小浪底南岸引水口工程进水塔水力监测系统设计

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1、小浪底南岸引水口工程进水塔水力监测系统设计

2、第1...　〔摘要〕本文针对小浪底南岸引水口工程进水塔内拦污栅、检修闸门、事故闸门的布置、运用方式及水库水位变化情况，对进水塔内水力监测设备的设置与选型进行了介绍，以确保拦污栅、检修闸门、事故闸门能安全可靠的运行。〔关键词〕南岸供水水位计变送器压差1工程概况及进水塔内布置小浪底水利枢纽南岸引水口工程是为小浪底南岸灌区和洛阳城市供水提供水源而修建的工程，设计引水流量28.6m3/s，引水口正常高水位275m，正常死水位230m，初始运用起调水位205m，汛期防洪限制水位254m。根据引水需要，设计选用岸塔式进水口，进水塔塔高51m，

3、顺水流方向依次设有主、副拦污栅、阶梯式检修闸门和事故闸门，形成三排门井，构成一个封闭的整体塔筒。拦污栅用来阻拦进水引水道内的杂物，以保证引水的清洁，设有主栅2扇、副栅1扇；为保证拦污栅的正常工作，拦污栅强度按上下游水头差不超过5m进行设计。检修闸门承担着非汛期引取表层清水、汛期挡水挡沙及引水和排沙任务；取水口设置3扇检修闸门，底坎高程分别为240m，246m，252m，呈阶梯布置，以便于在水位不同的情况下提升相应的闸门；闸门运用方式为静水启闭，平压方式为旁通管充水平压。事故闸门的设置是为了当进水塔后隧洞及出口弧门发生事故时，关闭洞口以防事态扩大；其运用方式为动水关门、静水启

4、门，平压方式为旁通管充水平压。2水位计布置为保证主、副拦污栅的正常工作，在主、副拦污栅前、后分别布置了1#、2#水位计。1#水位计监测主拦污栅前的水位，同时又监测引水口水库的水位；2#水位计监测副拦污栅后的水位。当主或副拦污栅前的污物过多时，1#、2#水位计将显示出不同的水位，1#水位计比2#水位计将显示出较高的水位值，当二者的差值达到一定值时（本工程压差值整定值为1.0m）有报警信号输出，提醒管理人员需要清理主或副拦污栅前的污物。由于检修门运用方式为静水启闭，2#水位计布置在副拦污栅后检修门前，所以2#水位计可以显示检修门前的水位。在检修门后设置有3#水位计，主要显示充水

5、平压时检修门后的水位，当2#、3#水位计的水位一致时，才能启闭检修门。事故门的运用方式为动水关门、静水启门。为此在事故门后设置有4#水位计，主要显示充水平压时事故门后的水位。由于3#水位计布置在检修门后事故门前，所以当3#、4#水位计的水位一致时，才能提起事故门。3水位计的选择上下游水位监测设备可根据水库水位及设备前后水位的变幅、信号传送距离、要求的监测精度、自动化水平和设备布置条件等选取，一般可用水尺或水位计。当采用计算机监控或要求对上、下游实现遥测时，应选用数字式水位监测装置、电容式压力传感水位计、投入式静压液位变送器或其他类型的水位传感器，其中投入式静压液位变送器的压

6、力探头与相应的变送器构成一套完整的监测系统，可广泛用于监测物位（水位）、体积、压差、重量和密度并具有限位控制及将现场数据采集至上位控制系统等功能。其特点如下：a.压力探头采用新型的传感器，密封性能好，抗冷凝，稳定可靠，线形度好（测量值低于0.2%），温度系数低（低于0.1%K）。b.结构多样，有紧凑型、杆型和缆型三种。c.压力探头与相应的变送器可分开安装，可防止液体或冷凝水影响电气性能，变送器可在高湿度环境下工作。d.变送器为智能型，带智能数据通讯协议，具用现地显示及输出0~20mA模拟量信号功能，同过接口可与计算机相连。考虑到小浪底南岸引水口工程水位变化情况及进水塔内拦污

7、栅、检修门、事故闸门的布置及不同的运用方式，本工程水位计均选择DB101投入缆式静压液位变送器,其压力探头投入到预埋在进水塔中φ219×6钢管底部水中。本工程进水塔前最高运用水位为275.0m，最低运用水位为243.0m，最大水位变幅为32m。考虑到水库运用方式、水位变幅及监测的可靠性，1#、2#水位计分别在242.0m高程、250.0m高程、258.0m高程预埋引水叉管；变送器布置在280.0m高程，电缆长度选为39m；3#水位计预埋引水叉管设置同1#、2#水位计，变送器布置在276.0m高程，电缆长度选为36m；4#水位计分别在238.0m高程、250.0m高程、258

8、.0m高程预埋引水叉管，变送器布置在276.0m高程，电缆长度选为39m。其显示及控制仪表均布置在276.0m高程的配电房内的控制屏上。水位计控制原理见下图。4静压液位变送器的监测原理当液柱表面为大气时，液柱的重量会产生一个静压，当密度一定时，静压只与液柱的高度有关：P=ρ.g.h其中：P——静压（m水柱）ρ——密度，水为1（kg/m3）g——重力加速度（m/s2）h——探头(传感膜片)至液面的距离（m）缆式静压液位变送器的压力探头一般通过电缆挂装在预埋钢管的底部，变送器安装在预埋钢管的顶部，通过变送器发出的0~2