如何监控玻璃管液位计中的液位

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二、UQK 液位控制/水位控制原理 干簧管将电极触点密封在玻璃管内,接近磁铁,触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块 磁铁和上、下两个干簧管,通过导线将浮球固定于水池中,如图 2.1。这就是 UQK 的液位控制 /水位控制方式。当水池无水的时候,浮球下垂,磁铁在下限干簧管处,故下限干簧管吸合。 当水池有水的时候如图 2.2,浮球上翻,磁铁在上限干簧管处,故上限干簧管吸合。将干簧管 触点串接交流接触器,就可以控制水泵启动,见图 2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻 转,上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题,导线不能太细。同时 导线使用一段时间后,变得僵化发硬,翻转很不灵活。于是浮子翻转有时高一点,有时低一点, 上下限位置很不准确。于是出现了定位准确的 GSK 方式。
热水液位 款仪表型号后 管和夹在传统玻璃管 位计的双台泵仪表,GKY2-3T-BLR 是用
控制和传 加标-BL 即可。 液位计上的热水/凉水 于热水玻璃管液位计的,GKY2-3T-GH 是
统液位计 热水加-BLR, 光电探头夹
接入 4 个干簧管的仪表的(干簧管的个
仪表 干簧管加标
数要比 T 多一个,因为要增加无水位监
每一个传感器对应一个继电器输出, 输出触点为无源触点,客户可根据自己 的需求灵活使用。
GKY-2TR 配备通信 GKY-4TR 接口仪表 GKY2-3TR
2 个 GKY 液位传感器 GKY 系列仪表均可以配备 RS485 通讯接
4 个 GKY 液位传感器
配 3-5 个 GKY 液位传感 器
口,支持 MODBUS 通信协议,也支持 ASCII 码传输。可以方便的组建物联网, 达到远程监控的目的。
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GKY3-4TR
GKY4-5TR
通用液位 UGKY-1T
1 个 GKY 液位传感器 ①水满或缺水报警/控制器
控制报警 UGKY-2T
2 个 GKY 液位传感器

(可以设置为
①-百度文库种控制
功能)
②上限水满下限缺水报警/控制器 ③将控制器设置为 GKY 或 GKYU 工作模 式 ④水泵缺水保护控制器
GKYM 无线传输
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第四,就是我们前面提到的,超声波液位计的换能器表面不能太脏,不能有水滴。 所以超声波液位计也不适用于污水和热水,因为热水有水蒸汽。
四、光电式液位控制/水位控制原理 光电式液位控制/水位控制采用光反射原理:当传感器玻璃反射面有水时,如图 4.1,发 射光从反射面透射出去,不发生全反射。这时接收端检测不到光,输出很小的电流,说明有水。 当传感器反射面无水时,如图 4.2,发射的光在玻璃反射面回来,发生全反射。这时接收端可 以检测到光,输出毫安级的电流,说明无水。光电式传感器工作于 12V 直流电,属于弱电。毫 安级电流传输损耗少,可以传很远的距离。但光电式液位传感器的反射玻璃面如果变脏或被脏 东西挡住时,即使有水,光也会被反射回来,造成判断失误。另外,光电式液位传感器内部的 光接收元件也不能工作于高温环境,所以光电式液位传感器不能用于污水和热水。
一、电极式液位控制/水位控制原理
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电极式是最早的液位控制/水位控制方式,其控制原理很简单:因为水是导体,有水的时 候两个电极间导电,交流接触器吸合。图 1.1 为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水 中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理,电极就会失去作用。所以电极式液位传感器 在清水中使用也只有几个月的寿命,在污水和热水中均不能使用。电极式液位控制技术,简单 便宜,但使用寿命较短。为了弥补电极式液位控制技术的缺陷,人们想办法将电极和水分离出 来,于是出现了干簧管,形成了 UQK 和 GSK 两种液位控制技术。
传统液位计种类很多,有玻璃管液位计、玻璃板液位计。其原理很简单,就是在水箱外通 过拷克阀门将水引到一个玻璃管内。因为玻璃管是透明的,所以可以通过玻璃管看见液位高低。 再好一点的就是在外面加一衬托、标尺等,让人们能容易看到液位状态。但这种液位计只能现 场显示,无法将液位信号转换为电信号,实现远距离监控。所以传统玻璃板/管液位计用起来 很方便,但如何将其中的液位信号转换为电信号实现远距离自动控制呢?下面介绍一种在玻璃 管外加装光电监控探头夹的方法。
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现在所有的液位传感器绝大部分不能用于热水。因为热水有水蒸汽,电极式、光电式、超 声波都不能使用。因为环境温度较高,压力传感器、干簧管就不能使用。在高温热水中采用传 统玻璃管液位计外加光电探头的方法,电子元件不接触热水,因而使用寿命长。光电探头通过 转换器可以接入各类 GKY 液位控制仪表,设计时只需在原仪表型号后加标 BLR 就可以了,如 果是凉水,只加标 BL 即可。比如需要选用 GKY2-4T 仪表,则设计型号为 GKY2-4T-BLR 用 于热水,GKY2-4T-BL 用于凉水。GKY 液位控制仪表具有多种功能,可以满足各种液位自动 控制的场合。仪表可以装在控制箱的面板上,也可以做成台式仪表固定在墙上。控制报警器是 仪表的简化,只具备简单的控制和报警功能。下表列出了一些 GKY 液位控制仪表和控制器的 功能和型号,方便大家选择。关于其他液位计的性能可以参见附录中的“各类液位传感器原理 和性能分析”一文。
液位控制 收发器
GKYWX GKYDXF-BJ
多个 GKY 液位传感器
多个 GKY 液位传感器 1 个 GKY 液位传感器
通过移动网(GPRS/5G/NB)传输液位信 号 通过无线天线传输液位信号 遇紧急情况向管理员发短信打电话
在以上任何一 接入 1-16 个点的干簧 例如 GKY2-3T-BL 是用于凉水玻璃管液
常 用 液 位 控 制 仪 表 和 控 制 器 (均具有液位显示、供水排水选择等功能)
产品名称 产品型号
GKY GKY
GKY-4T
系列仪表
GKY2-3T 多台泵专
GKY3-4T 用仪表
GKY4-5T
配备的传感器数量 2 个 GKY 液位传感器 4 个 GKY 液位传感器
3 个 GKY 液位传感器 4 个 GKY 液位传感器 5 个 GKY 液位传感器
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三、GSK 液位控制/水位控制原理 GSK 也采用干簧管,它将干簧管固定在管壁内固定的位置。浮子随着浮力沿着管壁上下滑 动,见图 3.1。浮子内有磁铁,经过干簧管时,触点吸合。干簧管触点也是直接串接交流接触 器,可以控制水泵启动,见图 3.2。GSK 上下限位置精确,但管壁不能有脏东西,安装不能倾 斜(小于 30°),否则会影响浮子的上下移动。干簧管使用的环境温度不能过高,管壁和浮 子之间仅 1mm 左右的缝隙,很容易被脏东西卡住。所以 GSK 也不适用于污水和热水。
如果是热水,玻璃管最好采用石英管,它的硬度、透明度、耐酸性、耐高温性和耐磨性都 要远高于玻璃管。液位计两端的拷克阀门也要采用可用于热水的不锈钢阀门,不只起截止阀的 作用,其内部的钢球具有逆止阀的功能,当液位计发生意外破损泄漏时,钢球可在介质压力作 用下自动关闭液体通道,防止液体大量外流起到平安维护作用。在石英管内放一个耐高温的浮 子,热水浮子采用新兴的有机高分子材料制作,可以耐受 150℃以上的高温。浮子随水位上下 浮动。玻璃管外放置一发光电管,另一端接一根光纤,将光信号引出来。因为光接收管易受温 度影响,所以必须用光纤引出光信号。这样电子元件不接触高温,因而使用寿命长。当浮子经 过时,遮住光路,转换器就将水位信号发送出去。这种方式可以解决高温热水的液位控制问题。
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和传输干扰等影响,显示的液位高度和实际的液位高度往往存在较大的误差。如果用在密闭的 管道系统中,这种误差对使用者并无大碍。比如显示 5MPa,因为误差,实际并不是准确的 5MPa。 但客户无所谓,如果觉得压力过低,再调高一些就可以了。至于是不是准确的 5MPa,没有多 大关系。但要是用在敞开的容器,如水箱水池,这种误差就容易产生误动作。比如显示的液位 高度为 2.4 米,实际上可能超过 2.8 米。所以在水箱或水池中使用这种传感器经常由于不准确 而造成自动控制失灵,越小的水箱越容易失控。另外这种传感器不能在污水中使用,因为透水 孔径很小,很容易被泥沙堵住。所以投入式压力传感器一般要求安装不能放在水池/水箱底部, 因为常有泥沙堵住透水孔,可见其耐污性较差。压力传感器内部有电子元件,不能工作于较高 的温度,所以也不适用于热水。
以上为传统的液位控制/水位控制方式,可直接接 220V 或 380V 交流电,属于强电产品。 但是,直接使用强电,电极插在水中很不安全。而干簧管因水位波动,触点频繁吸合,使用寿 命大幅降低。于是,出现了直接采用弱电的几种液位控制/水位控制方式。
四、压力传感器 压力式液位传感器利用液体压力来检测液位,它将压力模拟量通过量化转化为数字显示。 其间的传输距离不能太远,最好在 200 米以内,且需要屏蔽线传输。因为存在量化、电流飘移
光电监控探头夹就是在玻璃管外加装一红外发光管,发射红外线。另一方安装一红外接收 管,接收红外线。在玻璃管内放一个浮子。当浮子经过红外探头时,遮住光路,就将液位信号 发送出去。具体原理图如下:
如果是普通的水,在玻璃管内放一个普通的浮子就可以了。玻璃管外放置红外探头。当浮 子经过探头时,遮住光路,转换器就将水位信号发送出去。
主要功能 手动自动转换/水泵故障报警 双保险/超高超低水位报警/手动自动转 换/水泵故障报警 双台泵交替使用/紧急情况同时启动
3 台泵循环工作,最多 3 台泵同时工作。
4 台泵循环工作,最多 4 台泵同时工作。
GKYU-5T GKYU
GKYU-4T 系列仪表
GKYU-3T
5 个 GKY 液位传感器 4 个 GKY 液位传感器 3 个 GKY 液位传感器
-GH。
控点)。
定制仪表 可以根据客户要求定制仪表。
附录:各类液位传感器原理和性能分析
液位控制/水位控制的核心在于液位传感器,它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及 使用寿命。液位控制显示仪表做得好坏,可以起到景上添花的作用,可以增加很多功能,但并 不是决定液位控制系统寿命的核心。目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。一般一年 多,好一点的两年,一般不超过三年,差的仅几个月。在热水中绝大部分液位传感器不能使用, 在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。所以,现有的液位自动控制系统使用寿命一般就 是一两年,这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使 用寿命至少都在七八年以上。因此我们现在对现有液位传感器技术,如电极式、光电式、 GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等的原理和性能分析一下。
五、超声波液位计 超声波液位计在工业自动化中的应用越来越多。下面,我们分析一下超声波液位计的原理, 看看使用超声波液位计时应注意哪些问题。超声波液位计是通过换能器表面震动推动空气产生 超声波。超声波发出后换能器会有瞬间的静止,目的是为了接受返回的超声波。发出的超声波 遇到水面反射回来再传回到换能器,引起换能器表面震动,这就接收了超声波。这样一发一收, 根据其时间差就可以计算出液位的高度了。所以超声波液位计的核心在于返回的波能够引起换 能器表面的震动,接收到返回的超声波。我们可以设想一下,如果换能器表面覆盖一层油污, 或者一个水滴,换能器还能接收到超声波吗?所以超声波液位计使用时一定要注意防潮、防污, 不适用于污水池,或挥发性强的液体中。因为排污池的周围环境一般比较脏,水泵等很多设备 的机油排放在周围,换能器表面很容易粘上一层油污。挥发性液体会产生雾气吸收超声波,削 弱回波的强度。 根据以上的分析,我们把超声波液位计的使用注意事项总结一下: 第一,超声波液位计都存在盲区(一般为 400mm),且安装时不能离容器壁太近(最好 大于 500mm)。比如,排污池一般都很小,里面又有水泵及管道,这些障碍物都会反射波, 造成误判。 第二,超声波传感器检测的液面要求比较平稳,不能有太大的波动。而排污泵在排水时搅 动水面,或者容器内有搅拌机时都会造成较大的波动,影响检测的准确度。 第三,雾气会吸收超声波,影响检测。有些排污池会排放一些热水,产生一些水蒸气,造 成误判断。所以超声波液位计也不适用于挥发性强的液体中,如浓度较高的酸性、碱性液体。
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