铁岭水文站缆道信号系统故障及检修方法

宋兴治，马宏娟

（1.辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭112000；2.辽宁省朝阳县水务局，辽宁 朝阳122000）

1 基本情况

铁岭水文站缆道建于1983年，两岸支架为钢塔架，左岸钢塔架为27 m，基础为4根直径800 mm的钢筋混凝土摩擦桩，深度为8 m，右岸钢铁架高6 m,设在山头上，基础为2 m的混凝土块，缆道跨度480 m。原有信号系统采用有线传输方式，即仪器传感部分悬放到指定地点，其输出通过贯芯钢丝绳，用循环索与信号索，将信号传输回室内。这种传输方法与普通测法并无区别，关键是要选用质量好的贯芯钢丝绳，在缆道架上进行妥善处理，保证信号衰减小，这种传输方式抗干扰能力强，但对缆道要求较高，寿命难以保证，需要要经常更换信号线，影响工作效率的提高。

随着水文缆道技术水平的不断发展，2000年铁岭水文站更换全新的EKL-3型自动化缆道测流系统，缆道信号系统采用LZX-1型缆道综合信号仪，是当前国内最为先进的“无线”信号传输方式。在十余年的运行中，对铁岭水文站缆道信号系统运行时出现的故障及检修方法进行梳理，加以研究。

2 缆道信号系统基本原理

缆道信号系统主要由水下信号发生装置与岸上信号接收装置构成。

2.1 水下信号发生装置

水下信号发生装置原理图如图1所示。LZX-1A型水下交流综合信号源，其水下信号发生器的特点是可将水面信号、流速信号、河底信号震荡为频率不同音频信号，经过信号的放大发射，由索道“无线”发回，水面信号的频率为2 500 Hz±1%；流速信号的频率为3 000 Hz±1%，河底信号的频率为3 500 Hz±1%。由于流速信号、水面信号、河底信号可能同时接通，并同时发出，从而相互影响，因此采用了优先权电路，水面信号最优，河底次之，流速再次之。

图1 水下信号发生装置原理框图

1）水面信号：在反相器输入端接两电阻，阻值一大一小，大电阻接地、小电阻接电源V+，由于分压比大于1/2v+，所以反相输入为0,大电阻的两端为水面信号输入端，当铅鱼入水后，由于水阻的存在，反相器输入端的分压比小于1/2v+，反相输入为1,此信号控制后续电源接通，同时触发单稳态触发器，由单稳态触发器发出水面频率信号。

2）流速信号：由流速仪的通断控制产生流速频率信号。

3）河底信号：铅鱼沉到河底，腹部的托盘被拖起，发出一开关信号，此信号被信号源采集，并发出河底频率信号。

2.2 岸上信号接收装置

LZX-1B型缆道综合信号接收器，接收器接收到不同的音频信号进行放大整形，并采取了锁相环音频译码电路，将水面信号、流速信号、河底信号分离出来，利用高电位和零电位来实现控制测量水深，测算流速，控制电机等。

其工作原理见图2。

图2 岸上信号接收装置原理框图

3 故障分析及检修方法

3.1 没有水面、流速及河底信号

导致此故障可能发生的原因很多，主要有信号线连接不良、地桩没打好或接触不良、水下信号源电池不足、水下信号源损坏、水上接收装置损坏等方面的原因。

对此类故障首先应检查出故障位置，并对相应的故障进行处理。此时应在铅鱼上连一根电缆接在操作台背后缆道信号负极上，另用一根导线短接在水面信号传感器上，查看水面信号是否正常；如水面信号正常，则需连接好水面信号传感器，并检查流速信号和河底信号是否正常，如果全部正常则说明地桩或连接处有问题，需把地桩打深一些，或把接头处处理干净后重新连接，使之构成闭合回路。

铁岭水文站在2012年重新做缆道防雷接地网后，所有信号都没有了，经检测发现水文缆道信号传输回路电阻太小，低于100Ω，故不能产生3个测流信号，处理方法是将信号源公共端与接地网断开，单独接到水下极板后，仪器恢复正常。

3.2 水深值不能自动清零

水面信号板入水时，缆道测距仪上的水深值有时不能自动清零。这是由于水下信号源接插头，在经常装卸中，出现虚位造成接触不良，更换水下信号源接头后，仪器恢复正常。

3.3 无水面信号

首先信号源上的连线是否正确，水下信号源电池是否充足，也可能由于岸上信号接收盒直流供电电压偏低所造成。如果此时还没有信号，则有可能是水下信号源或水上接收器装置的故障，此时可更换水下信号源或水上接收装置，并重新进行各项检查，逐步解决出现的故障。

3.4 河底信号不起作用

铅鱼托盘河底信号不起作用，或一直起作用，无法脱开。对于此故障首先应检查托盘上的干簧管是否损坏。如干黄管损坏，导致磁铁吸引而没有动作，经更换干黄管后，仪器恢复正常。如铅鱼托盘河底信号是正常的则可能是水下信号源本身的故障，则需更换。

3.5 河底信号时有时无

水下信号时有时无，无法进行正常的测流工作，仔细检查水下信号源与流速仪的联线、与缆道的联线、与托盘信号的联线以及与水面信号各接点的联线，控制台与缆道的联线合控制台与地线的联线。对已氧化的接头，必须重新清理干净后，紧固连接。

另外还要仔细检查水下信号源合接收盒的插件和各连接线的接触是否良好。

3.6 信号紊乱

因缆道与大地直接或间接相连，在“缆道—水—大地”回路上都可以产生各种形式的干扰，附近电台、电弧及移动电源等均可以对传输信号产生干扰。铁岭水文站在基本断面下游160，330和510 m处分别有公路桥两座和铁路桥一座，在基本断面下游约2 km处有大型火力发电厂一座，这些或多或少对水文缆道信号传输都有一定的影响。

4 建 议

1）在缆道位置选定时应尽量避免附近有电台、电弧、及移动电源等均可以对传输信号产生干扰。

2）在控制台后端，将缆道起重索引进的信号线和水下极板引线分别接在一信号开关的中线上，开关闸的一端并联接地，不测流时，将缆道和水下极板接地，避免雷击；开关闸的另一端分别接在控制台的流速信号端，原则上无正负之分，测试时，可调换方向，将流速信号较好时的位置固定。

3）在安装仪器过程中时，要仔细记录调试中出现的各种情况，比如水面、流速、河底信号安装调试方法，仪器调试完全正常后，其技术性能指标值等；要学会测试测流信号的振荡频率，即水面、流速、河底信号分别为2.5，3.0，3.5 kHz。

4）在实际应用中发现水文缆道信号传输回路的特殊规律性：当缆道线与极板线之间的电阻调在200～1 000Ω之间，回路返回信号交流电压幅度调在0.3～3 V之间时，测流信号抗干扰强，灵敏度较佳，接收效果较好。

5）水文缆道信号系统具有很高的自动化程度，要认真学习缆道操作手册，熟记仪器功能，注意积累经验。

6）加强日常保养，准备一些配件和检测仪器，学会常见故障和简单配件的更换，是提高水文缆道测流使用效率的关键。

［1］姚永熙.水文仪器与水利水文自动化［M］.南京：河海大学出版社，2001，8.

［2］长江流域规划办公室向治安.水文测验［M］.北京：水利电力出版社，1983，9.

［3］扬州水利学校.水文测验［M］.北京：水利电力出版社，1988，12.

［4］SL443-2009，水文缆道测验规范［S］.