物位測量通常指對工業(yè)生產(chǎn)過程中封閉式或敞開容器中物料（固體或液位）的高度進(jìn)行檢測；如果是對物料高度進(jìn)行連續(xù)的檢測，稱為連續(xù)測量。如果只對物料高度是否到達(dá)某一位置進(jìn)行檢測稱為限位測量。完成這種測量任務(wù)的儀表叫做物位計。

　　物位計分為：1、靜壓型物位計：用于槽罐或容器內(nèi)的物位測量，可直接安裝或通過遠(yuǎn)傳密封組件安裝。2、超聲波物位計：用于液體和顆粒狀固體等物位的監(jiān)控。3、電容式物位計：高溫、高壓條件下的物位測量。防塵、防掛料、防蒸汽、防冷凝。4、LD-DL 物位計是一種新型的電容式連續(xù)測量物位儀表，由于采用射頻技術(shù)和微機(jī)技術(shù)解決了傳統(tǒng)電容式物位計溫漂大、標(biāo)定難、怕粘附的難題。5、可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中液體及固體料倉物位的連續(xù)測量。6、特別是高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)粘附、粉塵大的環(huán)境下進(jìn)行測量，選擇該物位計是適合的。

一  超聲波物位計測量水位概況

　　超聲波物位計 通過發(fā)射高能超聲波，使其從被測物體表面反射回來。反射回來的信號經(jīng)過改進(jìn)的算法進(jìn)行處理，從而增強(qiáng)了有效信號，更好地摒棄了無效的干擾信號。這些高能的聲波使經(jīng)過介質(zhì)后確保了少的信號損失。歸功于這些高能聲波，使聲波損失較之傳統(tǒng)的超聲波儀器都要少。發(fā)射信號越強(qiáng)反射得到的信號也越強(qiáng)。接收器電路即使在噪聲較強(qiáng)的環(huán)境下也能識別與監(jiān)視低液位信號。測量信號經(jīng)過溫度補(bǔ)償作用，保證了信號輸出與顯示具有極高的準(zhǔn)確性。

　　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)組正常運行。機(jī)組長期運行后，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，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)行實時監(jiān)測，防患于未然。

　　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或投入式液位計來進(jìn)行水位測量。其缺點為：測量低，不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)浮子卡死不動和傳感器堵塞導(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，不能直接進(jìn)入電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。對無人值班電廠不實用。 我們對攔污柵水位測量系統(tǒng)進(jìn)行了反復(fù)對比，優(yōu)化得出的方案設(shè)計，采用超聲波物位計對柵前、柵后水位進(jìn)行實時準(zhǔn)確監(jiān)測，用PLC對采集量進(jìn)行處理。并且把實時水位和壓差數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)送到大壩集中控制室工控機(jī)，處理成計算機(jī)通信報文，終將采集量送到電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)。 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(jiān)測，及報警功能，而且結(jié)束了攔污柵測量系統(tǒng)獨立工作，無法與電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊的局面。

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(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。脈沖發(fā)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?shù)木嚯xS與聲速C和傳輸時間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（兩個換能器和一塊控制表）、數(shù)模轉(zhuǎn)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(qiáng)勁發(fā)射力的換能器，微處理器程序控制，智能信號處理技術(shù)，可實現(xiàn)多種典型工況軟件處理模式，使物位計能適應(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。

　　安裝換能器時應(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。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。

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(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，按照總體規(guī)劃，長遠(yuǎn)考慮，到位，避免重復(fù)改造，重復(fù)投資的這一原則，對該項目進(jìn)行自行設(shè)計，全面順利地完成了這一課題。在該領(lǐng)域取得了較有價值的經(jīng)驗。為目前我國國內(nèi)水電站實現(xiàn)對大壩水位監(jiān)測系統(tǒng)提供了一個可以借鑒的范例。

　　目前能夠成功實現(xiàn)攔污柵水位遠(yuǎn)方實時監(jiān)測的電廠并不多，漫灣發(fā)電廠的這一課題項目已實現(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時監(jiān)測和報警。提高了防洪渡訊的應(yīng)變能力和壩區(qū)水位控制的自動化手段，該項目在國內(nèi)處于先進(jìn)行列。

四  結(jié)束語

　　可編程超聲波式攔污柵水位測量系統(tǒng)研制成功及運用，提高了漫灣發(fā)電廠田壩電站的運行可靠性，安全性。將進(jìn)一步提高漫灣發(fā)電廠自動化水平，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)。