红石水电站位于第二松花江干流上 , 为白山水电站下游的一个梯级电站。该电站以发电为主 , 正常高蓄水位与上游白山水电站尾水位相衔接 , 设计水头 231 2m , 安装 4 台单机容量为50MW 的轴流定桨式机组 , 设计年发电量 41 4亿 kwh。水库总库容为 21 81 亿 m3 , 为日调节水库。红石电站大坝为混凝土重力坝 , 坝长 438m ,坝高 46m , 顶宽 814m , 正常高水位290m , 大坝共有 26 个坝段 , 在八个溢流坝段上设置了 8 个 12 ×101 5m 泄洪洞。坝址主要岩石为前震旦纪混合岩 , 地震烈度为 V II 级。鉴于红石大坝设计时已布置了较全面的渗漏量监测系统 , 并于 85 年蓄水前已开始观测。红石大坝共有 26 个坝段 , 设有排水孔 145 个、量水堰 7 座 , 自动化改造前均为人工观测。大坝的渗漏量观测的测点基本上满足了《混凝土大坝安全监测技术规范》 ( SDJ 336 - 89) 的要求。通过十多年来的运行观测 , 渗漏量观测项目对监测大坝安全运行起到了较好的效果。

1.精密液位传感器选型

       化改造工作 , 以适应水工管理逐步实现现代化的要求。在自动化改造方案设计中针对红石电站 7座量水堰的堰水头的精密测量液位传感器进行了全面的调研与比较 , 最终确定采用高精度的磁致伸缩液位计。磁致伸缩液位计由不导磁的不锈钢管 (测杆) 、磁致伸缩线 (波导线) 、可移动的磁环和电子部件组成。为了测量液位 , 首先由脉冲发生器产生波导脉冲 , 波导脉冲沿着波导线传播 , 当到达磁环的位置时 , 波导脉冲磁场与磁环磁场矢量叠加形成螺旋磁场并产生瞬时扭力 , 是波导线扭动并形成张力脉冲 , 这个脉冲以固定的速度沿波导线传回 , 通过测量起始脉冲与终止脉冲之间的时间差来精确确定被测位移量。把磁环安装在浮子上就做成在测量杆的外面滑动的浮在水面上的无源磁球 , 磁球浮在水面上 , 反映出堰上水头变化。

       磁致伸缩液位计的精度非常高 , 可以达到万分之五。也就是说 , 对于量称为 300mm 的量水堰 , 液位计可以分辨出 01 1mm 的微小变化。红石电站量水堰的液位传感器选用拿度公司生产的磁致伸缩线性位移 (液位) 传感器 , 并选用 智能模拟量测量单元作为采集设备。

2.精度测试

       自动化改造实施前 , 为检验磁致伸缩液位计的精度及可靠性采用人工测量与自动化测量对比的方法 , 通过对比测试结果 , 证明磁致伸缩液位计的观测精度及长期稳定性均满足红石电站渗漏量监测项目自动化改造设计要求 , 可以正式使用。

3.工程实际应用

       红石电站渗漏量监测项目自动化改造于1999 年底完成 , 2000 年正式投入运行 , 至今已近 7 年。量水堰自动化观测系统始终运行稳定 ,观测数据可靠。

4.结论

        通过磁致伸缩液位计在红石电站渗漏量监测自动化项目中的成功应用 , 我们认为 : 该仪器测量精度高 , 长期稳定性好 , 并且维护简便 , 对于国内其它水电厂需要小量程高精度液位测量的监测项目 , 具有很好的借鉴与推广意义。