單泵、雙泵排液及供液自動控制系統的工作原理及液位計的安裝示意圖

 　　1 引言
　　在工礦企業中應用著很多泵類設備，它們在工藝流程及其它各類場合擔負著輸送清水、污水、泥漿、酸液、堿液及其它各種液體介質的任務。這些泵類的傳統電氣控制方式一般是人工操作按鈕控制著它們的開停。這種控制方式存在著許多不足，比如：操作工人的勞動強度大、責任心大、工作情緒緊張、崗位定員多、介質輸送相對不夠均勻等，特別是對一些諸如系統中有一些敞開的倉、池、槽、罐等容器的開路流程，操作人員稍有疏忽就會造成要么抽空、要么液體溢出等事故，給生產和經營造成損失。解決這一問題的有效途徑是采用介質自動液位控制系統，這樣可以有效地克服人工操作控制存在的不足，方便企業進行生產組織和工藝流程參數控制，有益于提高企業產品質量和綜合經濟效益。


泵類設備的液位自動控制，按照泵的工作性質可以分為排液自動控制與供液自動控制；按照泵的安裝與控制數量又可分為單泵自動控制與雙泵自動控制；另外按照液位數量還可以分為兩液位自動控制、三液位自動控制和四液位自動控制等?，F舉幾例分述如下。
 
　　2排液自動控制
　　排液自動控制適用于安裝液位檢測裝置的倉、池、槽、罐等容器位于泵的進口側，并要求液體介質不能從容器內溢出，而對泵的出口側介質液體的液位一般沒有控制要求的工作情況。
排液泵的液位自動控制系統的控制思路是：當容器內液位高于“高液位”時，啟動指定泵排液；當液位高于“超高位”時，啟動應急備用泵參與排液并報警；當液位回落至低于“高液位”時，應急備用泵退出運行，低于“低液位”時，則指定泵也停止運行。
 
　　2．1單泵排液三液位自動控制
圖l 單泵三液位自動控制原理及液位計安裝圖
   
　　(a)一用于排液控制(b)一用于供液控制
當液位升高到“高液位”，使液位開關sk動作時。其常開點13與15接通，繼電器KAl得電吸合并自保，其常開點ll與7接通，使接觸器KM得電工作，啟動泵運轉排液。這時，如果液位仍繼續上升，達到“超高位”，致使液位開關S【8動作時，其常開點17與19接通，由于此時Sk已復位(KAl仍自保維持)，則繼電器KA2得電吸合并自保，其一組常開點1與25接通報警電鈴HA，提醒操作人員采取相應措施處理(按按鈕SB使繼電器KA3得電吸合并自保，可以解除音響)，另一組常開點并于1l與7之間，以便在液位開關Sk或繼電器KAl失靈“高液位”信號未能使接觸器KM得電工作時，“補充”一道啟動命令，讓接觸器KM得電工作去啟動泵運行排液。
 
當液位回降到“高液位”處時，液位開關Sk又動作一次，其常閉點13與17斷開，繼電器KA2斷電釋放，退出“超高位”狀態，繼電器KA，也斷電釋放，報警電鈴及解除電路恢復到“待命”狀態。當液位繼續下降到“低液位”位置時，液位開關SLl動作，其常閉點I與13斷開，繼電器KAl斷電釋放，其常開點1l與7斷開，接觸器KM斷電釋放，“高液位”解除，泵停止運行。
 
圖1中HL、HLl、Hk、Hk分別為“運行”、“高液位”、“超高位”、“低液位”狀態指示燈。實用中，如果不會出現泵運行排液時液位仍繼續上升的情況或可能時，則可不設Sk及KA：、KA撲HA、Hk、SB等元件，這時的控制系統就是常用的*簡單的單泵排液兩液位自動控制系統。
 
　　2．2雙泵排液兩液位自動控制 　　圖2雙泵二液位自動控制原理及液位計安裝圖
　　(a)一用于排液控制(b)～用于供液控制
　　當液位升高到“高液位”，使液位開關Sk動作時，則KAI與lKM得電動作，啟動l。泵運行排液。如果由于某種原因1KM不動作或運行中故障釋放(如熱繼電器動作或自動空氣開關跳閘等)，則時間繼電器1KT得電動作，其瞬時常開接點接通電鈴HA報警，提醒操作人員采取相應措施處理(按按鈕SB使繼電器KA2得電吸合并自保，可以解除音響)，其延時常開接點經延時后閉合，接通2KM，自動啟動2 o泵接替1 o泵工作。
　　當液位下降到“低液位”，使SLl動作時，則KAl、1KM(或2KM)斷電釋放，泵停止運行，報警電鈴及解除電路也恢復到“待命”狀態。
　　若控制開關SA置于“自動Ⅱ”位置時，動作原理與上述相同，只是改為2’泵受液位控制自動工作，而1’泵為接替備用。
　　圖2中1HL、2HL、HL、Hk、Hk分別為“l。泵運行”、“2。泵運行”、“高液位”、“低液位”及“報警”指示燈。
如果省略掉圖2中的兩個時間繼電器lKT、2KT和報警電鈴及其解除電路，則這時的液位控制系統就是常用的*簡單的雙泵排液兩液位自動控制系統。
 
　　2．3雙泵排液三液位自動控制
雙泵排液三液位自動控制系統電路原理及液位開關安裝見圖3所示，其中，液位開關安裝位置見圖3(a)所示。當控制開關SA置于“0”位置時，為“手動”方式；當SA置于“自動工”位置時，為1’泵受“高液位”、“低液位”及“超高位”的液位控制而自動工作，2’泵為應急備用狀態，受“超高位”與“高液位”的液位控制而半自動工作。
   
當液位升高到“高液位”使液位開關Sk動作時，則KAI與1KM得電動作，啟動l’泵運行排液。如果液位繼續上升，達到“超高位”使sk動作時，由于此時Sk已復位(KA，仍自保維持)，則№動作并自保，一方面向1。泵再“補充”一道啟動命令，以便在Sk或KAl；失靈“高液位”信號未能使1KM得電工作時，讓lKM得電工作去啟動泵運行排液，另一方面鳴鈴報警提示操作人員按2SB。來啟動作為“應急備用”的28泵參與排液。
 
當液位回降到“高液位”時，sk又動作一次，其常閉點斷開使KA2斷電釋放，退出“超高位”狀態，作為“應急備用”的2帶泵退出運行，報警電鈴及解除電路也恢復到“待命”狀態。
 
當液位繼續下降到“低液位”使SLl動作時，KA，斷電釋放，退出“高液位”狀態，1。泵也停止工作。若控制開關SA置于“自動Ⅱ”位置，電路的動作原理與上述相同，只是改為2。泵受“高液位”、“低液位”及“超高位”控制自動工作，而1。泵為應急備用，受“超高位”與“高液位”控制半自動工作。圖3中1HL、2HL、HLl、Hk、Hk分別為“l’泵運行”、“2。泵運行”、“高液位”、“超高位”、“低液位”狀態指示燈。實用中根據需要也可以將圖3中控制開關SA的端子④與端子⑥連接改為端子④與端子⑩連接；端子⑩與端子⑧連接也改為端子⑩與端子②連接。這樣，可以使“應急備用”泵由上述的半自動工作改進為能夠在“超高位”時，受Sb及KA2控制自動投入運行的全自動工作，從而實現兩泵排液的分級全自動液位控制。
 
　　2．4雙泵排液四液位自動控制
雙泵排液四液位自動控制系統電路原理及液位開關安裝見圖4所示，其中，液位開關安裝位置見圖4(a)所示。雙泵排液四液位自動控制系統與雙泵排液三液位自動控制系統相比主要是增加了“超低位”狀態及停機控制和報警的功能，其他功能與雙泵排液三液位自動控制系統基本相同。當控制開關SA置于“0”位置時，為“手動”方式；當SA置于“自動工”位置時，為1。泵受“高液位”、“低液位”、“超高位”、“超低位”控制自動工作，2’泵為應急備用，受“超高位”與“高液位”控制而半自動工作。
   
　　圖4雙泵四液位自動控制原理及液位計安裝圖
　　(a)一用于排液控制(b)一用于供液控制
 
當液位升高到“高液位”使液位開關sk動作時，KA。與lKM得電動作，啟動1’泵運行排液。如果液位繼續上升，達到“超高位”使SL^動作時，由于此時sk已復位(KAl仍自保維持)，則繼電器KA，動作，一方面向1。泵再“補充”一道啟動命令，以便在Sk或KA，失靈“高液位”信號未能使1KM得電工作時，讓1KM得電工作去啟動1。泵運行排液；另一方面鳴鈴報警提示操作人員按2sB．來啟動作為“應急備用”的2。泵參與排液。
 
當液位回降到“高液位”時，SIJ2又動作一次，其常閉點斷開使KA，斷電釋放，退出“超高位”狀態，作為“應急備用”的24泵退出運行，報警電鈴及解除電路也恢復到“待命”狀態。
 
當液位繼續下降到“低液位”使SLI動作時，KAl斷電釋放，退出“高液位”狀態，1’泵也停止工作。如果由于某種原因(如S L】失靈或KA】不能釋放等)在“低液位”時，1KM仍不能釋放使l。泵繼續工作導致液位繼續下降到達“超低位”時，Sk及KA3動作，一方面再一次斷開1’泵的“自動”控制回路，向1。泵再“補充”一道停機命令；另一方面鳴鈴報警提示操作人員采取相應措施處理。
 
若控制開關SA置于“自動Ⅱ”位置時，為2。泵受“高液位”、“低液位”、“超高位”、“超低位”控制自動工作，而1”泵為應急備用，受“超高位”與“高液位”控制半自動工作。
 
圖4中lHL、2HL、HLI、Hk、Hb、HL4分別為“1’泵運行”、“2 4泵運行”、“高液位”、“超高位”、“超低位”、“低液位”狀態指示燈。實用中根據需要也可以參照雙泵排液三液位自動控制系統控制電路的改進方法進行改進，使得“應急備用”泵由上述的半自動工作改進為能夠在“超高位”時，受Sk及KA2控制自動投入運行的全自動工作，從而實現兩泵排液的分級全自動液位控制。
 
　　3供液自動控制
供液位自動控制適用于安裝液位檢測裝置的倉、池、槽、罐等容器位于泵的出口側，并要求確保供液容器內液位不能過低，液體介質不能從容器內溢出，而泵的進口側有足夠的液體介質供應的工作情況。供液泵的液位自動控制系統的電路原理與排液泵的液位自動控制系統的電路原理相似，其控制思路是：當容器內液位低于“低液位”時，啟動指定泵供液；低予“超低位”時，啟動應急備用泵參與供液并報警；回升至高于“低液位”時，應急備用泵退出運行；高于“高液位”時，則指定泵也停止運行。供液泵的液位自動控制系統與排液泵的液位自動控制系統的不同點主要是，液位計的高低位液位開關的安裝位置及上文2．1。2．4中的“液位升高”與“液位降低”、“高液位”與“低液位”、“超高位”與“超低位”的改變與互換，所以在自動控制原理方面以下不再贅述。
 
　　3．1單泵供液三液位自動控制
單泵供液三液位自動控制系統電路原理及液位開關安裝見圖1所示，其中，液位開關的安裝位置見圖1(b)所示?？刂崎_關SA的位置及控制方式同單泵排液三液位自動控制系統。此時，圖1中的HL、HLl、Hk、Hb分別為“運行”、“低液位”、“超低位”、“高液位”狀態指示燈。實用中，如果不會出現在泵運行供液過程中液位仍繼續下降的情況或可能時，則可不設Sk及報警與解除電路，這時的控制系統就是常用的*簡單的單泵供液兩液位自動控制系統。
 
　　3．2雙泵供液兩液位自動控制
　　雙泵供液兩液位自動控制器系統電路原理及液位開關安裝見圖2所示，其中，液位開關的安裝位置見圖2(b)所示?？刂崎_關SA的位置及控制方式同雙泵排液兩液位自動控制系統。
此時，圖2中的1HL、2HL、HLl、Hk、Hk分別為“1’泵運行”、“2。泵運行”、“低液位”、“高液位”及“報警”指示燈。
 
實用中如果省略掉圖2中的兩個時間繼電器lKT、2KT和報警電鈴及其解除電路，則這時的控制系統就是常用的*簡單的雙泵供液兩液位自動控制系統。
 
　　3．3雙泵供液三液位自動控制
雙泵供液三液位自動控制系統電路原理及液位開關安裝見圖3所示，其中，液位開關的安裝位置見圖3(b)所示?？刂崎_關SA的位置及控制方式同雙泵排液三液位自動控制系統。
 
此時，圖3中的lHL、2HL、HLl、HIJ2、Hb分別為“1 8泵運行”、“2”泵運行”、“低液位”、“超低位”、“高液位”狀態指示燈。
 
實用中根據需要也可以參照雙泵排液三液位自動控制系統控制電路的改進方法進行改進，使得“應急備用”泵由上述的半自動工作改進為能夠在“超低位”時，受S【e及KA2控制自動投入運行的全自動工作，從而實現兩泵供液的分級全自動液位控制。
 
　　3．4雙泵供液四液位自動控制
　　雙泵供液四液位自動控制系統電路原理及液位開關安裝見圖4所示，其中，液位開關的安裝位置見圖4(b)所示。雙泵供液四液位自動控制系統與雙泵供液三液位自動控制系統相比，主要是增加了“超高位”狀態及停機控制和報警的功能，其他功能與雙泵供液三液位自動控制系統基本相同?？刂崎_關SA的位置及控制方式同雙泵排液四液位自動控制系統。
此時，圖4中的1HL、2HL、HLl、Hk、Hb、HL4分別為“1。泵運行”、“2’泵運行”、“低液位”、“超低位”、“超高位”、“高液位”指示燈。實用中根據需要也可以參照雙泵排液三液位自動控制系統控制電路的改進方法進行改進，使得“應急備用”泵由上述的半自動工作改進為能夠在“超低位”時，受Sk及KA：控制自動投入運行的全自動工作，從而實現兩泵供液的分級全自動液位控制。
 
　　4單泵供／排液三液位復合自動控制
供／排液復合液位自動控制適用于在泵的進口側和出口側均裝設液位檢測裝置的倉、池、槽、罐等容器，并要求液體介質不能從兩側容器內溢出的工作情況。
 
供／排液復合液位自動控制系統的控制思路是：一般地，當供液容器(位于泵的出口側)內液位低于“低液位”或排液容器(位于泵的進口側)內液位高于“高液位”時，自動啟動泵工作(供／排液)；而當供液容器內液位高于“高液位”或排液容器內液位低于“低液位”時，泵自動停止工作。但是，當排液容器內液位處于“超高位”狀態時，如果供液容器內液位不是“超高位”狀態，則“再啟動”泵進行工作，直至供液容器內液位達到“超高位”狀態或排液容器內液位退出“超高位”狀態(或達到“低液位”)。
 
單泵供／排液三液位自動控制電路及液位開關安裝見圖5所示，其中，圖5(a)為排液容器的液位開關安裝示意圖，圖5(b)為供液容器的液位開關安裝示意圖。當控制開關SA置于“I”位置時，為“手動”方式；當SA置于“Ⅱ”位置時，為“自動”方式。當供液容器內液位低于“低液位”(或排液容器內液位高于“高液位”)時，液位開關1Sk(或2Sk)動作，KA及KM得電動作，泵啟動運行。
 
當供液容器內液位高于“高液位”(或排液容器內液位低于“低液位”)時，液位開關1SLl(或2SLl)動作，KA及KM斷電釋放，泵停止運行。
 
當排液容器內液位上升到“超高位”使液位開關2Sk動作時，2KA動作自保并鳴鈴報警，此時，如果供液容器內液位不是“超高位”狀態(1KA未動作)，則KA“再動作”使泵“再啟動”工作。
   
　　但是，如果供液容器內液位已處在“超高位”狀態(由于泵的上一次“再啟動”運行所致，1KA已動作自保尚未復位)時，則不能“再啟動”泵，并且如果泵已經“再啟動”，則在運行中如果供液容器內液位上升到“超高位”(1SI^及lKA動作)時，則泵要無條件停止運行。
如果在泵的“再啟動”運行過程中，在供液容器內液位尚未達到“超高位”之前排液容器內的液位已退出“超高位”狀態(2Sk又動作一次，2I@釋放復位，報警電鈴及解除電路恢復到“待命”狀態)，則：若此時供液容器內的液位剛好處在使液位開關1SLl動作的位置，則KA及KM斷電釋放，泵停止運行，爾后由兩容器的“高液位”與“低液位”之液位開關1SLl、1Sk、2SLl、2SL2進行控制；若此時供液容器內的液位不是剛好處在使液位開關lSLl動作的位置，則I@繼續維持吸合(其線圈通路由1—1KA一13—2KA一19改為1一lSLl一15一KA一17—2SL】一19)，泵將繼續運轉，直至排液容器內的液位低于“低液位”使液位開關2SLl動作為止。
 
圖5中的HL、1HL、2HL分別為“運行”、“供液容器超高位”、“排液容器超高位”狀態指示燈。
 
5 結語
以上僅舉幾例泵類設備的單浮球液位自動控制系統。實際上，根據生產實踐中的實際情況，為滿足不同的工藝條件的控制要求，還可以有很多控制方式和電路結構。例如，可以根據需要設置兩地控制；也可在某些工藝管路上裝設電磁閥、調節閥以及在容器上裝設溢流管等；另外，液位計也可以選用多浮球、超聲波、電子式、音叉式的等等。
 
　　當需要液位自動控制的泵類設備很多時，還可以根據綜合的技術經濟論證，采用或納入PLc及工控機系統進行控制。


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