沭新北船闸水位监测系统比选及应用

张文珍

（江苏省淮沭新河管理处 淮安 223005）

1 工程概况

沭新北船闸位于江苏省沭阳县桑墟镇，是分淮入沂综合利用工程之一。工程建成于1972年，设计规模Ⅳ级，工程设计主要功能是沟通连云港与中运河航运，在连云港缺水时，可通过输水廊道向连云港输水30m³/s，是一座兼具通航、供水等功能的综合性工程。

2 研发背景

由于建设时间早，工程设施简单、陈旧。当船舶通行时，运行人员通过操作输水阀门调节闸室水位和上游或下游水位齐平，让人字门内外侧水位差为零，达到人字门在静水中启闭的工况条件。如果在闸室水位与闸室外的水位出现明显水位差时开启人字门，极易造成设备损坏、船舶撞击建筑物和前后船只的安全事故。

3 研发理由

（1）旧有运行管理模式下，需要花费大量时间在人工观察水位上（见表1），人员、设备运行效率低。

（2）通过人工观察水位操作运行设备存在因人为误差和失误导致的安全隐患，这在实际工作中也时有发生。

（3）通过设备的改造创新，提高工程管理水平。

4 方案比选

4.1 方案一：双通道数显监测记录仪+投入式液位计探头+防水导线+电源控制

在闸室内和人字门外侧不受船只影响的位置，固定安装不锈钢防护圆管，将投入式液位计探头安装在管内并固定，全部浸没在人字门两侧的动水中；将双通道数显监测记录仪安装在船闸启闭机操作柜上，按要求连接到备用24V 直流电源上完成设备的全部接线，并进行调试。

该方案特点有：（1）可以进行实时水位监测、水位差比较、数据记录。（2）系统结构简单，安装方便，且抗干扰能力强，信号转化的精度及稳定性高。（3）直观反映船闸闸门内外侧水位差，有效地减轻人员劳动和提高运行效率。（4）避免操作人员错误判断闸室内与上、下游的水位差，开启人字门操作造成闸门拉杆断裂情况发生，安全实用。

4.2 方案二：超声波液位差计+防水导线+电源控制

此方案选择的是超声波液位差计，其原理是：在测量中由传感器发出超声波脉冲，声波经液体表面反射后被接收器接收，通过晶体器件转换成电信号，并由声波发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。

该方案特点有：（1）该系统可广泛应用于测量两个不同容器的液位或者料位的高低差别。（2）超声波液位差计采用连续测量实时数字显示。（3）探头体积小，量程大，测量精度高。

表1 沭新北船闸运行时间统计表

表2 方案对比表

4.3 方案模拟及对比分析

经过现场调查分析，得出两个方案的施工特点对比（见表2）。经过对比分析，方案一优势明显，故选定该方案。

5 实施过程

该系统包括两台投入式液位变送器单元、电源线路单元和多通道数显监测记录仪单元。其中，投入式液位变送器单元包括液位计探头、防水导线、不锈钢圆管和壳体防护接头；电源线路单元包括1.5m2的两芯导线、304 不锈钢波纹管和接线盒，将此规格的导线不分正负地接到壳体防护接头内“4～20mA”端子上；在启闭机操作柜上安装多通道数显监测记录仪，将两芯线的其中一根接端子“p+”，另外一根接端子“1A”，再用1 根线将端子“p-”和“1c”短接；同理再把另一台接入投入式液位变送器的导线另一头接到端子“p+”和“2A”上，然后再把端子“p-”和“2c”短接；多通道数显监测记录仪后的端子“LN”表示外接电源接入端，再用两芯导线与之相连即完成沭新北船闸水位差监测系统的全部接线。其中，投入式液位变送器安装在不锈钢圆管内进行固定，全部浸没在人字门两侧的动水中。

6 应用效果

该系统主要利用投入式液位计单元上的液位计探头,可以实现实时水位监测、水位差比较、数据记录，通过多通道数显监测记录仪显示水位数值，直观反映船闸闸门内外侧水位差，既减轻了人员劳动，提高运行效率，同时也避免了操作人员偶尔错误判断水位差开启人字门造成闸门拉杆断裂事故发生，便捷高效又安全实用，效果明显■