Для контроля за правильностью работы аппаратуры по дистанционным измерениям уровней и для возможности производства таких измерений на самих сооружениях, последние должны быть оборудованы водомерными рейками и лимниграфами.
На гидростанциях с большими бьефами, завал наносами которых продолжается в течение ряда лет, измерения уровня в нижнем бьефе должны производиться на участках за креплением и у устья отводящего канала. Эти измерения должны быть привязаны к величине сбрасываемых расходов. Наблюдения за уровнями необходимы для контроля их постоянства при одинаковых расходах. На таких гидростанциях потоки в нижнем бьефе обладают большой размывающей силой. Понижение уровня может вызвать разрушение креплений, а снижение уровня у устья короткого отводящего канала может быть причиной увеличения высоты отсасывания гидротурбин.
Наоборот, на гидростанциях с транзитом большого количества наносов через гидроузел измерение уровней необходимо для контроля за их повышением в связи с возможным завалом наносами нижнего бьефа.
Наблюдения за уровнями в голове отводящего канала ГЭС, кроме определения напора, производятся с целью контроля за заилением канала.
В деривации наблюдения производятся:
а) на головном участке деривационного канала с целью определения расхода: по наполнению на несаморегулирующемся, по перепадам между уровнями в голове канала и уровнями напорного бассейна — на саморегулирующемся канале;
б) с целью контроля за увеличением местных потерь напора на специальных сооружениях (например дюккеры, водоводы и др.) в связи с их заилением.
Кроме того, непрерывный учет уровней поможет осуществлению контроля за возможным увеличением потерь напора по деривации в связи с увеличением сопротивления облицовки и другими причинами.
Разумеется, что измерения расхода воды в деривации прежде всего должны производиться по расходомерам турбин.
На крупных водохранилищах с большой площадью зеркала, расположенных в южных районах, кроме наблюдений за уровнями, специальными приборами должна измеряться величина испарения.
Водомерные рейки на сооружениях не должны устанавливаться на участках изменения сечений потока и с возмущениями в месте крепления рейки (вихри, водовороты и т. п.). Рейки за переходными участками или перед ними должны устанавливаться лишь там, где влияние переходных возмущений при расчетных расходах уже не сказывается. Рейки следует укреплять полностью заподлицо с бетонной поверхностью, чтобы своими выступами они не создавали местных возмущений потока. Рейки должны быть хорошо видимы. В случае необходимости наблюдатели должны пользоваться биноклями. Следует избегать таких металлических реек, которые с течением времени темнеют. За последнее время нашей промышленностью освоено изготовление эмалированных реек {ленинградский завод «Металлист-кооператор»). На металлической основе, покрытой белой эмалью, нанесена шкала черной и красной расцветки. Эти рейки удобны в эксплуатации: хорошо видны, выдерживают удары плывущих тел, поврежденные участки шкалы легко заменяются, так как шкала рейки собирается из стандартных частей длиной каждая 0,5 м.
Рейки необходимо устанавливать в абсолютных отметках. Низ реек в пределах каналов должен совпадать с отметкой дна, чтобы по рейкам можно было отсчитывать глубины. Цена деления реек должна назначаться в зависимости от напора станции и скорости течения. На низконапорных ГЭС деления реек должны быть сантиметровыми или двухсантиметровыми. На других ГЭС, особенно имеющих деривацию с большой скоростью течения, вполне достаточны рейки с ценой деления 5 см. Для участков каналов с наклонными откосами в процессе строительства необходимо возведение колодцев, соединяемых трубой с водой канала, для последующей установки в них вертикальных реек. Колодцы обеспечат точность и удобство отсчетов.
На акваториях, ход колебаний уровней на которых необходимо непрерывно фиксировать (как то: бассейны суточного регулирования, верхние бьефы и др.), должны устанавливаться лимниграфы; сроки завода их часового механизма исчисляются в зависимости от частоты колебания уровня и требуемой точности.
Установление правильного режима работы гидростанции требует систематического измерения напоров (уровней) и расходов воды в пределах гидротехнических сооружений. Учет этих измерений должен быть сосредоточен в руках дежурного инженера ГЭС, чтобы он имел возможность с помощью приборов, установленных на пульте станции, осуществлять полный контроль за режимом воды и управлять им в пределах всех сооружений гидроузла. Для выполнения такого контроля необходимо оснащение сооружений и гидроэнергетического оборудования контрольноизмерительной аппаратурой, обеспечивающей дистанционное измерение характеристик водного потока с передачей сигналов на пульт управления ГЭС.
Для дистанционного измерения уровней воды на гидростанциях в последние годы получили распространение поплавковые устройства следящей системы с сельсинными двигателями. Эти устройства применимы лишь для малых расстояний (1—2 км). Они требуют двухстороннего питания и для измерений одной величины — двух двигателей: дающего и приемного. Сельсины -недостаточно устойчивы в работе при резких колебаниях уровня и не могут осуществлять одновременно автоматическую запись измеряемой величины.
В настоящее время ВНИИГ разработаны измерительные установки импульсной системы для малых и для больших расстояний с применением импульсных двигателей постоянного тока.
В установке для измерений на малых расстояниях уровней верхнего и нижнего бьефов и напора, т. е. для трех величин, имеются всего два двигателя в приемных цифровых указателях уровней воды. Указатель напора работает от тех же двигателей через механический дифференциал. В каждом датчике имеется коммутатор, который с каждым сантиметром изменения уровня воды переключает обмотки статора в двигателе приемника; двигатель создает угловой импульс и на указателе перескакивает цифра. Точность отсчета 1 см. Шкала не ограничена. Питание установки осуществляется с одного (дающего) конца постоянным током от сети переменного тока 220 в через сухие выпрямители. Линия связи трехпроводная. Возможна дальность передачи до 7—10 км. Параллельно к приемникам могут подключаться самописцы для записи уровней воды.
Опыт четырехлетней эксплуатации такой установки на Волховской гидростанции показал надежность работы и удобство отсчета.
Установка для измерений уровня воды при больших расстояниях состоит из импульсного датчика, комбинированного реле, цифрового указателя, самописца и источников питания. Линия связи двухпроводная. Для передачи показаний и регистрации уровня воды может быть использована прямая телефонная линия. Передача показаний уровня воды с головного узла на пульт гидростанции по телефонной линии осуществлена на нескольких гидростанциях.
В последнее время увеличилось использование гидростанциями дистанционной измерительной аппаратуры; однако еще слабо внедряется автоматический контроль по наладке эксплуатационных режимов гидросооружений. Редко можно встретить автоматическое обеспечение уровня воды на постоянной отметке или автоматическую подачу сигналов, регистрирующих момент наступления какого-нибудь нежелательного явления (например, перепадов на решетках, отложений наносов на пороге водоприемника выше допустимой отметки и т. п.). Отсутствие автоматического управления водосбросными щитами на напорно-станционном узле для поддержания постоянства заданного уровня воды в напорном бассейне болезненно сказывается на деривационном канале Свистухинской ГЭС.
