防腐型超聲波液位計

超聲波液位計是一臺博采眾長，吸取了國內(nèi)多種物位儀優(yōu)點，實現(xiàn)了全數(shù)字化、人性化設(shè)計理念的通用型物位儀，具有完善的液/物位測控功能，超聲波液位計主芯片采用進口工業(yè)級單片機，數(shù)字溫度補償和寬電壓輸入穩(wěn)壓等，相關(guān)專用集成電路，超聲波液位計具有抗干擾性強，可任意設(shè)置上下限節(jié)點及在線輸出調(diào)節(jié)，并帶有現(xiàn)場顯示，由于為非接觸式檢測方式，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高濕、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有高可靠，無污染，性能穩(wěn)定，價格低廉等特點，因此可廣泛應(yīng)用于與物體，料位，液位測控相關(guān)的各個領(lǐng)域。

工作原理：

超聲波液位計工作原理如圖所示，超聲波液位計一般采用收發(fā)合一的陶瓷超聲波換能器，聲波的發(fā)射和接收都由同一個探頭完成，探頭向被測液面發(fā)射超聲波信號，超聲波由探頭經(jīng)傳播介質(zhì)傳播至被測液面，在液面上形成反射，反射波沿原路徑傳播至探頭，被探頭接收。

主要特點：

·電路設(shè)計從電源部分起就選用高質(zhì)量的電源模塊，元器件選擇進口高穩(wěn)定可靠的器件，*可以替代同類型國外進口儀表。

·磚利的聲波智能技術(shù)軟件可進行智能化回波分析，無需任何調(diào)試及其它的特殊步驟，此技術(shù)具有動態(tài)思維、動態(tài)分析的功能。

·聲波智能磚利技術(shù)，使儀表的精度大大提高，液位精度達到0.3％，能夠抗各種干擾波。

·非接觸式儀表，不跟液體直接接觸，因此故障率低。儀表提供多種安裝方式，用戶*可以通過本手冊進行儀表標定。

·儀表的所有輸入、輸出線均具有防雷、防短路的保護功能。

技術(shù)指標:

測量范圍： 0～15m（根據(jù)實測量程選定）

盲 區(qū)： 0.25m～0.6m

測距精度： 0.3%（標準條件）

測距分辨率： 1mm

壓 力： 常壓

儀表顯示： 自帶LCD顯示液位或空間距離

模擬輸出： 4～20mA

數(shù)字輸出： RS485、Modbus協(xié)議或定制協(xié)議

供電電壓： DC24V/AC220V，防雷裝置內(nèi)置

環(huán)境溫度： －20℃～＋60℃

防護等級： IP65

外形尺寸：

安裝方法：

超聲波液位計開敞環(huán)境下一般采用支架安裝方式，用儀表自帶法蘭固定；池或罐在安裝位置上割一個略大于探頭直徑（60mm）的圓孔，將儀表放入，然后將法蘭自下而上旋緊；安裝必須保證儀表的探頭面與被測液面水平。

1）探頭發(fā)射面到低液位的距離，應(yīng)小于選購儀表的量程。

2）探頭發(fā)射面到高液位的距離，應(yīng)大于選購儀表的盲區(qū)。

3）探頭的發(fā)射面應(yīng)該與液體表面保持平行。

4）探頭的安裝位置應(yīng)盡量避開正下方進、出料口等液面劇烈波動的位置。

5）若池壁或罐壁不光滑，儀表安裝位置需離開池壁或罐壁0.5m以上。

6）若探頭發(fā)射面到高液位的距離小于選購儀表的盲區(qū)，需加裝延伸管，延伸管管徑大于120mm，長度0.35m～0.50m，垂直安裝，內(nèi)壁光滑，罐上開孔應(yīng)大于延伸管內(nèi)徑，或者將管子通至罐底，管徑大于100mm，管底留孔保持延伸管內(nèi)液面與罐內(nèi)等高。

安裝注意事項：

1）儀表在室外安裝建議加裝遮陽板以延長儀表使用壽命。

2）電線、電纜保護管，要注意密封防止積水。

3）儀表雖然自身帶有防雷器件，但儀表在多雷地區(qū)使用時，建議在儀表的進出線端另外安裝專用的防雷裝置。

4）儀表在特別炎熱、寒冷的地方使用，即周圍環(huán)境溫度有可能超出儀表的工作要求時，建議在液位儀周圍加設(shè)防高、低溫裝置。

應(yīng)用案例一 怎樣合理利用浮球液位開關(guān)和超聲波液位計控制水泵？

在一般的污水處理廠及泵站中，均設(shè)有潛水泵； 在潛水泵的控制系統(tǒng)設(shè)計中，為了簡便可靠，大多采用浮球液位開關(guān)控制進水泵的自動開停；浮球液位開關(guān)是一種靠液體的浮力改變自身狀態(tài)來達到控制目的的設(shè)備。 它用一根電纜線連接，置于液面之上，內(nèi)部裝有一個開關(guān)，當(dāng)液位達到或降至某一高度時，浮球液位開關(guān)改變原來直立或傾斜的狀態(tài)，內(nèi)部開關(guān)狀態(tài)隨之改變，開關(guān)信號傳至控制機構(gòu)。 現(xiàn)鹽倉污水處理廠以及長安、周王廟等泵站的水泵自動控制方式即采用這種控制方法。

1浮球液位開關(guān)控制原理

現(xiàn)以我司為例介紹浮球開關(guān)的典型應(yīng)用事例。 進水泵前的污水池設(shè)有 6 個浮球液位開關(guān)，分成2 組，信號送至可編程序邏輯控制器 (工業(yè)常用的一種能按一定順序完成自動控制功能的設(shè)備，以下簡稱PLC)。 浮球液位開關(guān)的位置如圖1 所示。

開泵的控制過程為：

當(dāng)液位低于 1# 浮球液位開關(guān)時， 將發(fā)出低液位報警信號;

當(dāng)液位高于 2# 浮球液位開關(guān)時，開 1 臺進水泵;

當(dāng)液位高于 3# 浮球液位開關(guān)時，開 2 臺進水泵;

當(dāng)液位高于 4# 浮球液位開關(guān)時，開 3 臺進水泵;

當(dāng)液位高于 5# 浮球液位開關(guān)時，開 4 臺進水泵;

當(dāng)液位高于 6# 浮球液位開關(guān)時，開 5 臺進水泵，并發(fā)出高液位報警信號。

為防止進水泵頻繁開停，關(guān)泵順序為：

當(dāng)液位下降至 5# 浮球液位開關(guān)以下時， 關(guān) 1 臺進水泵(開 4 臺);

當(dāng)液位下降至 4# 浮球液位開關(guān)以下時， 關(guān) 1 臺進水泵(開 3 臺);

當(dāng)液位下降至 3# 浮球液位開關(guān)以下時， 關(guān) 1 臺進水泵(開 2 臺);

當(dāng)液位下降至 2# 浮球液位開關(guān)以下時， 關(guān) 1 臺進水泵(開 1 臺);

當(dāng)液位下降至 1# 浮球液位開關(guān)以下時， 進水泵全關(guān)，并發(fā)出低液位報警。

為避免1 臺泵重復(fù)啟動， 水泵將依次循環(huán)投入工作先開先停，先停先開。 當(dāng) 1 臺水泵因故障停止工作時，另一臺水泵自動投入運行。 控制流程圖如圖2 所示。

但在實際使用中，為使浮球達到要求的高度和自由動作，要求一段長度的電纜。 電纜用支架固定在提升井內(nèi)。 但在如此大容量的進水的開停沖擊及水流的帶動下，電纜線極易纏繞。加之長期多次重復(fù)動作、電纜老化等原因造成的電纜折斷、電纜外皮破裂等損壞問題，使控制受到影響，使進水泵的自動控制無法完成，自動控制形同虛設(shè)。 如果在設(shè)計中注意到這個問題，施工時將浮球的電纜綁在一根鋼管上，僅留一小段能自由運動的長度以避免纏繞。但這樣其他問題仍無法*解決。 而且在實際運行中當(dāng)浮球出現(xiàn)故障， 要解決和修復(fù)已出現(xiàn)的問題，只能等待停泵時進行。 不但影響生產(chǎn)且沉淀污泥產(chǎn)生的危害人體的有害氣體使工作危險性加大。 針對浮球開關(guān)的這些不足和局限， 如果采用超聲波液位計， 這些問題便可迎刃而解。

2 超聲波液位計的使用

我公司各泵站的池壁上為監(jiān)視水位而裝了1 個超聲波液位計，在5a 的正式運行中一直處于良好的狀態(tài)，且精度較高，維護、校驗也很方便。 為增進可靠度，也可以考慮再增加1 個超聲波液位計，以防因液位計的故障導(dǎo)致進水泵的誤操作。

(1)根據(jù)原設(shè)計思路和圖1 所示尺寸，可以將原 PLC 程序控制順序改為：

設(shè) 2 個液位計測量值為 X1、X2，儀表的精度為 0.2%，表頭至池底的高度為 8.7m，可能偏差 .034m，取為 0.04m。當(dāng) X1-X2〉0.04m 時，取消進水泵的自動控制功能。

開泵的順序為：(假設(shè)*多有 5 臺泵)

當(dāng)液位上升至 2.90m 時，發(fā)出低液位報警;

當(dāng)液位上升至 3.12m 時，開 1 臺泵;

當(dāng)液位上升至 3.34m 時，開 2 臺泵;

當(dāng)液位上升至 3.56m 時，開 3 臺泵;

當(dāng)液位上升至 3.78m 時，開 4 臺泵;

當(dāng)液位上升至 3.90 米時，開 5 臺泵，并發(fā)出高液位報警。停泵的順序為：

當(dāng)液位下降至 3.78m 以下時，關(guān) 1 臺泵(開 4 臺);

當(dāng)液位下降至 3.56m 以下時，關(guān) 1 臺泵(開 3 臺);

當(dāng)液位下降至 3.34m 以下時，關(guān) 1 臺泵(開 2 臺);

當(dāng)液位下降至 3.12m 以下時，關(guān) 1 臺泵(開 1 臺);

當(dāng)液位下降至 2.90m 以下時，進水泵全關(guān)，并發(fā)出低液位報警;

每臺泵的開停順序同浮球液位開關(guān)。 具體流程見圖3。

(2)除上述方法外，也可以充分利用 PLC 的計算和判斷功能，用新的思路重新設(shè)計，使程序簡化。

根據(jù)原工藝設(shè)計， *下部的浮球液位開關(guān)與池底高度為2.90m，每相鄰兩個的距離為 0.22m，液位上升時 ，將所測值減去*底浮球液位開關(guān)的高度除以 0.22m 后取整， 即為將要開啟的泵的臺數(shù);液位下降時，將所測值減去*底浮球液位開關(guān)的高度除以 0.22m 后取整加一，即為將要開啟的泵的臺數(shù)。 液位高于 3.96m 時高液位報警，液位低于 2.90m 時低液位報警。新的流程如圖 4 所示。

3 實現(xiàn)的可能性

在我公司各個控制點的實際應(yīng)用中，可以根據(jù)實際需要，合理利用浮球液位開關(guān)以及超聲波液位計 2 種控制方式。 在已設(shè)立 PLC 控制柜的生產(chǎn)現(xiàn)場，以超聲波液位計控制為主;但在尚未安裝 PLC 控制柜的生產(chǎn)現(xiàn)場，從經(jīng)濟角度出發(fā)，暫時用浮球液位開關(guān)直接接在設(shè)備控制柜的自控接口上， 也可達到根據(jù)液位控制潛水泵起停的控制要求， 而且可以很方便地調(diào)節(jié)起停液位。 等整個管線基本正常運行后，再投入 PLC 自控系統(tǒng)。 由于 PLC 自控系統(tǒng)的可靠性較高，配合超聲波液位計對泵的開停時間、臺次進行科學(xué)合理的安排，避免人為失誤，增加了控制的可靠性、安全性和穩(wěn)定性。