高揚(yáng) 王超

摘 要：隨著近年來管廊的不斷發(fā)展，如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廊內(nèi)環(huán)境體系成為管廊運(yùn)營(yíng)的一大要點(diǎn)。通過管廊內(nèi)液位計(jì)的監(jiān)測(cè)，可以避免廊內(nèi)水浸沒管廊內(nèi)部各類管線，造成不必要的損害。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管廊內(nèi)部水位變化情況，既方便管廊運(yùn)行維護(hù)，節(jié)省人工巡檢成本，提高效率，也進(jìn)一步提升了管廊綜合運(yùn)營(yíng)能力。本文以銀川市寶湖路綜合管廊為例通過管廊內(nèi)測(cè)量的介質(zhì)、工況情況的復(fù)雜程度等選擇合適的液位計(jì)，進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：管廊;液位計(jì);量測(cè);選型

一、?工程概況

銀川市金鳳區(qū)寶湖路（親水大街-通達(dá)南街）城市地下綜合管廊工程項(xiàng)目，路線全長(zhǎng)2835米，道路寬度50m;綜合管廊在新建寶湖路中心線綠化帶下布置，為東西走向，采用四倉(cāng)設(shè)計(jì)，收納熱力、給水、中水、污水、電力、燃?xì)庖约巴ㄐ殴艿?種管線。

二、?綜合管廊內(nèi)水的來源

管廊內(nèi)需要監(jiān)測(cè)的水來源主要有以下兩處：

⑴ 管廊變形縫、預(yù)留孔洞等的滲水，此部分水通過廊內(nèi)排水溝匯聚至廊內(nèi)集水坑。寶湖路管廊綜合倉(cāng)集水坑尺寸為：1.0m×2.0m×1.0m（長(zhǎng)×寬×高）;電力倉(cāng)、纜線倉(cāng)及燃?xì)鈧}(cāng)集水坑尺寸為：1.0m×1.0m×1.0m（長(zhǎng)×寬×高）。

⑵ 管廊內(nèi)爆管引起的廊內(nèi)大面積積水。寶湖路綜合管廊內(nèi)收集了供熱管、回水管、給水管、中水管及污水管，在管道發(fā)生異常情況下可能引發(fā)爆管現(xiàn)象，致使管廊內(nèi)大面積積水，影響設(shè)備運(yùn)行。

三、?液位計(jì)的選擇

在容器中液體介質(zhì)的高低叫做液位，測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì)。液位計(jì)是物位儀表的一種。液位計(jì)的類型有音叉振動(dòng)式、磁浮式、投入式、超聲波、聲吶波，磁翻板、雷達(dá)等。

（一）液位計(jì)檢測(cè)方法及影響因素

液位計(jì)檢測(cè)總體上可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)兩種方法。直接測(cè)量是一種最為簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)量方法，它是利用連通器的原理，將容器中的液體引入帶有標(biāo)尺的觀察管中，通過標(biāo)尺讀出液位高度。間接測(cè)量，是將液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為其它相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，如壓力法、浮力法、電學(xué)法、熱學(xué)法等。

管廊內(nèi)液位計(jì)，選擇時(shí)應(yīng)考慮以下因素：

1、測(cè)量對(duì)象，如被測(cè)介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及工作壓力和溫度、安裝條件、液位變化的速度等;

2、 測(cè)量和控制要求，如測(cè)量范圍、測(cè)量（或控制）精確度、顯示方式、現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)距離指示、與計(jì)算機(jī)的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。精確度：是指在正常使用條件下，儀表測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，誤差越小，精確度越高。生產(chǎn)過程物理檢測(cè)儀表的精確度為±1%，水質(zhì)分析儀表的精確度為±2%（測(cè)高濁水的濁度儀的精確度為±5%）。

3、響應(yīng)時(shí)間：當(dāng)對(duì)被測(cè)量介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀表指示值總要經(jīng)過一段時(shí)間才能顯示出來，這段時(shí)間即為儀表的響應(yīng)時(shí)間。一只儀表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的情況，是很重要的指標(biāo)。對(duì)水質(zhì)分析儀表要求的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過3min。

4、輸出信號(hào)：儀表的模擬輸出應(yīng)是4～20mA DC信號(hào)，負(fù)載能力不小于600Ω。

5、儀表的防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足所在環(huán)境的要求，一般應(yīng)不低于IP65，用于藥劑投加系統(tǒng)的檢測(cè)儀表要求能耐腐蝕。

6、四線制的儀表電源多為220V AC、50Hz，兩線制的儀表電源為24V DC。

7、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀表宜選用數(shù)顯儀。

8、儀表的工作電源應(yīng)獨(dú)立，不應(yīng)和計(jì)算機(jī)共用電源，以保證發(fā)生故障和檢修時(shí)電源互不干擾，使各自都能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

（二）管廊工程中常用的液位計(jì)及選型要點(diǎn)

根據(jù)管廊工程環(huán)境特點(diǎn)、量測(cè)介質(zhì)及液位計(jì)選型標(biāo)準(zhǔn)選擇間接測(cè)量的液位計(jì)，下面就管廊中常用幾種液位計(jì)進(jìn)行介紹：

/1、超聲波液位計(jì)的傳感器由一對(duì)發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對(duì)液面發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來，被接收換能器接收。根據(jù)發(fā)射至接收的時(shí)間可確定傳感器與液面之間的距離，即可換算成液位。其精確度為±0.5%。這種液位計(jì)無機(jī)械可動(dòng)部分，可靠性高，安裝簡(jiǎn)單、方便，屬于非接觸測(cè)量，且不受液體的粘度、密度等影響，因此多用于藥池、藥罐、排泥水池等的液位測(cè)量。但此種方法有一定的盲區(qū)，且價(jià)格較貴。

2、投入式液位計(jì)是基于所測(cè)液體靜壓與該液體高度成正比的原理，采用擴(kuò)散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)成電信號(hào)。經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正，轉(zhuǎn)換成4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。投入式靜壓液位變送器的傳感器部分可直接投入到液體中，變送器部分可用法蘭或支架固定，安裝使用極為方便。

3、浮球式液位計(jì)由于液柱的靜壓與液位成正比，因此利用壓力表測(cè)量基準(zhǔn)面上液柱的靜壓就可測(cè)得液位。根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的密度及液體測(cè)量范圍計(jì)算出壓力或壓差范圍，再選用量程、精確度等性能合適的壓力表或差壓表。這種液位計(jì)的精確度為±（0.5～2）%。

4、電容式液位計(jì)在容器內(nèi)插入電極，當(dāng)液位變化時(shí)，電極內(nèi)部介質(zhì)改變，電極間（或電極與容器壁之間）的電容也隨之變化，該電容量的變化再轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化的直流電信號(hào)。其精確度為±（0.5～1.5）%。電容式液位計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：傳感器無機(jī)械可動(dòng)部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠;精確度高;檢測(cè)端消耗電能小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快;維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是被測(cè)液體的介電常數(shù)不穩(wěn)定會(huì)引起誤差。電容式液位計(jì)一般用于調(diào)節(jié)池、清水池等的液位測(cè)量。

（三）管廊工程液位計(jì)的確定

1、爆管時(shí)液位量測(cè)

管廊內(nèi)管道正常運(yùn)行時(shí)液位計(jì)處于干作業(yè)環(huán)境，僅在管廊爆管時(shí)，水在管廊內(nèi)漫流形成液位差，液位計(jì)處于濕作業(yè)環(huán)境。因此管廊爆管時(shí)液位量測(cè)在超聲波液位計(jì)與投入式液位計(jì)之間進(jìn)行選擇，通過對(duì)比超聲波液位計(jì)與投入式液位計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)選擇合適的液位計(jì)：

超聲波液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：與介質(zhì)不直接接觸;耐腐蝕性強(qiáng);精度較高;設(shè)備簡(jiǎn)潔。缺點(diǎn)是：價(jià)格較貴;超聲波受傳輸前端的氣體成分影響較大;受容器幾許布局特性影響較大;不適用于有氣泡或懸浮物的介質(zhì);簡(jiǎn)單受電磁波攪擾。

投入式液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量精度高;設(shè)備便利;信號(hào)可遠(yuǎn)傳遙控;可以經(jīng)過挑選不一樣的材料反抗各種介質(zhì)的腐蝕;合適用于防爆場(chǎng)合;價(jià)格適中。缺點(diǎn)是：測(cè)量信號(hào)需求換算;無法測(cè)量逾越125℃的高溫介質(zhì)溫度;測(cè)量介質(zhì)的密度必需均勻共同。

在綜合管廊運(yùn)行期間，廊內(nèi)氣體成分變化較大（尤其是風(fēng)機(jī)啟停時(shí)），且廊內(nèi)有懸浮物。管廊內(nèi)爆管時(shí)量測(cè)的介質(zhì)為水，介質(zhì)較為單一，且廊內(nèi)液位量測(cè)精度要求高，信號(hào)需要通過PLC柜遠(yuǎn)傳至主控中心。因此，寶湖路綜合管廊內(nèi)爆管量測(cè)的液位計(jì)選擇投入式液位計(jì)。

2、集水坑內(nèi)液位量測(cè)

集水坑內(nèi)液位量測(cè)的目的是，通過對(duì)管廊集水坑內(nèi)液位的量測(cè)控制集水坑內(nèi)水泵的啟停。當(dāng)集水坑內(nèi)水位達(dá)到報(bào)警水位時(shí)，報(bào)警信號(hào)需要通過液位計(jì)傳遞至PLC柜。

通過對(duì)電容式液位計(jì)與浮球式液位計(jì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)電容式液位計(jì)與浮球式液位計(jì)量程、精度等方面均可滿足寶湖路管廊內(nèi)集水坑液位量測(cè)功能。但電容式液位計(jì)是靠介電常數(shù)進(jìn)行量測(cè)，價(jià)格相對(duì)昂貴;浮球式液位計(jì)是通過物理運(yùn)動(dòng)測(cè)量，價(jià)格較低。因此，寶湖路綜合管廊集水坑內(nèi)量測(cè)的液位計(jì)選擇浮球式液位計(jì)。

寶湖路綜合管廊內(nèi)通過浮球式液位計(jì)與投入式液位計(jì)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊水位參數(shù)監(jiān)測(cè)，并通過PLC等設(shè)備將水位信號(hào)采集并傳輸?shù)皆品?wù)平臺(tái)，再由云服務(wù)平臺(tái)對(duì)綜合管廊水位參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)、預(yù)警、分析等。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜合管廊內(nèi)液位計(jì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管廊內(nèi)部水位變化情況，既方便管廊運(yùn)行維護(hù)，節(jié)省人工巡檢成本，提高效率，也進(jìn)一步提升了管廊綜合運(yùn)營(yíng)能力。綜合管廊內(nèi)液位計(jì)參與并完善了綜合管廊的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以為綜合管廊管理提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)管線信息共享、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、集中控制，對(duì)城市安全管線起到重要作用，在城市化建設(shè)中起到推動(dòng)作用。