探究管廊内液位计的选择

高扬 王超

摘 要：随着近年来管廊的不断发展，如何实时监测廊内环境体系成为管廊运营的一大要点。通过管廊内液位计的监测，可以避免廊内水浸没管廊内部各类管线，造成不必要的损害。实时监测管廊内部水位变化情况，既方便管廊运行维护，节省人工巡检成本，提高效率，也进一步提升了管廊综合运营能力。本文以银川市宝湖路综合管廊为例通过管廊内测量的介质、工况情况的复杂程度等选择合适的液位计，进行探讨。

关键词：管廊;液位计;量测;选型

一、 工程概况

银川市金凤区宝湖路（亲水大街-通达南街）城市地下综合管廊工程项目，路线全长2835米，道路宽度50m;综合管廊在新建宝湖路中心线绿化带下布置，为东西走向，采用四仓设计，收纳热力、给水、中水、污水、电力、燃气以及通信管道7种管线。

二、 综合管廊内水的来源

管廊内需要监测的水来源主要有以下两处：

⑴ 管廊变形缝、预留孔洞等的渗水，此部分水通过廊内排水沟汇聚至廊内集水坑。宝湖路管廊综合仓集水坑尺寸为：1.0m×2.0m×1.0m（长×宽×高）;电力仓、缆线仓及燃气仓集水坑尺寸为：1.0m×1.0m×1.0m（长×宽×高）。

⑵ 管廊内爆管引起的廊内大面积积水。宝湖路综合管廊内收集了供热管、回水管、给水管、中水管及污水管，在管道发生异常情况下可能引发爆管现象，致使管廊内大面积积水，影响设备运行。

三、 液位计的选择

在容器中液体介质的高低叫做液位，测量液位的仪表叫液位计。液位计是物位仪表的一种。液位计的类型有音叉振动式、磁浮式、投入式、超声波、声呐波，磁翻板、雷达等。

（一）液位计检测方法及影响因素

液位计检测总体上可分为直接检测和间接检测两种方法。直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。间接测量，是将液位信号转化为其它相关信号进行测量，如压力法、浮力法、电学法、热学法等。

管廊内液位计，选择时应考虑以下因素：

1、测量对象，如被测介质的物理和化学性质，以及工作压力和温度、安装条件、液位变化的速度等;

2、 测量和控制要求，如测量范围、测量（或控制）精确度、显示方式、现场指示、远距离指示、与计算机的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。精确度：是指在正常使用條件下，仪表测量结果的准确程度，误差越小，精确度越高。生产过程物理检测仪表的精确度为±1%，水质分析仪表的精确度为±2%（测高浊水的浊度仪的精确度为±5%）。

3、响应时间：当对被测量介质进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来，这段时间即为仪表的响应时间。一只仪表能不能尽快反应出参数变化的情况，是很重要的指标。对水质分析仪表要求的响应时间应不超过3min。

4、输出信号：仪表的模拟输出应是4～20mA DC信号，负载能力不小于600Ω。

5、仪表的防护等级应满足所在环境的要求，一般应不低于IP65，用于药剂投加系统的检测仪表要求能耐腐蚀。

6、四线制的仪表电源多为220V AC、50Hz，两线制的仪表电源为24V DC。

7、现场监测仪表宜选用数显仪。

8、仪表的工作电源应独立，不应和计算机共用电源，以保证发生故障和检修时电源互不干扰，使各自都能稳定可靠地运行。

（二）管廊工程中常用的液位计及选型要点

根据管廊工程环境特点、量测介质及液位计选型标准选择间接测量的液位计，下面就管廊中常用几种液位计进行介绍：

/1、超声波液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可换算成液位。其精确度为±0.5%。这种液位计无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响，因此多用于药池、药罐、排泥水池等的液位测量。但此种方法有一定的盲区，且价格较贵。

2、投入式液位计是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理，采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正，转换成4-20mADC标准电流信号输出。投入式静压液位变送器的传感器部分可直接投入到液体中，变送器部分可用法兰或支架固定，安装使用极为方便。

3、浮球式液位计由于液柱的静压与液位成正比，因此利用压力表测量基准面上液柱的静压就可测得液位。根据被测介质的密度及液体测量范围计算出压力或压差范围，再选用量程、精确度等性能合适的压力表或差压表。这种液位计的精确度为±（0.5～2）%。

4、电容式液位计在容器内插入电极，当液位变化时，电极内部介质改变，电极间（或电极与容器壁之间）的电容也随之变化，该电容量的变化再转换成标准化的直流电信号。其精确度为±（0.5～1.5）%。电容式液位计具有以下优点：传感器无机械可动部分，结构简单、可靠;精确度高;检测端消耗电能小，动态响应快;维护方便，寿命长。缺点是被测液体的介电常数不稳定会引起误差。电容式液位计一般用于调节池、清水池等的液位测量。

（三）管廊工程液位计的确定

1、爆管时液位量测

管廊内管道正常运行时液位计处于干作业环境，仅在管廊爆管时，水在管廊内漫流形成液位差，液位计处于湿作业环境。因此管廊爆管时液位量测在超声波液位计与投入式液位计之间进行选择，通过对比超声波液位计与投入式液位计优缺点选择合适的液位计：

超声波液位计的优点是：与介质不直接接触;耐腐蚀性强;精度较高;设备简洁。缺点是：价格较贵;超声波受传输前端的气体成分影响较大;受容器几许布局特性影响较大;不适用于有气泡或悬浮物的介质;简单受电磁波搅扰。

投入式液位计的优点是：测量精度高;设备便利;信号可远传遥控;可以经过挑选不一样的材料反抗各种介质的腐蚀;合适用于防爆场合;价格适中。缺点是：测量信号需求换算;无法测量逾越125℃的高温介质温度;测量介质的密度必需均匀共同。

在综合管廊运行期间，廊内气体成分变化较大（尤其是风机启停时），且廊内有悬浮物。管廊内爆管时量测的介质为水，介质较为单一，且廊内液位量测精度要求高，信号需要通过PLC柜远传至主控中心。因此，宝湖路综合管廊内爆管量测的液位计选择投入式液位计。

2、集水坑内液位量测

集水坑内液位量测的目的是，通过对管廊集水坑内液位的量测控制集水坑内水泵的启停。当集水坑内水位达到报警水位时，报警信号需要通过液位计传递至PLC柜。

通过对电容式液位计与浮球式液位计对比，发现电容式液位计与浮球式液位计量程、精度等方面均可满足宝湖路管廊内集水坑液位量测功能。但电容式液位计是靠介电常数进行量测，价格相对昂贵;浮球式液位计是通过物理运动测量，价格较低。因此，宝湖路综合管廊集水坑内量测的液位计选择浮球式液位计。

宝湖路综合管廊内通过浮球式液位计与投入式液位计相结合的方式实现对综合管廊水位参数监测，并通过PLC等设备将水位信号采集并传输到云服务平台，再由云服务平台对综合管廊水位参数的在线监测、预警、分析等。

四、结束语

综合管廊内液位计可以实时监测管廊内部水位变化情况，既方便管廊运行维护，节省人工巡检成本，提高效率，也进一步提升了管廊综合运营能力。综合管廊内液位计参与并完善了综合管廊的环境监测系统，可以为综合管廊管理提供重要基础数据，同时实现对管线信息共享、实时监测、集中控制，对城市安全管线起到重要作用，在城市化建设中起到推动作用。