污水池液位計的改造

賈勇強 康娟

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

污水池液位計的改造

賈勇強 康娟

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(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)電容式液位開關在實際使用中存在很大的缺陷給生產(chǎn)和維護帶來許多不便。簡單的介紹了電容式液位計的工作原理和實際使用中的局限性，以改造為目的利用超聲波液位計為非接觸式儀表的優(yōu)勢展開討論，同時并根據(jù)實踐經(jīng)驗提出合理可行的改造方案，用超聲波液位計代替電容式液位開關，從軟件上實現(xiàn)聯(lián)鎖控制。

電容式液位開關 局限性 超聲波液位計 聯(lián)鎖

我公司尾礦污水池采用電容式物位開關，當污水池液位處于高液位時聯(lián)鎖啟動污水泵運行，當達到低液位時污水泵停止運行，由于在實際應用中，進入污水池的水流大，雜物多對液位開關有影響，使得液位開關不能準確記憶高低液位，使電容式液位開關不能正常工作導致污水泵啟停頻繁。于是我們對污水池的液位開關進行了改造，選用超聲波液位計。超聲波液位計在使用過程中穩(wěn)定性好，大大的降低了故障率，減少了維修成本，延長了泵的使用壽命，同時也降低了工人的勞動強度。

1　污水池的工藝及聯(lián)鎖要求

污水池的水主要來源于生活用水和對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。為了對這些水進行回收再利用，用污水池進行回收，當污水池的水位達到一定高度時需要用泵進行抽水以便回收更多的水。可是這些水量是不穩(wěn)定的不能預知什么時候會流滿污水池，所以需要通過液位去控制泵的啟停。當污水池液位達到指定高液位時就啟動泵抽水，抽到指定低液位時停止泵。

2　電容式液位開關的原理及局限性

2.1電容式物位開關原理：

原設計中采用的是E+H公司的Liquicap M FMI51電容式物位開關來實現(xiàn)聯(lián)鎖控制。該物位開關是利用物位高低變化影響電容值變化的原理來進行測量的。探頭與罐壁（導電材料制成）構成一個電容。探頭處于空氣中時，測量到的是一個小數(shù)值的初始電容值。當罐體中有物料注入時，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應地增大。對于電導率為100μs/cm 的液體介質(zhì)，測量值與液體的介電常數(shù)（DK）的大小無關，因此介電常數(shù)（DK）的波動不會導致顯示測量值發(fā)生變化。此外，測量系統(tǒng)還能消除介質(zhì)粘附以及在帶屏蔽段探頭的過程連接處附近冷凝對測量的影響。

2.2電容式物位開關在使用中的局限性

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

3　DF—6220型超聲波液位計的工作原理及特點

3.1DF-6220型超聲波液位計的工作原理

超聲波液位計是利用電聲原理制成的，其中超聲波液位計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。當電壓作用于壓電晶片時，就會因彎曲振動發(fā)射出超聲波。相反，當向雙壓電晶片元件施加超聲振動時，就會產(chǎn)生一個電信號。

基于以上原理通過探頭發(fā)射超聲波經(jīng)液體表面反射后折回，由同一個探頭接收。測量超聲波的整個運行時間t，利用探頭所采集信號經(jīng)由主板處理從而實現(xiàn)液位的測量。

3.2DF-6220型超聲波液位計的特點

DF-6220型超聲波液位計供電電壓為AC220V，可輸出DC 4—20mA信號，并帶有5個可通過設置液位控制輸出的繼電器。可就地顯示當前液位值。并帶有溫度補償。

DF-6220型超聲波液位計是一種非接觸式儀表，它的檢測探頭懸置在液面之上，不會被檢測液體侵蝕到或者污染。而且超聲波液位計相對來說故障率低易于維護。

4　改造設計方案

先前是利用電容式液位計的開關量高啟低停來控制污水泵，現(xiàn)經(jīng)過改造利用DF-6220型超聲波液位計輸出的4-20mA模擬信號來控制泵的啟停。

具體方案：（1）首先測量污水池的深度以此來標定液位計的量程及其它參數(shù)的設定；（2）將安裝好的液位計輸出4-20mA的模擬信號接入到西門子S7-300PLC中的AI模塊中；（3）將污水池蓄水到啟泵液位，然后手動啟動泵同時開始計時，得出泵抽完一池水需要的時間；（4）將上述的工作準備完畢后通過Step7編程軟件編寫程序，采集到的液位信號與污水池設定啟泵的液位值比較，當液位計采集到的液位信號達到設定液位時開始啟泵，同時倒計時當時間結束后自動停泵這樣就完成了污水池水泵的自動啟停。

5　結語

經(jīng)過改造后運行效果明顯，達到了改造的目的。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.傳感器原理及應用.天津：天津大學出版社，1991.

［2］賈伯年，俞樸.傳感器技術.南京：東南大學出版社，1998.

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