一體分體式超聲波液位計(jì)傳感器探頭物位儀變送器4-20mA水位計(jì)控制

一體分體式超聲波液位計(jì)傳感器探頭物位儀變送器4-20mA水位計(jì)控制

超聲波液位計(jì)是一臺(tái)博采眾長(zhǎng)，吸取了國(guó)內(nèi)多種物位儀優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化、人性化設(shè)計(jì)理念的通用型物位儀，具有完善的液/物位測(cè)控功能，超聲波液位計(jì)主芯片采用進(jìn)口工業(yè)級(jí)單片機(jī)，數(shù)字溫度補(bǔ)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(jì)具有抗干擾性強(qiáng)，可任意設(shè)置上下限節(jié)點(diǎn)及在線輸出調(diào)節(jié)，并帶有現(xiàn)場(chǎng)顯示，由于為非接觸式檢測(cè)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(wú)污染，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于與物體，料位，液位測(cè)控相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。

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工作原理：

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超聲波液位計(jì)工作原理如圖所示，超聲波液位計(jì)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(gè)探頭完成，探頭向被測(cè)液面發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波由探頭經(jīng)傳播介質(zhì)傳播至被測(cè)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(diǎn)：

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

?·磚利的聲波智能技術(shù)軟件可進(jìn)行智能化回波分析，無(wú)需任何調(diào)試及其它的特殊步驟，此技術(shù)具有動(dòng)態(tài)思維、動(dòng)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(dá)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，用戶完全可以通過(guò)本手冊(cè)進(jìn)行儀表標(biāo)定。

?·儀表的所有輸入、輸出線均具有防雷、防短路的保護(hù)功能。

技術(shù)指標(biāo):

測(cè)量范圍：??????0～15m（根據(jù)實(shí)測(cè)量程選定）

盲? ? ??區(qū)：? ? ? 0.25m～0.6m

測(cè)距精度：??????0.3%（標(biāo)準(zhǔn)條件）

測(cè)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(hù)等級(jí)：??????IP65

外形尺寸：

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安裝方法：

超聲波液位計(jì)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(gè)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(cè)液面水平。

1）探頭發(fā)射面到低液位的距離，應(yīng)小于選購(gòu)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(gòu)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(jìn)、出料口等液面劇烈波動(dòng)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(gòu)儀表的盲區(qū)，需加裝延伸管，延伸管管徑大于120mm，長(zhǎng)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(xiàng)：

1）儀表在室外安裝建議加裝遮陽(yáng)板以延長(zhǎng)儀表使用壽命。

2）電線、電纜保護(hù)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(shí)，建議在儀表的進(jìn)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(shí)，建議在液位儀周圍加設(shè)防高、低溫裝置。

超聲波液位計(jì)在自來(lái)水廠的應(yīng)用：

液位的測(cè)量廣泛用于國(guó)民生產(chǎn)、生活的諸多領(lǐng)域，近年來(lái),隨著電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的不斷進(jìn)步,超聲波液位計(jì)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，它具有精度高、非接觸、干擾因素少、價(jià)格低廉、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，特別是在水處理過(guò)程中,超聲波液位計(jì)在自控系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。

2、超聲波液位計(jì)的工作原理
超聲波液位計(jì)由傳感器(探頭)和變送器組成。傳感器受電激勵(lì)后向被測(cè)介質(zhì)發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖,該脈沖穿過(guò)空氣到達(dá)介質(zhì)表面后被反射回來(lái),部分反射的回波被同一傳感器(此時(shí)作為接收器)接受,并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。變送器的電子檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到這一信號(hào)后,將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐何恍盘?hào)進(jìn)行顯示。同時(shí),將液位信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?～20mA電流信號(hào)傳送給上位機(jī)(PLC)參與過(guò)程控制。超聲波脈沖以聲速傳播,從發(fā)射到接收所用的時(shí)間,既脈沖的傳輸時(shí)間t與傳感器到介質(zhì)表面的距離D成正比。
距離D根據(jù)聲速C和傳輸時(shí)間t得出下列公式:
D=C× t/2
在空氣的正常條件下,聲速為C=340m/ s 。
由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度,使得在傳感器較近的小段區(qū)域內(nèi)反射波與發(fā)射波重迭,傳感器無(wú)法識(shí)別,不能測(cè)量其距離值。這個(gè)區(qū)域稱為測(cè)量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波液位計(jì)的型號(hào)有關(guān)。大的測(cè)量范圍取決于空氣對(duì)超聲波的衰減以及脈沖從介質(zhì)表面反射的強(qiáng)度。
通過(guò)傳感器發(fā)射并接收超聲波可測(cè)得傳感器到液面的高度D,只要將傳感器到構(gòu)筑物底部的距離L輸入到變送器的矩陣內(nèi),即可測(cè)得介質(zhì)的液位高度d=L-D。測(cè)量的精度可達(dá)毫米。使用時(shí)可將被測(cè)介質(zhì)的液位上、下限輸入到變送器矩陣內(nèi),以便及時(shí)輸出上、下限報(bào)警。
3、超聲波液位計(jì)在加藥系統(tǒng)中的控制與監(jiān)測(cè)
自控加藥系統(tǒng)中超聲波液位計(jì)作為液位測(cè)量的再現(xiàn)儀表,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)藥池和加藥罐的液位,并將液位信號(hào)反饋給PLC,PLC以此為依據(jù)啟動(dòng)程序,發(fā)出相應(yīng)指令。保證凈水劑的自控調(diào)制和補(bǔ)給。
(1)經(jīng)超聲波液位計(jì)檢測(cè),儲(chǔ)藥池液位若達(dá)0.3m時(shí)為下限報(bào)警,以便及時(shí)補(bǔ)充藥液。
(2)若正在使用的加藥罐液位達(dá)下限0.3m,則報(bào)警。超聲波液位計(jì)將信號(hào)反饋給PLC,PLC啟動(dòng)相應(yīng)程序。
(3)打開備用高液位加藥罐出口電磁閥,關(guān)閉已達(dá)下限的加藥罐出口閥門。同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)液泵,并打開儲(chǔ)藥池出口電磁閥和空加藥罐入口電磁閥。
(4)待藥液到達(dá)規(guī)定液位時(shí),關(guān)閉轉(zhuǎn)液泵及相應(yīng)閥門。同時(shí)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),打開鼓風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)閥及此加藥罐的風(fēng)、水入口電磁閥。
(5)待加藥罐液位到達(dá)一個(gè)新的規(guī)定上限(此時(shí)加藥罐內(nèi)已配制好相應(yīng)濃度的凈水劑,并經(jīng)風(fēng)力攪拌已混合均勻。藥液的濃度經(jīng)PLC計(jì)算得出。),關(guān)閉此罐風(fēng)、水電磁閥。同時(shí),關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)及其出口電動(dòng)閥。至此,凈水劑自控調(diào)制完畢,以作備用。
(6)當(dāng)新投產(chǎn)的加藥罐液位逐步下降達(dá)0.3m時(shí),重復(fù)2～5程序。以確保凈水劑投加的連續(xù)性。
超聲波液位計(jì)自控凈水劑調(diào)制及補(bǔ)給原理如圖2所示:? ? ?
4、超聲波液位計(jì)對(duì)排污系統(tǒng)的控制
在制水生產(chǎn)過(guò)程中,需要對(duì)排污池液位進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制。首先在變送器矩陣內(nèi)設(shè)置排污池液位的上、下限。變送器將實(shí)際檢測(cè)的液位與矩陣內(nèi)設(shè)置的上、下限值進(jìn)行比較。當(dāng)液位達(dá)到上限值時(shí),變送器上限常開觸點(diǎn)DO1閉合,配合低壓電氣回路啟動(dòng)潛污泵。同時(shí),變送器輸出報(bào)警,可外接警鈴/閃光燈。提醒值班人員注意,排污池內(nèi)污水高度已達(dá)上限,到現(xiàn)場(chǎng)檢查潛污泵是否已自動(dòng)啟運(yùn)。否則,可采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟運(yùn)潛污泵。防止污水溢出的生產(chǎn)事故發(fā)生。隨著污水的排出,液位下降。當(dāng)實(shí)際測(cè)量值達(dá)到液位下限,變送器內(nèi)常閉觸點(diǎn)DO2斷開,切斷控制回路,停運(yùn)潛污泵。這樣,就保證了排污池液位始終處在一個(gè)非常的生產(chǎn)高度上。控制原理如圖3所示:
5、超聲波液位計(jì)的使用要點(diǎn)
(1)調(diào)節(jié)好超聲波傳感器距液面的高度。過(guò)遠(yuǎn),探頭接收的信號(hào)太弱;過(guò)近,進(jìn)入探頭盲區(qū),無(wú)法分辨。(2)保證探頭表面垂直正對(duì)被測(cè)液面,水平度控制在2o。同時(shí),保證探頭發(fā)射的超聲波波速所 的區(qū)域內(nèi)不得有障礙物,應(yīng)避開罐內(nèi)人梯、限位開關(guān)、管道等。正常情況下,變送器ECHO LED二極管會(huì)閃,接收到回波時(shí),傳感器附近能聽到噠、噠聲。(3)超聲波的抗電磁干擾性能不好,附近的用電設(shè)備易對(duì)它造成影響。信號(hào)線應(yīng)有獨(dú)立的穿線管,遠(yuǎn)離動(dòng)力線和照明線。保證信號(hào)屏蔽良好,穿線管應(yīng)使用導(dǎo)電鋼管,屏蔽層采用單點(diǎn)接地,避免回路的電位差干擾儀表。(4)為防止信號(hào)線接觸不好,在信號(hào)線中間盡量不留接頭,接線端子壓接處不能有任何松動(dòng),不然接觸電阻將較大。必須有接頭則需焊接,減少隱患。(5)信號(hào)線尤其是接頭處受潮,會(huì)造成信號(hào)紊亂。當(dāng)信號(hào)線須走纜溝時(shí),需在纜溝支架上敷設(shè)。
6、結(jié)語(yǔ)
在自來(lái)水廠生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程中,每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都在向數(shù)字化邁進(jìn)。超聲波液位計(jì)作為測(cè)量和控制的重要單元,在水處理生產(chǎn)過(guò)程中起著關(guān)鍵性作用。齊齊哈爾瀏園水廠自九五年投產(chǎn)以來(lái)在取水泵站、藥劑樓、凈化間、送水泵房、排水泵房等處使用超聲波液位計(jì)用于生產(chǎn)的測(cè)量與控制。經(jīng)過(guò)十余年的實(shí)踐證明,超聲波液位計(jì)具有性能穩(wěn)定、測(cè)量范圍大、易于維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展空間必將十分廣闊。