劉 韜，趙令劍

（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局，遼寧 沈陽 110166）

1 系統(tǒng)設置的重要性

根據(jù)城市用水的特點，整個輸水工程采用24 h不間斷的輸水，由于工程沿線監(jiān)測設施設備眾多、供水支線多、輸水距離長，對應的監(jiān)視任務顯得異常繁重。

由于管線采用的串聯(lián)加壓輸水特點，工程的壓力、流量波動影響范圍較大，較大的波動甚至會影響到整個輸水管線。當管線壓力出現(xiàn)波動時，輕者會使管段空氣閥浮球隨水壓起伏撞擊閥罩，影響管線正常輸水的進排氣和浮球使用壽命，重者導致管線出現(xiàn)水錘、空化空蝕現(xiàn)象，甚至會促成爆管事件。實時監(jiān)視的目的在于：當管線一旦出現(xiàn)不利工況時，迅速掌握事故的產(chǎn)生原因，及時進行調(diào)度調(diào)整，防止故障迅速擴大。因此實時掌握管線的運行動態(tài)，是保障輸水任務順利進行的前提，也是工程運行安全的基本保障。

考慮到實時監(jiān)視的上述重要性，以及人為監(jiān)視的感官疲勞，因此需要采用語音報警系統(tǒng)進行輔助，提高監(jiān)視的實時性和效率。

2 系統(tǒng)的監(jiān)視對象及相應依據(jù)

2.1 電動設備的監(jiān)視

大伙房輸水的日常調(diào)度主要由調(diào)度中心統(tǒng)籌完成，沿線的電動設施都可以實現(xiàn)遠程調(diào)控。涉及到的電動設備類型包括：①電動蝶閥；②電動調(diào)流閥；③泵組；④供水首部快速閘門、取水閘門及旋轉濾網(wǎng)等。

在正常運行情況下，電動設施的控制分為五級控制，分別為現(xiàn)地電動頭控制、現(xiàn)地LCU控制、現(xiàn)地CCU控制、配水站中控控制、調(diào)度中心遠程控制。運行時，電動設施未經(jīng)調(diào)度中心核實批準是不能進行開關的，語音報警系統(tǒng)自動可以實現(xiàn)對電動設備的調(diào)度權限切換、開關狀態(tài)進行報警，無需人為設限。

2.2 流量監(jiān)視

輸水干線布設的超聲波流量計及供水支線的電磁流量計，對應管線的接口口徑是不同的，其采集精度也有所不同。超聲波流量計，四聲道，用于大管徑，精度0.5%；電磁流量計用于精確計量，誤差0.3%。同時，由于干線輸水量相應較大，水流紊動較大，正常輸水運行時，超聲波流量計的真實值難以界定，通過設置真實值的浮動限進行語音報警難度偏大。相反，電磁流量計由于精度較高，采集數(shù)值相對穩(wěn)定，供水流量真實值容易界定，設值難度小。

超聲波流量計報警限設置。依據(jù)水量平衡原理，干線超聲波流量同支線電磁流量值之間存在著相互聯(lián)系的，通過建立比例關系，設值電磁報警限后，就可間接實現(xiàn)超聲波報警限的設置。

圖1 輸水干支線流量計布置示意圖

如圖1所示的輸水干支線流量布設，若將干線超聲波流量值作為輸水來水，將供水支線的電磁流量作為出水，通過管線流量平衡分析比較發(fā)現(xiàn)，由如下的比例關系：

其中，QA，QB，QC，QD為輸水干線的超聲波流量值，雙線運行時流量值相同，且正常采集的浮動限為Q2%；Q1，Q2為供水支線的電磁流量值，上述式始終成立，與供水流量大小無關。至此實現(xiàn)了以電磁流量精確表征超聲波流量值的方法，并可以此設置報警浮動限。

工程實踐舉例，當前情況下，供水支線的累加瞬時流量Q2為11.3 m3/s，則對應來水干線11.58＜QC+QD＜11.70，即單（干）線輸水的正常流量采集范圍為5.79＜QC＜5.85。若假定電磁流量值Q2固定，則正常輸水干線QC，QD的浮動警限為，經(jīng)過實踐嘗試可以滿足日常監(jiān)視。

電磁流量的報警設值，依據(jù)電磁流量計的采集精度，設限范圍為，即可達到實時監(jiān)視預警的目的。

2.3 壓力報警設置

大伙房輸水工程的串聯(lián)加壓特點，在初期供水相對較少的情況下，輸水干線的消能主要以VAG調(diào)流閥進行消能，自大伙房取水首部的120 m左右的水位，至輸水工程末端的營口凈水廠穩(wěn)壓配水井的10.8 m溢流水位，通過沿線的撫順干線、沈陽2配水站干線、鞍山出口干線及營口干線進行層級消能，每級消能約為20～30 m的壓降，雖然輸水管線較長，水力計算時也應以長管計，但沿程損失水頭較調(diào)流閥消掉的水頭通常較小，據(jù)此可以人為的將整個管線分成5個壓力管段級。

1）壓力的穩(wěn)定性。同流量的預警設限相比，壓力的報警設限則顯得相對簡單。這是由于在水力調(diào)度達到平衡的輸水管線，其管段的壓力隨時間呈水平線，且對于齊備穩(wěn)壓設施的管段，壓力脈動幅度在10 cm左右，對于穩(wěn)壓效果相對不足的管段，脈動幅度也多在30～40 cm左右。

2）壓力敏感性。工程沿線一旦出現(xiàn)關閥或滲漏，相應管段的壓力將迅速相應，壓力波以水擊波波速漫延，因為連通性，壓力降幅會越過調(diào)流閥波及至相鄰的管段，并造成相應的降幅。相較而言，壓力降幅的幅度是不同的。同級壓力管段有時間響應之分，不同管段有降幅幅度大小之別。工程運行兩年來，出現(xiàn)的非正常壓力波動的原因和大致變幅有：①調(diào)流閥的微調(diào)，不同開度范圍調(diào)動，引起的壓力變動幅度不同，在60%～70%開度范圍內(nèi)的微調(diào)，壓力變幅在40 cm左右，開度越大，壓力幅度變動越大；②管線微滲通常是短期內(nèi)難以鑒別的，但長期可以由壓力降落坡度來判別；③對于管線運行時的開關閥或重大滲漏，均可造成1.0 m以上的壓力降幅。

3）壓力優(yōu)化設限。綜上管線運行的特點，大伙房壓力語音報警的設限主要有兩點：①以層級壓力管段為參考對象；②設限時考慮不同的幅度等級，一個為的變動低限，一個為的緊急報警限；③壓力測點選兩個基準點即可，避免重復設限，重復報警。

3 總結

通過對管線的運行規(guī)律進行研究，當管線處于恒定流運行工況下，通過合理的流量、壓力預警設值，可以有效的掌握管線運行狀態(tài)，便于迅速查找事故原因，制定相應的調(diào)度運行方案，提高工程的壽命周期，保障人民的用水安全和用水質(zhì)量。需要補充的是，報警水力參數(shù)的設值之前，需要建立在管線穩(wěn)定運行的基礎上，與輸水非恒定流調(diào)度的水平密切相關。