劉韜　趙令劍

摘要：語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)是輸水工程的日常運(yùn)行監(jiān)視的一個(gè)重要手段，是工程安全的重要保障，也是工程運(yùn)行調(diào)度的重要依據(jù)。該文以遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程為工程背景，結(jié)合工程運(yùn)行監(jiān)視的實(shí)踐，以及對(duì)工程輸水特點(diǎn)深入研究基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)全線電動(dòng)設(shè)備、流量壓力水力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化報(bào)警設(shè)限，達(dá)到了對(duì)工程全線日常安全運(yùn)行監(jiān)視的要求，能夠有效避免乃至杜絕工程運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)一步擴(kuò)大，具有重大的安全意義。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)；安全；優(yōu)化設(shè)限；串聯(lián)加壓技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）12-2873-02

1 工程簡(jiǎn)介

遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程是遼寧省“十一五”重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是目前國(guó)內(nèi)管道輸水距離最長(zhǎng)、輸水量最大、供水方式最復(fù)雜的水利工程。工程的主要任務(wù)是將渾江調(diào)來(lái)的水經(jīng)大伙房水庫(kù)調(diào)節(jié)后，有效配置給遼寧中南部地區(qū)的7個(gè)缺水城市?？紤]到工程身處的地理地勢(shì)特點(diǎn)，整個(gè)輸水工程采用密閉有壓輸水，未設(shè)置巨大的開(kāi)敞前池。

工程主體由供水首部工程、29.1公里輸水隧洞及連接段工程、231.7公里輸水管線工程、6座配水（加壓）站、1座加壓泵站、3座加氯站、6座雙向和2座單向穩(wěn)壓塔組成。工程沿線設(shè)有202個(gè)蝶閥、1109個(gè)空氣閥、19個(gè)調(diào)流閥和7套加壓泵組等設(shè)備，以用來(lái)滿足工程正常運(yùn)行、檢修的調(diào)度需求。除此之外，全線的實(shí)時(shí)水力監(jiān)測(cè)包括流量計(jì)和壓力計(jì)兩種，非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由46個(gè)野外安全監(jiān)測(cè)測(cè)站完成，其中在輸水干線布設(shè)15臺(tái)超聲波流量計(jì)，用于干線流量平衡分析，在每個(gè)供水支線設(shè)有電磁流量計(jì)用以供水的精確測(cè)量，在配水站管線旁通管的上下游各設(shè)置壓力傳感器1個(gè)（其中上游的傳感器與調(diào)流閥進(jìn)口連接，下游與調(diào)流閥出口連接），上述儀器可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的，安全監(jiān)測(cè)測(cè)站在沿線布設(shè)，監(jiān)測(cè)對(duì)象為變形、內(nèi)外水壓力、位移、裂縫等，用于日常管線安全評(píng)估。

2 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)設(shè)值的重要性

根據(jù)城市用水的特點(diǎn)，整個(gè)輸水工程采用24h不間斷的輸水，由于工程沿線監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備眾多、供水支線多、輸水距離長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的監(jiān)視任務(wù)顯得異常繁重。

由于管線采用的串聯(lián)加壓輸水特點(diǎn)，工程的壓力、流量波動(dòng)影響范圍較大，較大的波動(dòng)甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)輸水管線。當(dāng)管線壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，輕者會(huì)使管段空氣閥浮球隨水壓起伏撞擊閥罩，影響管線正常輸水的進(jìn)排氣和浮球使用壽命，重者導(dǎo)致管線出現(xiàn)水錘、空化空蝕現(xiàn)象，甚至?xí)俪杀苁录?。?shí)時(shí)監(jiān)視的目的在于：當(dāng)管線一旦出現(xiàn)不利工況時(shí)，迅速掌握事故的產(chǎn)生原因，及時(shí)進(jìn)行調(diào)度調(diào)整，防止故障迅速擴(kuò)大。因此實(shí)時(shí)掌握管線的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，是保障輸水任務(wù)順利進(jìn)行的前提，也是工程運(yùn)行安全的基本保障。

考慮到實(shí)時(shí)監(jiān)視的上述重要性，以及人為監(jiān)視的感官疲勞，因此需要采用語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行輔助，提高監(jiān)視的實(shí)時(shí)性和效率。

3 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)視對(duì)象及相應(yīng)設(shè)限依據(jù)

3.1 電動(dòng)設(shè)備的監(jiān)視

大伙房輸水的日常調(diào)度主要由調(diào)度中心統(tǒng)籌完成，沿線的電動(dòng)設(shè)施都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控。涉及到的電動(dòng)設(shè)備類型包括：①電動(dòng)蝶閥；②電動(dòng)調(diào)流閥；③泵組；④供水首部快速閘門、取水閘門及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)等。

在正常運(yùn)行情況下，電動(dòng)設(shè)施的控制分為五級(jí)控制，分別為現(xiàn)地電動(dòng)頭控制、現(xiàn)地LCU控制、現(xiàn)地CCU控制、配水站中控控制、調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制。運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)設(shè)施未經(jīng)調(diào)度中心核實(shí)批準(zhǔn)是不能進(jìn)行開(kāi)關(guān)的，語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)設(shè)備的調(diào)度權(quán)限切換、開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，無(wú)需人為設(shè)限。

3.2 流量監(jiān)視

輸水干線布設(shè)的超聲波流量計(jì)及供水支線的電磁流量計(jì)，對(duì)應(yīng)管線的接口口徑是不同的，其采集精度也有所不同：超聲波流量計(jì)，四聲道，用于大管徑，精度5.0‰；電磁流量計(jì)用于精確計(jì)量，誤差3.0‰。同時(shí)，由于干線輸水量相應(yīng)較大，水流紊動(dòng)較大，正常輸水運(yùn)行時(shí)，超聲波流量計(jì)的真實(shí)值難以界定，通過(guò)設(shè)置真實(shí)值的浮動(dòng)限進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警難度偏大；相反，電磁流量計(jì)由于精度較高，采集數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定，供水流量真實(shí)值容易界定，設(shè)值難度小。

超聲波流量計(jì)報(bào)警限設(shè)值：

依據(jù)水量平衡原理，干線超聲波流量同支線電磁流量值之間存在著相互聯(lián)系的，通過(guò)建立比例關(guān)系，設(shè)值電磁報(bào)警限后，就可間接實(shí)現(xiàn)超聲波報(bào)警限的設(shè)置。

如圖1所示的輸水干支線流量布設(shè)，若將干線超聲波流量值作為輸水來(lái)水，將供水支線的電磁流量作為出水，通過(guò)管線流量平衡分析比較發(fā)現(xiàn)，由如下的比例關(guān)系：

[1.025

[1.025

其中，[QA]、[QB]、[QC]、[QD]為輸水干線的超聲波流量值，雙線運(yùn)行時(shí)流量值相同，且正常采集的浮動(dòng)限為[Q2]%；[Q1]、[Q2]為供水支線的電磁流量值，上述式始終成立，與供水流量大小無(wú)關(guān)。至此實(shí)現(xiàn)了以電磁流量精確表征超聲波流量值的方法，并可以此設(shè)置報(bào)警浮動(dòng)限。

工程實(shí)踐舉例，當(dāng)前情況下，供水支線的累加瞬時(shí)流量[Q2]=11.3m3/s，則對(duì)應(yīng)來(lái)水干線[11.58

電磁流量的報(bào)警設(shè)值，依據(jù)電磁流量計(jì)的采集精度，設(shè)限范圍為[0.96Q2，1.04Q2]，即可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)視預(yù)警的目的。

3.3 壓力報(bào)警設(shè)值

大伙房輸水工程的串聯(lián)加壓特點(diǎn)，在初期供水相對(duì)較少的情況下，輸水干線的消能主要以VAG調(diào)流閥進(jìn)行消能，自大伙房取水首部的120m左右的水位至輸水工程末端的營(yíng)口凈水廠穩(wěn)壓配水井的10.8m溢流水位，通過(guò)沿線的撫順干線、沈陽(yáng)2配水站干線、鞍山出口干線及營(yíng)口干線進(jìn)行層級(jí)消能，每級(jí)消能約為20～30m的壓降，雖然輸水管線較長(zhǎng)，水力計(jì)算時(shí)也應(yīng)以長(zhǎng)管計(jì)，但沿程損失水頭較調(diào)流閥消掉的水頭通常較小，據(jù)此可以人為的將整個(gè)管線分成5個(gè)壓力管段級(jí)。

1）壓力的穩(wěn)定性

同流量的預(yù)警設(shè)限相比，壓力的報(bào)警設(shè)限則顯得相對(duì)簡(jiǎn)單。這是由于在水力調(diào)度達(dá)到平衡的輸水管線，其管段的壓力隨時(shí)間呈水平線，且對(duì)于齊備穩(wěn)壓設(shè)施的管段，壓力脈動(dòng)幅度在10cm左右，對(duì)于穩(wěn)壓效果相對(duì)不足的管段，脈動(dòng)幅度也多在30～40cm左右。

2）壓力敏感性

工程沿線一旦出現(xiàn)關(guān)閥或滲漏，相應(yīng)管段的壓力將迅速相應(yīng)，壓力波以水擊波波速漫延，因?yàn)檫B通性，壓力降幅會(huì)越過(guò)調(diào)流閥波及至相鄰的管段，并造成相應(yīng)的降幅。相較而言，壓力降幅的幅度是不同的。同級(jí)壓力管段有時(shí)間響應(yīng)之分，不同管段有降幅幅度大小之別。工程運(yùn)行兩年來(lái)，出現(xiàn)的非正常壓力波動(dòng)的原因和大致變幅有：①調(diào)流閥的微調(diào)，不同開(kāi)度范圍調(diào)動(dòng)，引起的壓力變動(dòng)幅度不同，在60%～70%開(kāi)度范圍內(nèi)的微調(diào)，壓力變幅在40cm左右，開(kāi)度越大，壓力幅度變動(dòng)越大；②管線微滲通常是短期內(nèi)難以鑒別的，但長(zhǎng)期可以由壓力降落坡度來(lái)判別；③對(duì)于管線運(yùn)行時(shí)的開(kāi)關(guān)閥或重大滲漏，均可造成1.0m以上的壓力降幅。

3）壓力優(yōu)化設(shè)限

綜上管線運(yùn)行的特點(diǎn)，大伙房壓力語(yǔ)音報(bào)警的設(shè)限主要有兩點(diǎn)：①以層級(jí)壓力管段為參考對(duì)象；②設(shè)限時(shí)考慮不同的幅度等級(jí)，一個(gè)為[±40cm]的變動(dòng)低限，一個(gè)為[±100cm]的緊急報(bào)警限；③壓力測(cè)點(diǎn)選兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)即可，避免重復(fù)設(shè)限，重復(fù)報(bào)警。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)管線的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行研究，當(dāng)管線處于恒定流運(yùn)行工況下，通過(guò)合理的流量、壓力預(yù)警設(shè)值，可以有效的掌握管線運(yùn)行狀態(tài)，便于迅速查找事故原因，制定相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行方案，提高工程的壽命周期，保障人民的用水安全和用水質(zhì)量。需要補(bǔ)充的是，報(bào)警水力參數(shù)的設(shè)值之前，需要建立在管線穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，與輸水非恒定流調(diào)度的水平密切相關(guān)。

摘要：語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)是輸水工程的日常運(yùn)行監(jiān)視的一個(gè)重要手段，是工程安全的重要保障，也是工程運(yùn)行調(diào)度的重要依據(jù)。該文以遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程為工程背景，結(jié)合工程運(yùn)行監(jiān)視的實(shí)踐，以及對(duì)工程輸水特點(diǎn)深入研究基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)全線電動(dòng)設(shè)備、流量壓力水力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化報(bào)警設(shè)限，達(dá)到了對(duì)工程全線日常安全運(yùn)行監(jiān)視的要求，能夠有效避免乃至杜絕工程運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)一步擴(kuò)大，具有重大的安全意義。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)；安全；優(yōu)化設(shè)限；串聯(lián)加壓技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）12-2873-02

1 工程簡(jiǎn)介

遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程是遼寧省“十一五”重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是目前國(guó)內(nèi)管道輸水距離最長(zhǎng)、輸水量最大、供水方式最復(fù)雜的水利工程。工程的主要任務(wù)是將渾江調(diào)來(lái)的水經(jīng)大伙房水庫(kù)調(diào)節(jié)后，有效配置給遼寧中南部地區(qū)的7個(gè)缺水城市?？紤]到工程身處的地理地勢(shì)特點(diǎn)，整個(gè)輸水工程采用密閉有壓輸水，未設(shè)置巨大的開(kāi)敞前池。

工程主體由供水首部工程、29.1公里輸水隧洞及連接段工程、231.7公里輸水管線工程、6座配水（加壓）站、1座加壓泵站、3座加氯站、6座雙向和2座單向穩(wěn)壓塔組成。工程沿線設(shè)有202個(gè)蝶閥、1109個(gè)空氣閥、19個(gè)調(diào)流閥和7套加壓泵組等設(shè)備，以用來(lái)滿足工程正常運(yùn)行、檢修的調(diào)度需求。除此之外，全線的實(shí)時(shí)水力監(jiān)測(cè)包括流量計(jì)和壓力計(jì)兩種，非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由46個(gè)野外安全監(jiān)測(cè)測(cè)站完成，其中在輸水干線布設(shè)15臺(tái)超聲波流量計(jì)，用于干線流量平衡分析，在每個(gè)供水支線設(shè)有電磁流量計(jì)用以供水的精確測(cè)量，在配水站管線旁通管的上下游各設(shè)置壓力傳感器1個(gè)（其中上游的傳感器與調(diào)流閥進(jìn)口連接，下游與調(diào)流閥出口連接），上述儀器可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的，安全監(jiān)測(cè)測(cè)站在沿線布設(shè)，監(jiān)測(cè)對(duì)象為變形、內(nèi)外水壓力、位移、裂縫等，用于日常管線安全評(píng)估。

2 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)設(shè)值的重要性

根據(jù)城市用水的特點(diǎn)，整個(gè)輸水工程采用24h不間斷的輸水，由于工程沿線監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備眾多、供水支線多、輸水距離長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的監(jiān)視任務(wù)顯得異常繁重。

由于管線采用的串聯(lián)加壓輸水特點(diǎn)，工程的壓力、流量波動(dòng)影響范圍較大，較大的波動(dòng)甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)輸水管線。當(dāng)管線壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，輕者會(huì)使管段空氣閥浮球隨水壓起伏撞擊閥罩，影響管線正常輸水的進(jìn)排氣和浮球使用壽命，重者導(dǎo)致管線出現(xiàn)水錘、空化空蝕現(xiàn)象，甚至?xí)俪杀苁录?。?shí)時(shí)監(jiān)視的目的在于：當(dāng)管線一旦出現(xiàn)不利工況時(shí)，迅速掌握事故的產(chǎn)生原因，及時(shí)進(jìn)行調(diào)度調(diào)整，防止故障迅速擴(kuò)大。因此實(shí)時(shí)掌握管線的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，是保障輸水任務(wù)順利進(jìn)行的前提，也是工程運(yùn)行安全的基本保障。

考慮到實(shí)時(shí)監(jiān)視的上述重要性，以及人為監(jiān)視的感官疲勞，因此需要采用語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行輔助，提高監(jiān)視的實(shí)時(shí)性和效率。

3 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)視對(duì)象及相應(yīng)設(shè)限依據(jù)

3.1 電動(dòng)設(shè)備的監(jiān)視

大伙房輸水的日常調(diào)度主要由調(diào)度中心統(tǒng)籌完成，沿線的電動(dòng)設(shè)施都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控。涉及到的電動(dòng)設(shè)備類型包括：①電動(dòng)蝶閥；②電動(dòng)調(diào)流閥；③泵組；④供水首部快速閘門、取水閘門及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)等。

在正常運(yùn)行情況下，電動(dòng)設(shè)施的控制分為五級(jí)控制，分別為現(xiàn)地電動(dòng)頭控制、現(xiàn)地LCU控制、現(xiàn)地CCU控制、配水站中控控制、調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制。運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)設(shè)施未經(jīng)調(diào)度中心核實(shí)批準(zhǔn)是不能進(jìn)行開(kāi)關(guān)的，語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)設(shè)備的調(diào)度權(quán)限切換、開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，無(wú)需人為設(shè)限。

3.2 流量監(jiān)視

輸水干線布設(shè)的超聲波流量計(jì)及供水支線的電磁流量計(jì)，對(duì)應(yīng)管線的接口口徑是不同的，其采集精度也有所不同：超聲波流量計(jì)，四聲道，用于大管徑，精度5.0‰；電磁流量計(jì)用于精確計(jì)量，誤差3.0‰。同時(shí)，由于干線輸水量相應(yīng)較大，水流紊動(dòng)較大，正常輸水運(yùn)行時(shí)，超聲波流量計(jì)的真實(shí)值難以界定，通過(guò)設(shè)置真實(shí)值的浮動(dòng)限進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警難度偏大；相反，電磁流量計(jì)由于精度較高，采集數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定，供水流量真實(shí)值容易界定，設(shè)值難度小。

超聲波流量計(jì)報(bào)警限設(shè)值：

依據(jù)水量平衡原理，干線超聲波流量同支線電磁流量值之間存在著相互聯(lián)系的，通過(guò)建立比例關(guān)系，設(shè)值電磁報(bào)警限后，就可間接實(shí)現(xiàn)超聲波報(bào)警限的設(shè)置。

如圖1所示的輸水干支線流量布設(shè)，若將干線超聲波流量值作為輸水來(lái)水，將供水支線的電磁流量作為出水，通過(guò)管線流量平衡分析比較發(fā)現(xiàn)，由如下的比例關(guān)系：

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其中，[QA]、[QB]、[QC]、[QD]為輸水干線的超聲波流量值，雙線運(yùn)行時(shí)流量值相同，且正常采集的浮動(dòng)限為[Q2]%；[Q1]、[Q2]為供水支線的電磁流量值，上述式始終成立，與供水流量大小無(wú)關(guān)。至此實(shí)現(xiàn)了以電磁流量精確表征超聲波流量值的方法，并可以此設(shè)置報(bào)警浮動(dòng)限。

工程實(shí)踐舉例，當(dāng)前情況下，供水支線的累加瞬時(shí)流量[Q2]=11.3m3/s，則對(duì)應(yīng)來(lái)水干線[11.58

電磁流量的報(bào)警設(shè)值，依據(jù)電磁流量計(jì)的采集精度，設(shè)限范圍為[0.96Q2，1.04Q2]，即可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)視預(yù)警的目的。

3.3 壓力報(bào)警設(shè)值

大伙房輸水工程的串聯(lián)加壓特點(diǎn)，在初期供水相對(duì)較少的情況下，輸水干線的消能主要以VAG調(diào)流閥進(jìn)行消能，自大伙房取水首部的120m左右的水位至輸水工程末端的營(yíng)口凈水廠穩(wěn)壓配水井的10.8m溢流水位，通過(guò)沿線的撫順干線、沈陽(yáng)2配水站干線、鞍山出口干線及營(yíng)口干線進(jìn)行層級(jí)消能，每級(jí)消能約為20～30m的壓降，雖然輸水管線較長(zhǎng)，水力計(jì)算時(shí)也應(yīng)以長(zhǎng)管計(jì)，但沿程損失水頭較調(diào)流閥消掉的水頭通常較小，據(jù)此可以人為的將整個(gè)管線分成5個(gè)壓力管段級(jí)。

1）壓力的穩(wěn)定性

同流量的預(yù)警設(shè)限相比，壓力的報(bào)警設(shè)限則顯得相對(duì)簡(jiǎn)單。這是由于在水力調(diào)度達(dá)到平衡的輸水管線，其管段的壓力隨時(shí)間呈水平線，且對(duì)于齊備穩(wěn)壓設(shè)施的管段，壓力脈動(dòng)幅度在10cm左右，對(duì)于穩(wěn)壓效果相對(duì)不足的管段，脈動(dòng)幅度也多在30～40cm左右。

2）壓力敏感性

工程沿線一旦出現(xiàn)關(guān)閥或滲漏，相應(yīng)管段的壓力將迅速相應(yīng)，壓力波以水擊波波速漫延，因?yàn)檫B通性，壓力降幅會(huì)越過(guò)調(diào)流閥波及至相鄰的管段，并造成相應(yīng)的降幅。相較而言，壓力降幅的幅度是不同的。同級(jí)壓力管段有時(shí)間響應(yīng)之分，不同管段有降幅幅度大小之別。工程運(yùn)行兩年來(lái)，出現(xiàn)的非正常壓力波動(dòng)的原因和大致變幅有：①調(diào)流閥的微調(diào)，不同開(kāi)度范圍調(diào)動(dòng)，引起的壓力變動(dòng)幅度不同，在60%～70%開(kāi)度范圍內(nèi)的微調(diào)，壓力變幅在40cm左右，開(kāi)度越大，壓力幅度變動(dòng)越大；②管線微滲通常是短期內(nèi)難以鑒別的，但長(zhǎng)期可以由壓力降落坡度來(lái)判別；③對(duì)于管線運(yùn)行時(shí)的開(kāi)關(guān)閥或重大滲漏，均可造成1.0m以上的壓力降幅。

3）壓力優(yōu)化設(shè)限

綜上管線運(yùn)行的特點(diǎn)，大伙房壓力語(yǔ)音報(bào)警的設(shè)限主要有兩點(diǎn)：①以層級(jí)壓力管段為參考對(duì)象；②設(shè)限時(shí)考慮不同的幅度等級(jí)，一個(gè)為[±40cm]的變動(dòng)低限，一個(gè)為[±100cm]的緊急報(bào)警限；③壓力測(cè)點(diǎn)選兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)即可，避免重復(fù)設(shè)限，重復(fù)報(bào)警。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)管線的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行研究，當(dāng)管線處于恒定流運(yùn)行工況下，通過(guò)合理的流量、壓力預(yù)警設(shè)值，可以有效的掌握管線運(yùn)行狀態(tài)，便于迅速查找事故原因，制定相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行方案，提高工程的壽命周期，保障人民的用水安全和用水質(zhì)量。需要補(bǔ)充的是，報(bào)警水力參數(shù)的設(shè)值之前，需要建立在管線穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，與輸水非恒定流調(diào)度的水平密切相關(guān)。

摘要：語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)是輸水工程的日常運(yùn)行監(jiān)視的一個(gè)重要手段，是工程安全的重要保障，也是工程運(yùn)行調(diào)度的重要依據(jù)。該文以遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程為工程背景，結(jié)合工程運(yùn)行監(jiān)視的實(shí)踐，以及對(duì)工程輸水特點(diǎn)深入研究基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)全線電動(dòng)設(shè)備、流量壓力水力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化報(bào)警設(shè)限，達(dá)到了對(duì)工程全線日常安全運(yùn)行監(jiān)視的要求，能夠有效避免乃至杜絕工程運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)一步擴(kuò)大，具有重大的安全意義。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)；安全；優(yōu)化設(shè)限；串聯(lián)加壓技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）12-2873-02

1 工程簡(jiǎn)介

遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程是遼寧省“十一五”重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是目前國(guó)內(nèi)管道輸水距離最長(zhǎng)、輸水量最大、供水方式最復(fù)雜的水利工程。工程的主要任務(wù)是將渾江調(diào)來(lái)的水經(jīng)大伙房水庫(kù)調(diào)節(jié)后，有效配置給遼寧中南部地區(qū)的7個(gè)缺水城市?？紤]到工程身處的地理地勢(shì)特點(diǎn)，整個(gè)輸水工程采用密閉有壓輸水，未設(shè)置巨大的開(kāi)敞前池。

工程主體由供水首部工程、29.1公里輸水隧洞及連接段工程、231.7公里輸水管線工程、6座配水（加壓）站、1座加壓泵站、3座加氯站、6座雙向和2座單向穩(wěn)壓塔組成。工程沿線設(shè)有202個(gè)蝶閥、1109個(gè)空氣閥、19個(gè)調(diào)流閥和7套加壓泵組等設(shè)備，以用來(lái)滿足工程正常運(yùn)行、檢修的調(diào)度需求。除此之外，全線的實(shí)時(shí)水力監(jiān)測(cè)包括流量計(jì)和壓力計(jì)兩種，非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由46個(gè)野外安全監(jiān)測(cè)測(cè)站完成，其中在輸水干線布設(shè)15臺(tái)超聲波流量計(jì)，用于干線流量平衡分析，在每個(gè)供水支線設(shè)有電磁流量計(jì)用以供水的精確測(cè)量，在配水站管線旁通管的上下游各設(shè)置壓力傳感器1個(gè)（其中上游的傳感器與調(diào)流閥進(jìn)口連接，下游與調(diào)流閥出口連接），上述儀器可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的，安全監(jiān)測(cè)測(cè)站在沿線布設(shè)，監(jiān)測(cè)對(duì)象為變形、內(nèi)外水壓力、位移、裂縫等，用于日常管線安全評(píng)估。

2 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)設(shè)值的重要性

根據(jù)城市用水的特點(diǎn)，整個(gè)輸水工程采用24h不間斷的輸水，由于工程沿線監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備眾多、供水支線多、輸水距離長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的監(jiān)視任務(wù)顯得異常繁重。

由于管線采用的串聯(lián)加壓輸水特點(diǎn)，工程的壓力、流量波動(dòng)影響范圍較大，較大的波動(dòng)甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)輸水管線。當(dāng)管線壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，輕者會(huì)使管段空氣閥浮球隨水壓起伏撞擊閥罩，影響管線正常輸水的進(jìn)排氣和浮球使用壽命，重者導(dǎo)致管線出現(xiàn)水錘、空化空蝕現(xiàn)象，甚至?xí)俪杀苁录?。?shí)時(shí)監(jiān)視的目的在于：當(dāng)管線一旦出現(xiàn)不利工況時(shí)，迅速掌握事故的產(chǎn)生原因，及時(shí)進(jìn)行調(diào)度調(diào)整，防止故障迅速擴(kuò)大。因此實(shí)時(shí)掌握管線的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，是保障輸水任務(wù)順利進(jìn)行的前提，也是工程運(yùn)行安全的基本保障。

考慮到實(shí)時(shí)監(jiān)視的上述重要性，以及人為監(jiān)視的感官疲勞，因此需要采用語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行輔助，提高監(jiān)視的實(shí)時(shí)性和效率。

3 語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)視對(duì)象及相應(yīng)設(shè)限依據(jù)

3.1 電動(dòng)設(shè)備的監(jiān)視

大伙房輸水的日常調(diào)度主要由調(diào)度中心統(tǒng)籌完成，沿線的電動(dòng)設(shè)施都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控。涉及到的電動(dòng)設(shè)備類型包括：①電動(dòng)蝶閥；②電動(dòng)調(diào)流閥；③泵組；④供水首部快速閘門、取水閘門及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)等。

在正常運(yùn)行情況下，電動(dòng)設(shè)施的控制分為五級(jí)控制，分別為現(xiàn)地電動(dòng)頭控制、現(xiàn)地LCU控制、現(xiàn)地CCU控制、配水站中控控制、調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制。運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)設(shè)施未經(jīng)調(diào)度中心核實(shí)批準(zhǔn)是不能進(jìn)行開(kāi)關(guān)的，語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)設(shè)備的調(diào)度權(quán)限切換、開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，無(wú)需人為設(shè)限。

3.2 流量監(jiān)視

輸水干線布設(shè)的超聲波流量計(jì)及供水支線的電磁流量計(jì)，對(duì)應(yīng)管線的接口口徑是不同的，其采集精度也有所不同：超聲波流量計(jì)，四聲道，用于大管徑，精度5.0‰；電磁流量計(jì)用于精確計(jì)量，誤差3.0‰。同時(shí)，由于干線輸水量相應(yīng)較大，水流紊動(dòng)較大，正常輸水運(yùn)行時(shí)，超聲波流量計(jì)的真實(shí)值難以界定，通過(guò)設(shè)置真實(shí)值的浮動(dòng)限進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警難度偏大；相反，電磁流量計(jì)由于精度較高，采集數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定，供水流量真實(shí)值容易界定，設(shè)值難度小。

超聲波流量計(jì)報(bào)警限設(shè)值：

依據(jù)水量平衡原理，干線超聲波流量同支線電磁流量值之間存在著相互聯(lián)系的，通過(guò)建立比例關(guān)系，設(shè)值電磁報(bào)警限后，就可間接實(shí)現(xiàn)超聲波報(bào)警限的設(shè)置。

如圖1所示的輸水干支線流量布設(shè)，若將干線超聲波流量值作為輸水來(lái)水，將供水支線的電磁流量作為出水，通過(guò)管線流量平衡分析比較發(fā)現(xiàn)，由如下的比例關(guān)系：

[1.025

[1.025

其中，[QA]、[QB]、[QC]、[QD]為輸水干線的超聲波流量值，雙線運(yùn)行時(shí)流量值相同，且正常采集的浮動(dòng)限為[Q2]%；[Q1]、[Q2]為供水支線的電磁流量值，上述式始終成立，與供水流量大小無(wú)關(guān)。至此實(shí)現(xiàn)了以電磁流量精確表征超聲波流量值的方法，并可以此設(shè)置報(bào)警浮動(dòng)限。

工程實(shí)踐舉例，當(dāng)前情況下，供水支線的累加瞬時(shí)流量[Q2]=11.3m3/s，則對(duì)應(yīng)來(lái)水干線[11.58

電磁流量的報(bào)警設(shè)值，依據(jù)電磁流量計(jì)的采集精度，設(shè)限范圍為[0.96Q2，1.04Q2]，即可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)視預(yù)警的目的。

3.3 壓力報(bào)警設(shè)值

大伙房輸水工程的串聯(lián)加壓特點(diǎn)，在初期供水相對(duì)較少的情況下，輸水干線的消能主要以VAG調(diào)流閥進(jìn)行消能，自大伙房取水首部的120m左右的水位至輸水工程末端的營(yíng)口凈水廠穩(wěn)壓配水井的10.8m溢流水位，通過(guò)沿線的撫順干線、沈陽(yáng)2配水站干線、鞍山出口干線及營(yíng)口干線進(jìn)行層級(jí)消能，每級(jí)消能約為20～30m的壓降，雖然輸水管線較長(zhǎng)，水力計(jì)算時(shí)也應(yīng)以長(zhǎng)管計(jì)，但沿程損失水頭較調(diào)流閥消掉的水頭通常較小，據(jù)此可以人為的將整個(gè)管線分成5個(gè)壓力管段級(jí)。

1）壓力的穩(wěn)定性

同流量的預(yù)警設(shè)限相比，壓力的報(bào)警設(shè)限則顯得相對(duì)簡(jiǎn)單。這是由于在水力調(diào)度達(dá)到平衡的輸水管線，其管段的壓力隨時(shí)間呈水平線，且對(duì)于齊備穩(wěn)壓設(shè)施的管段，壓力脈動(dòng)幅度在10cm左右，對(duì)于穩(wěn)壓效果相對(duì)不足的管段，脈動(dòng)幅度也多在30～40cm左右。

2）壓力敏感性

工程沿線一旦出現(xiàn)關(guān)閥或滲漏，相應(yīng)管段的壓力將迅速相應(yīng)，壓力波以水擊波波速漫延，因?yàn)檫B通性，壓力降幅會(huì)越過(guò)調(diào)流閥波及至相鄰的管段，并造成相應(yīng)的降幅。相較而言，壓力降幅的幅度是不同的。同級(jí)壓力管段有時(shí)間響應(yīng)之分，不同管段有降幅幅度大小之別。工程運(yùn)行兩年來(lái)，出現(xiàn)的非正常壓力波動(dòng)的原因和大致變幅有：①調(diào)流閥的微調(diào)，不同開(kāi)度范圍調(diào)動(dòng)，引起的壓力變動(dòng)幅度不同，在60%～70%開(kāi)度范圍內(nèi)的微調(diào)，壓力變幅在40cm左右，開(kāi)度越大，壓力幅度變動(dòng)越大；②管線微滲通常是短期內(nèi)難以鑒別的，但長(zhǎng)期可以由壓力降落坡度來(lái)判別；③對(duì)于管線運(yùn)行時(shí)的開(kāi)關(guān)閥或重大滲漏，均可造成1.0m以上的壓力降幅。

3）壓力優(yōu)化設(shè)限

綜上管線運(yùn)行的特點(diǎn)，大伙房壓力語(yǔ)音報(bào)警的設(shè)限主要有兩點(diǎn)：①以層級(jí)壓力管段為參考對(duì)象；②設(shè)限時(shí)考慮不同的幅度等級(jí)，一個(gè)為[±40cm]的變動(dòng)低限，一個(gè)為[±100cm]的緊急報(bào)警限；③壓力測(cè)點(diǎn)選兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)即可，避免重復(fù)設(shè)限，重復(fù)報(bào)警。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)管線的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行研究，當(dāng)管線處于恒定流運(yùn)行工況下，通過(guò)合理的流量、壓力預(yù)警設(shè)值，可以有效的掌握管線運(yùn)行狀態(tài)，便于迅速查找事故原因，制定相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行方案，提高工程的壽命周期，保障人民的用水安全和用水質(zhì)量。需要補(bǔ)充的是，報(bào)警水力參數(shù)的設(shè)值之前，需要建立在管線穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，與輸水非恒定流調(diào)度的水平密切相關(guān)。