1 工程概況

        西安四站工程位于西安省西安市楚州區(qū)三堡鄉(xiāng)境內(nèi)里運(yùn)河與灌溉總渠交匯處，和已建成的西安一、二、三站共同組成南水北調(diào)東線一期工程的第二個(gè)梯級(jí)，梯級(jí)的規(guī)模流量300m 3 /s，加上備機(jī)在內(nèi)的總裝機(jī)規(guī)模為340m 3 /s。泵站工程選用四臺(tái)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 33.4m 3 /s，配套電機(jī)功率2500kW，設(shè)計(jì)規(guī)模100m 3 /s，總裝機(jī)容量為10000 kW。

2、測(cè)壓管的布設(shè)

        西安四站測(cè)壓管水位采用液位傳感器傳至上位機(jī)自動(dòng)記錄，西安四站布置4條觀測(cè)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(cè)線上各布置3各測(cè)點(diǎn)；翼墻墻后每條線上各布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，共10個(gè)測(cè)點(diǎn)。

 

3 投入式液位變送器在測(cè)壓管觀測(cè)中的工作原理

        測(cè)壓管是一種古老而又常見的滲流監(jiān)測(cè)儀器 ,它靠管中水柱的高度來(lái)表示滲透壓力的大小。在水工建筑物原體觀測(cè)中 ,測(cè)壓管常用于監(jiān)測(cè)地下水位、堤壩浸潤(rùn)線、孔隙水壓力、繞閘壩滲流、壩基滲流壓力、砼閘壩揚(yáng)壓力、隧洞涵洞的外水壓力等。西安四站測(cè)壓管水位采用液位傳感器傳至上位機(jī)自動(dòng)記錄。傳感器采用了仕樂(lè)克儀表生產(chǎn)的SLK500系列投入式液位變送器。該變送器基于所測(cè)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(guò)專用信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成4-20Ma的DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，將管內(nèi)水位反映在上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立起輸出信號(hào)與液體深度的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體深度的精確測(cè)量。

 

4 測(cè)壓管水位異常現(xiàn)象

        根據(jù)上位機(jī)采集的數(shù)據(jù)，繪制了2016年的測(cè)壓管水位過(guò)程線。從上述圖表中反映出上左翼031、上右翼041的測(cè)壓管水位明顯反常，水位持續(xù)無(wú)變化。西安四站采用靈敏度試驗(yàn)（注水法）。試驗(yàn)結(jié)果顯示，測(cè)壓管031、041在12h~24h內(nèi)水位接近恢復(fù)到原來(lái)水位，認(rèn)為測(cè)壓管檢查合格。通過(guò)連接公用PLC，對(duì)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(zhǎng)期無(wú)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(gè)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(shí)又能使水通暢地接觸到膜片，輸出信號(hào)通過(guò)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(hào)失真

        西安四站站基土質(zhì)不均勻和泥沙淤積嚴(yán)重。西安四站每年開機(jī)運(yùn)行時(shí)間較短，而西安一站、二站運(yùn)行時(shí)水流方向是由東向西與西安四站上游引河垂直，在水流經(jīng)過(guò)西安四站上游出口處時(shí)，形成回流區(qū)，將泥沙沉淀下來(lái)，造成上游一定的泥沙淤積。測(cè)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(hào)失真。

 

5.2 測(cè)壓管埋設(shè)位置不隱蔽，電纜容易受到人為破壞

        測(cè)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(guò)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(cè)壓管的清淤工作，保證測(cè)壓管的靈敏度;加強(qiáng)觀測(cè)，通過(guò)鋼尺水位計(jì)法進(jìn)行人工比測(cè)，及時(shí)與自動(dòng)化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析。

 

6 結(jié)語(yǔ)

        測(cè)壓管水位觀測(cè)成果對(duì)建筑物基礎(chǔ)工作狀態(tài)反映非常的敏感和直觀，測(cè)壓管是監(jiān)測(cè)工程滲流壓力、堤壩浸潤(rùn)線的重要手段，是保證水利工程安全運(yùn)行的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。為保證測(cè)壓管觀測(cè)成果的合理性和準(zhǔn)確性，滿足“無(wú)人值班，少人值守”的要求，自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行。投入式液位變送器作為先進(jìn)的敏感測(cè)量元件，在測(cè)壓管觀測(cè)實(shí)際運(yùn)用中，需加強(qiáng)觀察和技術(shù)分析，逐步完善和改進(jìn)自動(dòng)化觀測(cè)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)遙測(cè)的目標(biāo)。