沭新北船閘水位監測系統比選及應用

張文珍

（江蘇省淮沭新河管理處 淮安 223005）

1 工程概況

沭新北船閘位于江蘇省沭陽縣桑墟鎮，是分淮入沂綜合利用工程之一。工程建成于1972年，設計規模Ⅳ級，工程設計主要功能是溝通連云港與中運河航運，在連云港缺水時，可通過輸水廊道向連云港輸水30m3/s，是一座兼具通航、供水等功能的綜合性工程。

2 研發背景

由于建設時間早，工程設施簡單、陳舊。當船舶通行時，運行人員通過操作輸水閥門調節閘室水位和上游或下游水位齊平，讓人字門內外側水位差為零，達到人字門在靜水中啟閉的工況條件。如果在閘室水位與閘室外的水位出現明顯水位差時開啟人字門，極易造成設備損壞、船舶撞擊建筑物和前后船只的安全事故。

3 研發理由

（1）舊有運行管理模式下，需要花費大量時間在人工觀察水位上（見表1），人員、設備運行效率低。

（2）通過人工觀察水位操作運行設備存在因人為誤差和失誤導致的安全隱患，這在實際工作中也時有發生。

（3）通過設備的改造創新，提高工程管理水平。

4 方案比選

4.1 方案一：雙通道數顯監測記錄儀+投入式液位計探頭+防水導線+電源控制

在閘室內和人字門外側不受船只影響的位置，固定安裝不銹鋼防護圓管，將投入式液位計探頭安裝在管內并固定，全部浸沒在人字門兩側的動水中；將雙通道數顯監測記錄儀安裝在船閘啟閉機操作柜上，按要求連接到備用24V 直流電源上完成設備的全部接線，并進行調試。

該方案特點有：（1）可以進行實時水位監測、水位差比較、數據記錄。（2）系統結構簡單，安裝方便，且抗干擾能力強，信號轉化的精度及穩定性高。（3）直觀反映船閘閘門內外側水位差，有效地減輕人員勞動和提高運行效率。（4）避免操作人員錯誤判斷閘室內與上、下游的水位差，開啟人字門操作造成閘門拉桿斷裂情況發生，安全實用。

4.2 方案二：超聲波液位差計+防水導線+電源控制

此方案選擇的是超聲波液位差計，其原理是：在測量中由傳感器發出超聲波脈沖，聲波經液體表面反射后被接收器接收，通過晶體器件轉換成電信號，并由聲波發射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離。

該方案特點有：（1）該系統可廣泛應用于測量兩個不同容器的液位或者料位的高低差別。（2）超聲波液位差計采用連續測量實時數字顯示。（3）探頭體積小，量程大，測量精度高。

表1 沭新北船閘運行時間統計表

表2 方案對比表

4.3 方案模擬及對比分析

經過現場調查分析，得出兩個方案的施工特點對比（見表2）。經過對比分析，方案一優勢明顯，故選定該方案。

5 實施過程

該系統包括兩臺投入式液位變送器單元、電源線路單元和多通道數顯監測記錄儀單元。其中，投入式液位變送器單元包括液位計探頭、防水導線、不銹鋼圓管和殼體防護接頭；電源線路單元包括1.5m2的兩芯導線、304 不銹鋼波紋管和接線盒，將此規格的導線不分正負地接到殼體防護接頭內“4～20mA”端子上；在啟閉機操作柜上安裝多通道數顯監測記錄儀，將兩芯線的其中一根接端子“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；多通道數顯監測記錄儀后的端子“LN”表示外接電源接入端，再用兩芯導線與之相連即完成沭新北船閘水位差監測系統的全部接線。其中，投入式液位變送器安裝在不銹鋼圓管內進行固定，全部浸沒在人字門兩側的動水中。

6 應用效果

該系統主要利用投入式液位計單元上的液位計探頭,可以實現實時水位監測、水位差比較、數據記錄，通過多通道數顯監測記錄儀顯示水位數值，直觀反映船閘閘門內外側水位差，既減輕了人員勞動，提高運行效率，同時也避免了操作人員偶爾錯誤判斷水位差開啟人字門造成閘門拉桿斷裂事故發生，便捷高效又安全實用，效果明顯■