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        水位差監(jiān)測系統(tǒng)在沭新北船閘中的研制與應(yīng)用

        2020-05-21 05:14:06
        治淮 2020年3期
        關(guān)鍵詞:記錄儀船閘端子

        周 松

        (江蘇省淮沭新河管理處 淮安 223005)

        1 引言

        隨著水利現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的日益加快,伴隨著諸如達(dá)標(biāo)創(chuàng)建、精細(xì)化管理、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、智慧水利建設(shè)等方面提出的更高標(biāo)準(zhǔn)和更細(xì)要求,給沭新北船閘的運行管理提出了新的考驗。因此,通過設(shè)備改造創(chuàng)新來提升老舊工程的管理水平,達(dá)到提高運行效率和安全可靠性的目的,具有實際意義。

        2 工程概況

        沭新北船閘位于江蘇省沭陽縣桑墟鎮(zhèn),是分淮入沂綜合利用工程之一。工程建成于1972年,設(shè)計規(guī)模Ⅳ級,工程設(shè)計主要功能是溝通連云港與中運河,減輕東隴海線運輸壓力,在連云港缺水時,可通過輸水廊道向薔薇河輸水30m3/s。工程自建成以來,效益發(fā)揮顯著,年通貨量數(shù)百萬噸,且近年來呈逐年增長趨勢。在干旱時期,通過船閘多次向連云港送水,有效緩解了旱情。

        3 研制背景與調(diào)研分析

        3.1 研制背景

        沭新北船閘建設(shè)時間早,工程設(shè)備老舊,日常運行頻繁,2012年被江蘇省水利廳安全鑒定為“三類水閘”。船閘在設(shè)計時,將工程水位始終劃分為上游水位、閘室段水位、下游水位這樣不同的“三級水位”,呈現(xiàn)階梯狀。另外,該船閘使用的人字門需要在靜水條件(閘門內(nèi)外側(cè)無水位差)實現(xiàn)開、關(guān)工作。在傳統(tǒng)運行中,運行人員需要每次去室外通過肉眼觀察和經(jīng)驗判斷閘門內(nèi)外側(cè)水位差情況,然后進(jìn)行人字門開、關(guān)操作。該過程不僅繁瑣、消耗人員勞動,且存在操作人員誤判水位差開啟人字門造成閘門拉桿斷裂、船舶事故等情況,存在多種不安全因素。

        3.2 調(diào)研分析

        (1)運行管理效率低。在現(xiàn)有的運行管理模式下,日常船閘調(diào)度運行時人員需要花費大量時間在人工觀察水位上,人員、設(shè)備運行效率低。

        (2)安全可靠性差。通過人工觀察水位操作運行設(shè)備,不僅給運行管理帶來諸多不便,且人員容易對水位造成錯誤判斷,從而導(dǎo)致人字門拉桿斷裂,存在安全隱患。

        (3)工程管理水平低。通過人工觀察水位的方式較為傳統(tǒng)與不便,且與智慧水利、信息化、精細(xì)化等水利現(xiàn)代化管理思路和要求存在較大差距,工程管理水平低。

        4 研制目標(biāo)

        (1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便,且抗干擾能力強(qiáng),信號轉(zhuǎn)化的精度及穩(wěn)定性高。

        (2)通過數(shù)顯監(jiān)測記錄儀顯示實時水位數(shù)值,直觀反映船閘人字門內(nèi)外側(cè)水位差。

        (3)當(dāng)數(shù)顯監(jiān)測記錄儀顯示的兩個數(shù)值大致相等時(考慮到水位的波動),即達(dá)到允許操作人字門開啟的條件。

        5 實施方案

        綜合考慮設(shè)備特點、施工難度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、維護(hù)便易程度、美觀性、經(jīng)濟(jì)性等因素,系統(tǒng)研制采用雙通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀+投入式液位計探頭+防水導(dǎo)線+不銹鋼防護(hù)圓管+電源控制的實施方案(圖1)。

        在閘室內(nèi)和人字門外側(cè)不受船只過閘影響的合適位置固定安裝不銹鋼防護(hù)圓管,將投入式液位計探頭安裝在不銹鋼圓管內(nèi)進(jìn)行固定,全部浸沒在人字門兩側(cè)的動水中。結(jié)合現(xiàn)場具體位置用1.5m2的兩芯導(dǎo)進(jìn)行布線,用不銹鋼波紋管整理保護(hù)線路,將雙通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀安裝在船閘啟閉機(jī)操作柜上,按要求連接到備用24V 直流電源上完成設(shè)備的全部接線。最后結(jié)合工程運行,通過設(shè)定雙通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀起始點參數(shù)進(jìn)行調(diào)試,最終完成系統(tǒng)。

        6 水位差監(jiān)測系統(tǒng)

        6.1 系統(tǒng)組成部分

        水位差監(jiān)測系統(tǒng)包括投入式液位變送器單元、電源線路單元和雙通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀單元。其中,投入式液位變送器單元包括液位計探頭、防水導(dǎo)線、不銹鋼圓管和殼體防護(hù)接頭;電源線路單元包括1.5m2的兩芯導(dǎo)線、304 不銹鋼波紋管和接線盒。主要系統(tǒng)部件型號及結(jié)構(gòu)功能參數(shù)見表1。

        6.2 工藝原理及安裝說明

        6.2.1 工藝原理

        沭新北船閘水位差監(jiān)測系統(tǒng)主要利用投入式液位計單元上的液位計探頭可以實時顯示水位監(jiān)測、水位差比較、數(shù)據(jù)記錄,通過多通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀顯示水位數(shù)值,直觀反映閘門內(nèi)外側(cè)水位差,既能減輕人員勞動,提高運行效率,同時也避免操作人員誤判水位差造成閘門拉桿斷裂等事故的發(fā)生,既便捷高效又安全實用。水位差監(jiān)測系統(tǒng)工藝原理見圖2。

        圖1 水位差監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

        圖2 水位差監(jiān)測系統(tǒng)工藝原理圖

        6.2.2 安裝說明

        該系統(tǒng)包括2 臺投入式液位變送器單元、電源線路單元和多通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀單元。其中,投入式液位變送器單元包括液位計探頭、防水導(dǎo)線、不銹鋼圓管和殼體防護(hù)接頭;電源線路單元包括1.5m2的兩芯導(dǎo)線、304 不銹鋼波紋管和接線盒。將1.5m2的導(dǎo)線不分正負(fù)地接到殼體防護(hù)接頭內(nèi)“4~20mA”端子上,利用波紋管整理電源線路,并將多余線導(dǎo)線集中整理放入接線盒內(nèi);在啟閉機(jī)操作柜上安裝多通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀,將上述從殼體防護(hù)接頭上電氣接口穿出的兩芯線的另外一頭接到多通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀上,其中一根接端子“p+”,另外一根接端子“1A”,再用1 根線將端子“p-”和“1c”短接;同理再把另一臺接入投入式液位變送器的導(dǎo)線另一頭接到端子“p+”和“2A”上,然后再把端子“p-”和“2c”短接;多通道數(shù)顯監(jiān)測記錄儀后的端子“LN”表示外接電源接入端,再用兩芯導(dǎo)線與之相連即完成該系統(tǒng)的全部接線。其中,投入式液位變送器安裝在不銹鋼圓管內(nèi)進(jìn)行固定,全部浸沒在人字門兩側(cè)的水中。

        6.3 設(shè)備調(diào)試運行

        6.3.1 調(diào)試運行步驟

        步驟1:基礎(chǔ)設(shè)置階段。研究記錄儀使用說明書,根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)備名稱更改、數(shù)顯畫面、測量精度、測量單位等設(shè)置,期間有不明白之處及時與廠家技術(shù)員溝通解決。

        步驟2:調(diào)試運行階段。以上游為例:先按傳統(tǒng)方式要求將人字門開啟,讓閘門內(nèi)外側(cè)水位齊平,記錄此時數(shù)顯式記錄儀兩組數(shù)據(jù),通過計算設(shè)置好其中某一通道水位的起始點數(shù)值,讓兩路數(shù)值相等。

        表1 系統(tǒng)部件型號及結(jié)構(gòu)功能參數(shù)表

        圖3 調(diào)試運行流程圖

        步驟3:問題分析階段。關(guān)閉人字門,觀察記錄儀數(shù)據(jù)變化,如果變化合理,即完成初步調(diào)試工作;如不合理,則原因是通道順序設(shè)置錯誤,需要調(diào)整通道接線,接著進(jìn)行重復(fù)步驟2 工作,直至最終運行調(diào)試合理,完成設(shè)備調(diào)試運行工作。

        6.3.2 調(diào)試運行流程圖(見圖3)

        7 應(yīng)用效果

        沭新北船閘探索性地研制出水位差監(jiān)測系統(tǒng),并在老舊工程中成功應(yīng)用,設(shè)備運行正常、穩(wěn)定,應(yīng)用效果顯著,主要表現(xiàn)有三個方面:(1)直觀、準(zhǔn)確顯示船閘人字門內(nèi)外側(cè)實時水位差值,不再需要人工觀察水位,提升了運行管理效率;(2)數(shù)字相等時即達(dá)到開啟人字門條件,消除因人工方式觀察水位造成的誤判水位差開啟人字門導(dǎo)致的設(shè)備故障發(fā)生,提升了安全可靠性;(3)通過設(shè)備改造創(chuàng)新,提高了工程管理水平。該系統(tǒng)將運行人員掌握水位差的方式,由傳統(tǒng)的“人工觀察判斷水位差”改變?yōu)椤案袘?yīng)式實時數(shù)字顯示水位差”,既便捷高效又安全實用,值得推廣應(yīng)用■

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