一、超聲波物位計(jì)沒測量水位概況
攔污柵位于進(jìn)水口前，其作用為攔住雜物，防止雜物進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼，影響機(jī)組正常運(yùn)行。機(jī)組長期運(yùn)行后，必然導(dǎo)致攔污柵前渣滓堵塞，使柵前、柵后水位產(chǎn)生差值，對欄污柵形成一定的水壓力。當(dāng)壓力超過攔污柵所能承受的限度時(shí)，將發(fā)生攔污柵壓塌的重大事故。為避免該事故的發(fā)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(fā)電廠大壩左岸，裝有一臺(tái)105MW的混流式機(jī)組，在汛期利用漫灣發(fā)電廠的棄水發(fā)電，在系統(tǒng)中承擔(dān)腰荷。由于其進(jìn)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(fā)電廠表孔泄洪門較遠(yuǎn)，渣滓不容易排走，而長時(shí)間滯留于進(jìn)水口門攔污柵前，造成堵塞，使得柵前、柵后水位產(chǎn)生差值。對攔污柵形成較大的壓力。電廠必須對該壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，防患于未然。但目前攔污柵水位測量準(zhǔn)確、可靠性低，實(shí)際運(yùn)行中，需要運(yùn)行班人員定期到現(xiàn)地測量。這樣既不能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測，又給“無人值班，少人值守”的電站提出了一個(gè)嚴(yán)峻的問題。
帶著問題，我們進(jìn)行了大量調(diào)研，目前水電站多采用浮子式液位計(jì)或投入式液位計(jì)來進(jìn)行水位測量。其缺點(diǎn)為：測量精度低，不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)浮子卡死不動(dòng)和傳感器堵塞導(dǎo)致測不準(zhǔn)；維護(hù)工作量大，安裝、調(diào)試不便，采集到的僅是模擬告警信號(hào)，不能直接進(jìn)入電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。對無人值班電廠不實(shí)用。
我們對攔污柵水位測量系統(tǒng)進(jìn)行了反復(fù)對比，優(yōu)化得出最后的方案設(shè)計(jì)，采用超聲波物位計(jì)對柵前、柵后水位進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測，用PLC對采集量進(jìn)行處理。并且把實(shí)時(shí)水位和壓差數(shù)據(jù)送到中控室，顯示和越限報(bào)警。同時(shí)采用RS422/RS232接口，又把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送到大壩集中控制室工控機(jī)，處理成計(jì)算機(jī)通信報(bào)文，最終將采集量送到電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)。
該項(xiàng)目實(shí)施后不僅滿足欄污柵柵前、柵后水位及壓差的多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，及報(bào)警功能，而且結(jié)束了攔污柵測量系統(tǒng)獨(dú)立工作，無法與電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊的局面。實(shí)現(xiàn)與閘門系統(tǒng)的監(jiān)視功能、控制功能以及故障時(shí)ON-CALL尋呼系統(tǒng)功能的集成。滿足了無人值班電站的需要。該技術(shù)在云南省電力系統(tǒng)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(jī)調(diào)速器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整水頭，使機(jī)組在最優(yōu)工況下運(yùn)行。
二、超聲波物位計(jì)測量水位的原理以及安裝要求
超聲波物位計(jì)工作時(shí)，高頻脈沖聲波由換能器（探頭）發(fā)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(zhuǎn)換成電信號(hào)。脈沖發(fā)送和接收之間的時(shí)間（聲波的運(yùn)動(dòng)時(shí)間）與換能器到物體表面的距離成正比，聲波傳輸?shù)木嚯xS與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系可以用公式表示：S= CⅹT/2
例如：聲速C=344m/s，傳輸時(shí)間為50ms，即可算出傳輸?shù)木嚯x為17.2m，測定距離為8.6m。
系統(tǒng)如下：
如上圖可以看出新系統(tǒng)由超聲波物位計(jì)（兩個(gè)換能器和一塊控制表）、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（型號(hào)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(jì)具有強(qiáng)勁發(fā)射力的換能器，微處理器程序控制，智能信號(hào)處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多種典型工況軟件處理模式，使物位計(jì)能適應(yīng)固體、液體、粉塵、蒸汽、泡沫等復(fù)雜工況。紅外線遙控編程調(diào)節(jié)、操作簡單方便，并帶有液晶顯示。物位計(jì)可以配單通道、雙通道、多通道三種型號(hào)控制表，各種控制表都有各通道相對應(yīng)的4 - -20mA的電流信號(hào)輸出?！?/div>
安裝換能器時(shí)應(yīng)使換能器發(fā)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(shí)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(wù)必使用屏蔽電纜?！?/div>
三．可編程超聲波式攔污柵水位測量系統(tǒng)在田壩電站應(yīng)用產(chǎn)生的效果
用超聲波物位計(jì)測量大壩水位目前在國內(nèi)尚不普遍，技術(shù)上尚無經(jīng)驗(yàn)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(jì)這一領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，按照總體規(guī)劃，長遠(yuǎn)考慮，一次到位，避免重復(fù)改造，重復(fù)投資的這一原則，對該項(xiàng)目進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，全面順利地完成了這一課題。在該領(lǐng)域取得了較有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。為目前我國國內(nèi)水電站實(shí)現(xiàn)對大壩水位監(jiān)測系統(tǒng)提供了一個(gè)可以借鑒的范例。
目前能夠成功實(shí)現(xiàn)攔污柵水位遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)測的電廠并不多，漫灣發(fā)電廠的這一課題項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。從應(yīng)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(shí)時(shí)監(jiān)測和報(bào)警。提高了防洪渡訊的應(yīng)變能力和壩區(qū)水位控制的自動(dòng)化手段，該項(xiàng)目在國內(nèi)處于先進(jìn)行列。
可編程超聲波式攔污柵水位測量系統(tǒng)投入2萬余元，在云南省漫灣發(fā)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(shí)時(shí)監(jiān)測壓差，造成當(dāng)壓差快越限時(shí)，不能及時(shí)調(diào)整機(jī)組和閘門的運(yùn)行方式，使得壓差繼續(xù)增大，被迫停機(jī)清渣，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，和攔污柵壓塌的事故隱患。
四、結(jié)束語
可編程超聲波式攔污柵水位測量系統(tǒng)研制成功及運(yùn)用,提高了漫灣發(fā)電廠田壩電站的運(yùn)行可靠性，安全性。將進(jìn)一步提高漫灣發(fā)電廠自動(dòng)化水平，為防洪渡汛提供技術(shù)支持，為進(jìn)一步鞏固無人值班（少人值守）奠定了基礎(chǔ)。