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一、超聲波物位計沒測量水位概況

     攔污柵位于進水口前，其作用為攔住雜物，防止雜物進入水輪機蝸殼，影響機組正常運行。機組長期運行后，必然導致攔污柵前渣滓堵塞，使柵前、柵后水位產生差值，對欄污柵形成一定的水壓力。當壓力超過攔污柵所能承受的限度時，將發生攔污柵壓塌的重大事故。為避免該事故的發生，水電廠一般采用測量攔污柵前、后水位差，來判斷攔污柵目前承受的壓力，是否超出警界線，來決定是否需要排除攔污柵前渣滓，緩解攔污柵所承受壓力。

      田壩電站位于云南省漫灣發電廠大壩左岸，裝有一臺105MW的混流式機組，在汛期利用漫灣發電廠的棄水發電，在系統中承擔腰荷。由于其進水口位于江水拐彎處，容易聚集江水中漂來的渣滓，又由于離漫灣發電廠表孔泄洪門較遠，渣滓不容易排走，而長時間滯留于進水口門攔污柵前，造成堵塞，使得柵前、柵后水位產生差值。對攔污柵形成較大的壓力。電廠必須對該壓力進行實時監測，防患于未然。但目前攔污柵水位測量準確、可靠性低，實際運行中，需要運行班人員定期到現地測量。這樣既不能達到實時監測，又給“無人值班，少人值守”的電站提出了一個嚴峻的問題。

      帶著問題，我們進行了大量調研，目前水電站多采用浮子式液位計或投入式液位計來進行水位測量。其缺點為：測量精度低，不可靠，經常出現浮子卡死不動和傳感器堵塞導致測不準；維護工作量大，安裝、調試不便，采集到的僅是模擬告警信號，不能直接進入電廠計算機監控系統。對無人值班電廠不實用。 我們對攔污柵水位測量系統進行了反復對比，優化得出最后的方案設計，采用超聲波物位計對柵前、柵后水位進行實時準確監測，用PLC對采集量進行處理。并且把實時水位和壓差數據送到中控室，顯示和越限報警。同時采用RS422/RS232接口，又把實時數據送到大壩集中控制室工控機，處理成計算機通信報文，最終將采集量送到電廠計算機監控系統上位機。 該項目實施后不僅滿足欄污柵柵前、柵后水位及壓差的多點實時監測，及報警功能，而且結束了攔污柵測量系統獨立工作，無法與電廠計算機監控系統通訊的局面。實現與閘門系統的監視功能、控制功能以及故障時ON-CALL尋呼系統功能的集成。滿足了無人值班電站的需要。該技術在云南省電力系統還是第一家。今后，我們打算將攔污柵柵前水位（即壩前水位）送給水輪機調速器系統，實現自動調整水頭，使機組在最優工況下運行。

二、超聲波物位計測量水位的原理以及安裝要求

      超聲波物位計工作時，高頻脈沖聲波由換能器（探頭）發出，遇被測物體（水面）表面被反射，折回的反射回波被同一換能器（探頭）接收，轉換成電信號。脈沖發送和接收之間的時間（聲波的運動時間）與換能器到物體表面的距離成正比，聲波傳輸的距離S與聲速C和傳輸時間T之間的關系可以用公式表示：S= CⅹT/2

      例如：聲速C=344m/s，傳輸時間為50ms，即可算出傳輸的距離為17.2m，測定距離為8.6m。系統如下：

      如上圖可以看出新系統由超聲波物位計（兩個換能器和一塊控制表）、數模轉換模塊（型號為：FXON-3A）、可編程控制器（即PLC）、七段管碼顯示器和兩塊“上潤”儀表組成。具體工作原理如下：

      物位計具有強勁發射力的換能器，微處理器程序控制，智能信號處理技術，可實現多種典型工況軟件處理模式，使物位計能適應固體、液體、粉塵、蒸汽、泡沫等復雜工況。紅外線遙控編程調節、操作簡單方便，并帶有液晶顯示。物位計可以配單通道、雙通道、多通道三種型號控制表，各種控制表都有各通道相對應的4 - -20mA的電流信號輸出。

      安裝換能器時應使換能器發出的聲波垂直于被測物體，使換能器能接收到較多的物體反射回來的聲波，使測量更精確。在被測物體與換能器之間不能存在任何物體，以免使聲波被遮攔物反射給換能器，造成實測距離為換能器與遮攔物之間的距離。另外，為防止電磁干擾，換能器到控制表之間的傳輸線務必使用屏蔽電纜。

三．可編程超聲波式攔污柵水位測量系統在田壩電站應用產生的效果

      用超聲波物位計測量大壩水位目前在國內尚不普遍，技術上尚無經驗可以借鑒。在這樣的情況下，我們充分利用PLC與超聲波物位計這一領域的先進技術，按照總體規劃，長遠考慮，一次到位，避免重復改造，重復投資的這一原則，對該項目進行自行設計，全面順利地完成了這一課題。在該領域取得了較有價值的經驗。為目前我國國內水電站實現對大壩水位監測系統提供了一個可以借鑒的范例。

      目前能夠成功實現攔污柵水位遠方實時監測的電廠并不多，漫灣發電廠的這一課題項目已實現這一目標。從應用的效果看，能夠滿足電廠對攔污柵柵前、柵后水位及前后壓差的實時監測和報警。提高了防洪渡訊的應變能力和壩區水位控制的自動化手段，該項目在國內處于先進行列。

      可編程超聲波式攔污柵水位測量系統投入2萬余元，在云南省漫灣發電廠田壩電站使用中,已取得了很好的效益。杜絕了過去由于值班人員在中控室不能實時監測壓差，造成當壓差快越限時，不能及時調整機組和閘門的運行方式，使得壓差繼續增大，被迫停機清渣，給企業帶來經濟損失，和攔污柵壓塌的事故隱患。

四、結束語

      可編程超聲波式攔污柵水位測量系統研制成功及運用,提高了漫灣發電廠田壩電站的運行可靠性，安全性。將進一步提高漫灣發電廠自動化水平，為防洪渡汛提供技術支持，為進一步鞏固無人值班（少人值守）奠定了基礎。