油泵工作压力，但必须满足工作要求。
（9）电气操作不灵敏。
1）控制开关损坏：
检查并更换。
2）继电器、接触器触头接触不良或线圈烧断：
修复或更换。
3）控制线路断线：
重新接线
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