投入式液位變送器在沉管隧道法施工水箱中的利用實例

　　一、前言
水底地道成為連接水底兩岸除橋去橋梁連接的重要方式，早的水道地道出現于美國，因为解決了管道水底連接的關鍵性課題，沉管法隧道安裝法成為水底地道的主流施工想法。由于國內交通的事業的迅猛發展，出現了大批的水底隧道的工程項目，沉管法截至而今止，國內先后建成通車的沉管法地道已越來，廣州有三條之多。現有的沉管法隧道，統一采取管內安裝壓載水箱，通過對水箱壓載水的方法來控制管段的浮運沉放以及安裝，但施工工藝來講繁復，基本是靠人工進行操作，并且管段在浮運沉放以及安裝的時候都是在水中進行，且管內空氣流通不暢，這些增加了施工中的風險系數，為了簡化操作過程，降低風險系數，應將水箱壓載系統進行自動化改進。探討沉管法地道施工過程中壓載水箱抽、排水過程自動化的可行性。

二、目前管段水箱壓載過程介紹
当前，按國內的沉管地道施工工藝，在整個施工的過程中，水箱的抽排水大概有以下幾個步驟：
1、試漏
當管段預制完成此后，準備安裝之前，通常會對管段的防水性能進行一個測試—即管段的試漏，以檢驗預制的管段是否水密，如有漏水的地点要進行修補。在這個過程中，假如一切正常的話，管內水箱要經過一次壓水及排水。
2、沉放
3、對接
4、穩定壓載
5、接頭排水

三、管段壓載水箱自動化的可行性探討
以侖頭至生物島項目E4管段為例，該節管段內的壓載水箱總共有18個，每邊9個，每個水箱要安排一個控制閥門，再加上前后控制水泵的閥門，總共有四十六個閥門，這么多的閥門如果要人工操作的話，须要十個人，這對人工要求比較大。
根據船舶調載系統的經驗和對調載系統設備的了解，可能對管段壓載水箱的調載過程實現自動化控制，其主意如下：
1）、*優化控制管路，盡可能的減少冗余設備，主要是管路的控制閥門，這樣可以減少要操作設備的數量；
2）、控制閥門选择電動控制，并在遠程進行集中操控；
3）、壓載水箱裝備感壓式水位計，并所有水位信息集中至電腦，可比較直接的了解所有壓載水箱的壓水狀態，能根據水箱的壓水情況和沉箱的浮態，由軟件計算出沉箱的負浮力及各個滑輪組的吊力；
4）、管段安裝兩套姿態儀，監控管段的姿態，可根據管段的姿態進行調載。
實現水箱調載自動化后可將水位計信號和姿態儀信號輸入到同一個串口接收軟件里面集中顯示，將水泵、閥門的控制開關和顯示屏集中在一起。
實現自動化后調載的具體流程如下：
實現自動化控制今后，只需要一個人操作能够了，大大的節約了人工。而且通過船上的調載的經驗數據，沉管段壓載水箱的自動化控制是整体能够實現的。以是我們對幾家自動化設備公司進行了詢價，后得出了一組具有性價比的方案，該組方案如下：
該方案總造價為：90200RMB，今后這套設備可以回收重復使用，是以來講，成本是比較低的。

四、管段壓載水箱自動化方案探討
1、壓載控制閥的優化
以侖頭至生物島地道為例，我們先了解一下水箱及水泵有閥門的具體安置：
這套設備是以前的方案，此中總管路上控制水泵的閥門共有四套，其控制水泵的管路默示圖如下：
此中控制閥共有七個，繁瑣，對其進行簡化后，每套控制水泵閥門閥數量減少3個，一個沉箱總共閥門減少12個，具體簡化方式如下圖所示：
通過簡化往后，能够實現沉箱調載的三個工況，同時整節管的閥門降至34個，這不僅節約了本钱，并且操作更加容易了。
2、實現水泵和閥門的遠程操作
把所有水泵及閥門的控制按鈕集中在沿路并實現遠程操作，考慮靠安裝及可操作性，控制閥門可选择電動蝶閥，因為電動蝶閥具有啟閉容易迅速、結構簡單，體積小，重量輕、調節职能好的優點。
安裝電動蝶閥后，把控制線路引到控制塔上集中控制。
對幾家閥門廠家進行詢價，天津龍源電動閥門有限公司生產的電動蝶閥性價比相對比較高。以下為此中一產品的技術參數：
1）電源可選：220VAC50Hz，380VAC50Hz，24VDC
2）控制原理：
智能調節型in：4-20mA，out：4-20mA，電源220VAC
3、水箱水位的遠程顯示
水位計的選擇主要考慮安裝和拆卸方便和可重復使用，感壓式水位計結構簡單，安裝方便。以下介紹潤中儀表有限公司生產的投入式液位變送器的主要技術參數：
投入式液位變送器是基于所測液體靜壓與該液體高度成正比的原理，采用擴散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應，將靜壓轉成電信號。經過溫度補償和線性校正。轉換成4-20mADC標準電流信號輸出。投入式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。
主要技術指標：
測量范圍：0.3～110m
精 度：0.2、0.5、1.0級
工作溫度：-20～80℃
輸出信號：二線制4～20mADC
電源電壓：標準24VDC
不靈敏區：≤±1.0%FS
負載能力：0-600Ω
相對溫度：≤85%
防護等級：IP68
防爆標志：ExiaⅡCT4-6
4、沉箱姿態的實時監控
沉箱姿態的監控选拔高精度的雙軸線傾角傳感器。以下介紹深圳瑞芬科技有限公司生產的高精度數字雙軸傾角傳感器：
HCA526T是瑞芬科技針對工業現場控制領域訂制的高精度數字型雙軸傾角傳感器，高分辨率0.001°。內置高精度 16bit A/D 差分轉換器，通過5 階濾波算法，終輸出雙宗旨的傾角值。
接口可選 RS485、RS232 或 TTL電平。由于內置了ADI 公司的高精度數字溫感器，所以輸出角度在工作溫度范圍內得到了再次修正，保證產品在低溫與高置環境下的高重復性。
輸出速率可達 20 次/秒，產品屬于工業級產品，性能可靠穩定，擴展性好，多種輸出可供選擇。
寬電壓輸入9～36V
抗振>20000g
輸出TTL/RS232/RS485可選
IP68防護等級
分辨率0.001°
寬溫工作-40～+85℃
體積L90mm×W50mm×H28mm
5、集控軟件
投入式液位變送器及姿態儀控制信號及顯示信號均可以通過計算機串口與電腦連接，因此可以通過軟件實現感壓式水位計及姿態儀的在一個軟件里的集中顯示。

五、結束語
通過上述水箱壓載系統自動化的探討，我們可能得出的結論便是壓載過程全体有可以實現自動化，這樣不僅可能節省壓載操作的時間，簡化壓載的操作，而且能保證整個過程的安全。

上一條：差壓變送器測量時常見的故障分析及檢測方法
下一條：智能投入式液位計在沉箱水位監測中的應用