投入式液位變送器在南水北調(diào)工程水位測量觀測中的常見問題淺析

投入式液位變送器目前被大量使用在各類液位測量中，尤其是在水位的測量中更是普遍，比如各種水井，水庫，水池等，各種液罐，槽也可以適用，因為其使用于安裝方式簡便易行，成為用戶樂于選用的液位計類型。本文以投入式液位變送器在南水北調(diào)工程的翻水站測壓管觀測中的使用案例為背景，介紹了投入式液位變送器的工作原理，并對其在測量工作、維護(hù)管理中的一些問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，后提出了一下建議。
 
　　　1 工程概況
淮安四站工程位于淮安省淮安市楚州區(qū)三堡鄉(xiāng)境內(nèi)里運河與灌溉總渠交匯處，和已建成的淮安一、二、三站共同組成南水北調(diào)東線一期工程的二個梯級，梯級的規(guī)模流量300m3/s，加上備機(jī)在內(nèi)的總裝機(jī)規(guī)模為340m3/s。泵站工程選用四臺葉輪直徑為2.9m的全調(diào)節(jié)立式軸流泵機(jī)組，單機(jī)流量33.4m3/s，配套電機(jī)功率2500kW，設(shè)計規(guī)模100m3/s，總裝機(jī)容量為10000 kW。


 
　　2 測壓管的布設(shè)
淮安四站測壓管水位采用液位傳感器傳至上位機(jī)自動記錄，淮安四站布置4條觀測線，站身每塊底板中部各布置1條，東西兩側(cè)翼墻墻后各布置1條。站身底板觀測線上各布置3各測點；翼墻墻后每條線上各布置2個測點，共10個測點。
 
　　3 投入式液位變送器在測壓管觀測中的工作原理
測壓管是一種古老而又常見的滲流監(jiān)測儀器 ，它靠管中水柱的高度來表示滲透壓力的大小。在水工建筑物原體觀測中 ，測壓管常用于監(jiān)測地下水位、堤壩浸潤線、孔隙水壓力、繞閘壩滲流、壩基滲流壓力、砼閘壩揚壓力、隧洞涵洞的外水壓力等?；窗菜恼緶y壓管水位采用液位傳感器傳至上位機(jī)自動記錄。傳感器采用了中美合資麥克傳感器有限公司生產(chǎn)的MPM426W型投入式液位變送器。該變送器基于所測液體靜壓與該液體高度成正比的原理，采用擴(kuò)散硅敏感元件的壓阻效應(yīng)，經(jīng)過專用信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成4-20Ma的DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出，將管內(nèi)水位反映在上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，建立起輸出信號與液體深度的線性對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)對液體深度的精確測量。
 
　　4 測壓管水位異?，F(xiàn)象
根據(jù)上位機(jī)采集的數(shù)據(jù)，繪制了2016年的測壓管水位過程線。從上述圖表中反映出上左翼031、上右翼041的測壓管水位明顯反常，水位持續(xù)無變化?；窗菜恼静捎渺`敏度試驗（注水法）。試驗結(jié)果顯示，測壓管031、041在12h～24h內(nèi)水位接近恢復(fù)到原來水位，認(rèn)為測壓管檢查合格。通過連接公用PLC，對在線程序觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，2016年4月起，上左翼031、上右翼041的投入式液位變送器上送PLC的AD數(shù)據(jù)長期無變化，且偶有數(shù)據(jù)明顯失真。判斷為投入式液位變送器故障。
 
　　5 故障分析
投入式液位變送器，采用高穩(wěn)定性的OEM表壓傳感器，將其裝入一個不銹鋼殼體內(nèi)，鋼體頂部有一鋼帽能起到保護(hù)傳感器膜片的作用，同時又能使水通暢地接觸到膜片，輸出信號通過防水電纜與變送器外殼密封連接。打開變送器，發(fā)現(xiàn)變送器上端有泥沙，電纜略有老化現(xiàn)象。因此，故障很可能出現(xiàn)在隔離膜片或電纜上。
 
　　5.1 介質(zhì)不均勻和雜質(zhì)多，造成中控液位信號失真
淮安四站站基土質(zhì)不均勻和泥沙淤積嚴(yán)重。淮安四站每年開機(jī)運行時間較短，而淮安一站、二站運行時水流方向是由東向西與淮安四站上游引河垂直，在水流經(jīng)過淮安四站上游出口處時，形成回流區(qū)，將泥沙沉淀下來，造成上游一定的泥沙淤積。測壓管管內(nèi)水的流態(tài)復(fù)雜，雜質(zhì)較多，堵塞了隔離膜片，造成信號失真。
 
　　5.2 測壓管埋設(shè)位置不隱蔽，電纜容易受到人為破壞
　　測壓管位于翼墻中部，經(jīng)常進(jìn)行綠化種植和施工。在施工過程中，鐵鍬、挖掘機(jī)等工器具容易破壞電纜。
解決辦法：更換損壞的液位變送傳感器，做好管口的防水封堵和日常維護(hù)；經(jīng)常進(jìn)行測壓管的清淤工作，保證測壓管的靈敏度；加強(qiáng)觀測，通過鋼尺水位計法進(jìn)行人工比測，及時與自動化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析。
 
　　6 結(jié)語
　　測壓管水位觀測成果對建筑物基礎(chǔ)工作狀態(tài)反映非常的敏感和直觀，測壓管是監(jiān)測工程滲流壓力、堤壩浸潤線的重要手段，是保證水利工程安全運行的重要監(jiān)測項目。為保證測壓管觀測成果的合理性和準(zhǔn)確性，滿足“無人值班，少人值守”的要求，自動化觀測技術(shù)勢在必行。投入式液位變送器作為的敏感測量元件，在測壓管觀測實際運用中，需加強(qiáng)觀察和技術(shù)分析，逐步完善和改進(jìn)自動化觀測技術(shù)水平，做好日常的檢查維護(hù)，更好地發(fā)揮它的作用，實現(xiàn)**遙測的目標(biāo)。

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