污水池液位計(jì)的改造

賈勇強(qiáng) 康娟

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭 014080）

污水池液位計(jì)的改造

賈勇強(qiáng) 康娟

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭 014080）

本文根據(jù)污水處理站的工藝要求發(fā)現(xiàn)電容式液位開(kāi)關(guān)在實(shí)際使用中存在很大的缺陷給生產(chǎn)和維護(hù)帶來(lái)許多不便。簡(jiǎn)單的介紹了電容式液位計(jì)的工作原理和實(shí)際使用中的局限性，以改造為目的利用超聲波液位計(jì)為非接觸式儀表的優(yōu)勢(shì)展開(kāi)討論，同時(shí)并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出合理可行的改造方案，用超聲波液位計(jì)代替電容式液位開(kāi)關(guān)，從軟件上實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制。

電容式液位開(kāi)關(guān) 局限性 超聲波液位計(jì) 聯(lián)鎖

我公司尾礦污水池采用電容式物位開(kāi)關(guān)，當(dāng)污水池液位處于高液位時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng)污水泵運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到低液位時(shí)污水泵停止運(yùn)行，由于在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)入污水池的水流大，雜物多對(duì)液位開(kāi)關(guān)有影響，使得液位開(kāi)關(guān)不能準(zhǔn)確記憶高低液位，使電容式液位開(kāi)關(guān)不能正常工作導(dǎo)致污水泵啟停頻繁。于是我們對(duì)污水池的液位開(kāi)關(guān)進(jìn)行了改造，選用超聲波液位計(jì)。超聲波液位計(jì)在使用過(guò)程中穩(wěn)定性好，大大的降低了故障率，減少了維修成本，延長(zhǎng)了泵的使用壽命，同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1　污水池的工藝及聯(lián)鎖要求

污水池的水主要來(lái)源于生活用水和對(duì)廠房沖洗地坪所回收的水以及排污泵站排放的廢水和泵池的溢流水。為了對(duì)這些水進(jìn)行回收再利用，用污水池進(jìn)行回收，當(dāng)污水池的水位達(dá)到一定高度時(shí)需要用泵進(jìn)行抽水以便回收更多的水?？墒沁@些水量是不穩(wěn)定的不能預(yù)知什么時(shí)候會(huì)流滿污水池，所以需要通過(guò)液位去控制泵的啟停。當(dāng)污水池液位達(dá)到指定高液位時(shí)就啟動(dòng)泵抽水，抽到指定低液位時(shí)停止泵。

2　電容式液位開(kāi)關(guān)的原理及局限性

2.1電容式物位開(kāi)關(guān)原理：

原設(shè)計(jì)中采用的是E+H公司的Liquicap M FMI51電容式物位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制。該物位開(kāi)關(guān)是利用物位高低變化影響電容值變化的原理來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。探頭與罐壁（導(dǎo)電材料制成）構(gòu)成一個(gè)電容。探頭處于空氣中時(shí)，測(cè)量到的是一個(gè)小數(shù)值的初始電容值。當(dāng)罐體中有物料注入時(shí)，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應(yīng)地增大。對(duì)于電導(dǎo)率為100μs/cm 的液體介質(zhì)，測(cè)量值與液體的介電常數(shù)（DK）的大小無(wú)關(guān)，因此介電常數(shù)（DK）的波動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致顯示測(cè)量值發(fā)生變化。此外，測(cè)量系統(tǒng)還能消除介質(zhì)粘附以及在帶屏蔽段探頭的過(guò)程連接處附近冷凝對(duì)測(cè)量的影響。

2.2電容式物位開(kāi)關(guān)在使用中的局限性

電容式液位計(jì)是一種接觸式儀表，在污水池中使用時(shí)易受到檢測(cè)介質(zhì)的影響，電極容易掛料，還有污水池中一些固體顆粒會(huì)改變介電常數(shù)導(dǎo)致電容值不穩(wěn)定測(cè)出的液位不準(zhǔn)易波動(dòng)，而且標(biāo)定的高低液位易產(chǎn)生變化。

3　DF—6220型超聲波液位計(jì)的工作原理及特點(diǎn)

3.1DF-6220型超聲波液位計(jì)的工作原理

超聲波液位計(jì)是利用電聲原理制成的，其中超聲波液位計(jì)由探頭和變送器兩部分組成。超聲波探頭主要由壓電晶片和金屬片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。當(dāng)電壓作用于壓電晶片時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。

基于以上原理通過(guò)探頭發(fā)射超聲波經(jīng)液體表面反射后折回，由同一個(gè)探頭接收。測(cè)量超聲波的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間t，利用探頭所采集信號(hào)經(jīng)由主板處理從而實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量。

3.2DF-6220型超聲波液位計(jì)的特點(diǎn)

DF-6220型超聲波液位計(jì)供電電壓為AC220V，可輸出DC 4—20mA信號(hào)，并帶有5個(gè)可通過(guò)設(shè)置液位控制輸出的繼電器?？删偷仫@示當(dāng)前液位值。并帶有溫度補(bǔ)償。

DF-6220型超聲波液位計(jì)是一種非接觸式儀表，它的檢測(cè)探頭懸置在液面之上，不會(huì)被檢測(cè)液體侵蝕到或者污染。而且超聲波液位計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)故障率低易于維護(hù)。

4　改造設(shè)計(jì)方案

先前是利用電容式液位計(jì)的開(kāi)關(guān)量高啟低停來(lái)控制污水泵，現(xiàn)經(jīng)過(guò)改造利用DF-6220型超聲波液位計(jì)輸出的4-20mA模擬信號(hào)來(lái)控制泵的啟停。

具體方案：（1）首先測(cè)量污水池的深度以此來(lái)標(biāo)定液位計(jì)的量程及其它參數(shù)的設(shè)定；（2）將安裝好的液位計(jì)輸出4-20mA的模擬信號(hào)接入到西門子S7-300PLC中的AI模塊中；（3）將污水池蓄水到啟泵液位，然后手動(dòng)啟動(dòng)泵同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，得出泵抽完一池水需要的時(shí)間；（4）將上述的工作準(zhǔn)備完畢后通過(guò)Step7編程軟件編寫(xiě)程序，采集到的液位信號(hào)與污水池設(shè)定啟泵的液位值比較，當(dāng)液位計(jì)采集到的液位信號(hào)達(dá)到設(shè)定液位時(shí)開(kāi)始啟泵，同時(shí)倒計(jì)時(shí)當(dāng)時(shí)間結(jié)束后自動(dòng)停泵這樣就完成了污水池水泵的自動(dòng)啟停。

5　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造后運(yùn)行效果明顯，達(dá)到了改造的目的。相比改造前的故障率有所降低，備件更換率減少、降低成本維修率、提高了泵的使用壽命。對(duì)于提高生產(chǎn)效率、控制質(zhì)量和安全環(huán)保也起到一定作用。

［1］王華祥，張淑英.傳感器原理及應(yīng)用.天津：天津大學(xué)出版社，1991.

［2］賈伯年，俞樸.傳感器技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，1998.

賈勇強(qiáng)（1984—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，助理工程師，主要從事自動(dòng)化技術(shù)工作；康娟（1987—），女，陜西渭南人，助理工程師，主要從事電氣技術(shù)工作。