電容式液位變送器應用于水電廠集水井實際效果的案例分析

 
電容式液位變送器是一種普遍應用于液位測量的儀表系統，在各種需要進行液位測量的工生場所我們都可以接觸到。本文向大家介紹的是此儀表應用于水電廠集水井的案例，這個案例具有相當的典型性，通過本文，我們要可以了解到電容式液位計從造型到安裝以及后期維護的系列注意點。
 
水電廠中的集水井的排水裝置是用來排除滲漏水和生產中的污水，，設計中要考慮到集水井的排水裝置須實現自動控制，這樣是為了保證排水裝置的正常運行，防止廠房被淹以及潮濕。液位傳感器便是集水以及排水裝置的自動控制中的關鍵設備，早期**使用的液位傳感器，當集水井內部水有油污之時將經常產生故障而導致裝置質控。新型的液位傳感器在在實際的發展過程中得到了持續的研究和應用。
 
電容式的液位變送器是一種新型研發的變送器裝置，通過將電容式液位變送器自動控制中進行應用，可以同期實現了與智能控制器系統的配套使用，形成一套從測量到信息反饋，實現自動化控制的一個系統，從而能有效解決上述問題，極大地提高集水井系統運行的可靠性。
　　
一、概述
　　電容式液位傳感器能在高溫、高壓、易結晶、強腐蝕以及易堵塞等惡劣條件下實現各種液體的連續檢測，同時也能把污水、鍋爐水位以及酸堿溶液進行測量，整機不具備任何可動以及彈性部件，由此耐沖擊、便于安裝且可靠性和精度都較高。電容式的液位傳感器的使用，能替代傳統的浮球式、壓差式以及投入式的液位變送器。
　　電容式的液位變送器使用陷阱的射頻電容的檢測電路，同時通過16位的單片機經過精確的溫度補償以及線性修正，可將其轉化為標準的電信號，一般其運行的電信號范圍為4～20mA，可選擇CANBUS、HART、485等通訊協議進行系統的組態。整個變送器都具有自校準的功能，用戶可通過兩個按鍵進行零點以及量程的自動校準，由此適應了不同場所下的不同測量的要求。
　　二、特點
　　結構相對簡單，相應體系中不存在任何可動或者彈性的元部件，由此具有極高的可靠性，維護量也極少。一般狀況下，可不進行常規的維修；能實現多信號的輸出，便于不同應用系統的配置；能在高溫以及高壓容器環境下進行液位的測量，并且其測量的值不受到所測試液體的溫度、比重和容器形狀以及壓力等因素的影響；同時還能適應酸性以及堿性等強腐蝕性液體的測量；相應的設備具有完善的過壓、過流以及電源的極性保護。
　　

三、電容式液位變送器以及智能控制器
　　1.電容式液位變送器
　　以前所是用的電容式液位變送器一般為二線或者四線制，在DC 24V以及4-20mA或者1～5V輸出的條件下運行。不限制被測試的液位高度。通過測量探極，一般是特制的軟線，和變送器兩個部分所構成。金屬的探極與被測試的介質完全絕緣，同時與變送器連接起來，而變送器的外殼與被測試介質的金屬箱體、連接以及固定的金屬部分構成電容的兩極。在實際的測量過程中，將水作為電容兩極之間的介質，電容量將隨著水位的上升而增加，下降而減少，電容量與水位之間呈正比的關系。變送器對探極所檢測到的電容量實行C/U轉換，并輸出直流電流以及電壓的信號。
　　該種模式的電容式液位變送器，在工作中的電流在35mA左右，若是將該種電容器與智能控制器結合起來，那么智能控制其所配備的DC24V無法滿足二者的電壓需要，而SX-92B二線制的電容式液位變送器則可直接與智能控制器結合使用。
　　2.智能控制器
　　該智能控制器實現了與電容式液位變送器的配套使用，型號為WP-C80，該種型號的智能控制器能使用雙重顯示模式，也就是數字以及光柱的共同顯示方式。電壓為AC220V，輸入4～20mA，同時實現一組控制接點輸出。例如可實現多組控制輸出，例如雙泵工作加報警輸出，同時還應配備多繼電器輸出的控制器。
　　
四、電容式液位變送器在水位控制系統中的應用
　　水電廠的集水井中設置有兩臺水泵，相互作為備用準備。在水位過高時發出報警信號，根據這一要求，可選擇四組繼電器接點所輸出的智能控制器與液位變送器共同配套使用。由于所使用的SX一9213四線制的電容液位變送器的工作電流約為35mA，無法與智能控制器所配套的DC24V結合使用，由此還應另外配備一臺DC24V電源，從而保障電動機的安全持續運行。同時還在電動機的控制回路當中安裝了電動機的保護器。
　　
五、電容式液位變送器以及智能控制器的安裝
　　1.安裝電容式液位變送器
　　通過將原有集水井的環境磁鋼浮子以及導向管等拆除，保留金屬鋼管的部分。一般狀況下為一段金屬鋼管，并使用混凝土澆筑在蝸殼層水泥地面上。通過將電容式的液位變送器安裝在鋼管上的相關位置，同時將變送器固定在安裝架上，從而使傳感器的金屬軟線位于鋼管的中心位置，同時保證芯線向下。電容器金屬探極的下部分應使用重錘進行懸吊，從而保證重錘下段與地面距離約10cm，或者在井底加設一個固定環，使用絕緣線將探極拉直固定。無論怎樣固定，都應將探極的下部套上一段絕緣管，從而防止對金屬探極造成損壞。若是探極過長，則應截掉上部，重新剝去一段絕緣皮，并將探極的頭部進行折回。為了保證連接的牢固可靠，為防止螺釘損壞探極當中的金屬絲，還應套上一小段薄金屬管，并將其放入變送器的連接孔，擰緊固定螺釘。固定變送器的金屬鋼管要使用圓鋼，實現與集水井與周圍混凝土當中的鋼筋焊接上，從而構成了電容的一極；或者在距離探極1m位置垂直固定一根鋼管，并將鋼管與固定變送器的鋼管連接起來。
　　2.安裝智能控制器
要將智能控制器安裝在主控室返回屏上的適當位置，從而便于相關的運行人員進行觀察和監視。若是需要安裝外配的DC24V電源，則應選擇在靠近距離控制器較近的位置。智能控制器與水泵的控制柜或者控制箱之間使用KVV8×1.5mm2的電纜進行連接，為了有效提高智能控制器的抗干擾的能力，智能控制器的標識也要使用大于2.5mm2的單芯銅線可靠接地，在電容式變送器以及控制器之間的導線要使用屏蔽線。 　　
 
六、集水井自動控制系統的調試運行
　　在電容式液位變送器以及智能控制器安裝完畢之后，要對電容式液位變送器以及智能控制器進行使用前的調試。
　　1.調試電容式液位變送器
　　通過將電容式液位變送器和智能控制器進行連接，不連接控制線，而后在液位變送器的信號回路上串接上毫安測試表，打開液位變送器上蓋實現對液位變送器的通電。通過將集水井抽干，保持其零水位，同時實現對零點電位器的調整，使其毫安表指示為4mA；當集水井達到高水位，則實現對電位器的調整，將毫安表指示為20mA，通過反復的檢查和調整，直到電流符合要求。
　　2.設定智能控制器的參數
　　由于智能控制器的參數不同，相應的設定方法以及設定的步驟也有所區別，由此要根據實際的智能控制器的說明書進行設定。以及WP-C80型號的智能控制器為例，自動啟泵水位2.1m、停泵水位為0.2m、備用泵啟動水位2.3m、顯示范圍0～3m、報警水位2.5m、分辨率為0.01m。四路輸出代號分別為ALM1，ALM2，ALM3，ALM4。同時由于該種型號的繼電器具有滯回特性，由此只能用其開接點進行控制，并不需要加設自保持。其中ALM1可作為自動起泵使用。啟泵的水位為2.1m、停泵水位為0.2m；ALM2則是備用泵，啟泵水位2.3m、停泵水位0.2m；ALM3路為報警使用，報警水位2.5m，返回水位2.1m；ALM4未用。
　
　七、電容式液位變送器在實際使用中的維護
　　1.使用
　　電容式液位變送器外殼的防水性能較差，由此應采用防水措施，同時防止外殼遭到硬性損傷，從而防止對探極的絕緣外皮造成損傷而導致絕緣能力下降，同時可拆除絕緣外皮遭到損壞的探極，使用防水的**膠封好破損的部位，經過實踐了解到，探極與水之間的絕緣電阻要大于5MΩ，過小則應及時更換。而智能控制器的工作電源的電壓范圍在180～250V，若是電壓的波動超過該工作電壓范圍，則可考慮增設穩壓電源裝置。
　　2.維護
在電容式液位變送器投入使用之后，應建立定期檢測機制，一般為半年檢測一次。檢測的內容為，金屬探極與水之間的絕緣電阻要大于5MΩ，在電阻測量之前應斷開探極與水之間的絕緣電阻的連接線。若是小于標準的數值則應對金屬探極進行更換，測試實際的水位是否與顯示的水位保持一致，若是相差超過0.1m甚至以上則應進行調試處理，*先應對探極雜物進行處理，并使用擦機布擦拭干凈探極，而后再檢查其是否符合要求，若是依舊不符合要求，可能是由于電容式液位變送器的動作點漂移所導致的，由此則應對工作點進行測試，知道符合要求；對控制器的工作進行檢查，明確相應的動作值是否發生了變化，若是動作值發生了變化，則應檢查設定值，若是設定值準確，那么需要及時更換控制器。
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