引言

    在眾多生產(chǎn)環(huán)節(jié)里，需要對(duì)物料的物位進(jìn)行跟蹤和監(jiān)測(cè)，并將獲得的數(shù)據(jù)如實(shí)反饋到控制系統(tǒng)中進(jìn)行系統(tǒng)開閉環(huán)及聯(lián)鎖控制，從而保證工業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)電廠中的冷卻水塔液位與冷卻泵及機(jī)組有著重要電氣聯(lián)鎖，因此液位計(jì)是否真實(shí)反映水位并反饋到控制系統(tǒng)，關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定。超聲波液位計(jì)不僅測(cè)量范圍廣，而且其分體式產(chǎn)品能進(jìn)行ＨＡＲＴ通訊及編程。這類液位計(jì)一般用于罐類、蓄水池等容器類設(shè)備物料料位的測(cè)量。

 

１ 超聲波液位計(jì)原理

    安裝在容器頂部的傳感器探頭向容器底部（物料表面）發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波被發(fā)射到被測(cè)物體表面上時(shí)，經(jīng)由物料表面反射，超聲波再返回到傳感器探頭上。ＨＡＷＫＳＵＬＴＡＮ２型超聲波液位計(jì)內(nèi)部自帶計(jì)算物料高度的功能。

    假設(shè)超聲波的傳輸距離為Ｓ，傳輸時(shí)間為Ｔ，超聲波在空氣中的傳播速度為Ｖ，則：Ｓ＝ＶＴ／２。

 

２ 超聲波液位計(jì)的性能

    （1）高能量。超聲波液位計(jì)自帶的高能量可以穿透粉塵、蒸汽、泡沫及其他干擾類的物體，而ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危残蛡鞲衅骷词贡砻娓街^(guò)１ｃｍ 粘物，也能正常測(cè)量。

    （2）低頻率。頻率的大小與傳輸距離、波長(zhǎng)有關(guān)。頻率越低，穿透能力越強(qiáng)，波長(zhǎng)越大，能量也就越大。越低的頻率能使超聲波穿透能力更強(qiáng)，他物干擾性變?nèi)?，保證超聲波反射的強(qiáng)度，ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２型能將發(fā)射頻率降低到４ｋＨｚ，能測(cè)量到更遠(yuǎn)的距離。

    （3）自動(dòng)增益。ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危残统暡ㄒ何挥?jì)能根據(jù)工況的不同，位置地理?xiàng)l件及環(huán)境的不同，有差別性地決定聲波的回波能量大小，并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)增益，可在惡劣的工況環(huán)境中使用。

    （4）回波識(shí)別技術(shù)。在惡劣的工況環(huán)境中，需要識(shí)別聲波中的雜波以去除干擾波，ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２借鑒了雷達(dá)測(cè)距的回波技術(shù)，使用其獨(dú)有的ＧＯＳＨＡＷＫ軟件進(jìn)行識(shí)別操作。

    （5）ＩＰ防護(hù)等級(jí)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ４２０８－８４和國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＣ５２９－７６關(guān)于外殼防護(hù)等級(jí)的有ＩＰ６５防噴水型和ＩＰ６８潛水型。在防護(hù)等級(jí)的選擇中，考慮到冷卻水塔內(nèi)環(huán)境常年潮濕，水汽充足，選擇防護(hù)等級(jí)為ＩＰ６８的探頭，以防止水汽及其他原因?qū)鞲衅魈筋^的腐蝕及損害。

    （6）盲區(qū)。頻率越低，盲區(qū)越大，在參照相關(guān)選型表所列舉的數(shù)據(jù)并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，應(yīng)盡量選擇盲區(qū)小并能滿足實(shí)際工況的產(chǎn)品。對(duì)于ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危玻梢栽谲浖?shù)中糾正一部分盲區(qū)參數(shù)，這樣可以減少硬件產(chǎn)品升級(jí)而需要的設(shè)備費(fèi)用。

    （7）頻率?？紤]到外部環(huán)境及江南地區(qū)季節(jié)因素的影響，選擇３０ｋＨｚ傳感器用于冷卻塔液位的監(jiān)測(cè)，可以保證液位參數(shù)的準(zhǔn)確性。

 

３ 硬件安裝

    首先要熟悉現(xiàn)場(chǎng)的工況環(huán)境及相對(duì)濕度，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察后再進(jìn)行安裝。安裝方式包括管口安裝、平面安裝及立管安裝三種。安裝要求：傳感器要與液體表面垂直安裝，遠(yuǎn)離液面；避免障礙物干擾發(fā)射器正常工作；遠(yuǎn)離磁場(chǎng)的干擾；正確設(shè)置盲區(qū)距離；聲束角位置需符合要求。傳感器的安裝如圖１所示。

圖１ 傳感器的安裝

 

４ 軟件設(shè)置

    ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２軟件部分參數(shù)設(shè)置如圖２所示，主要包括以下部分。

圖２ 參數(shù)設(shè)定

 

    （1）ＱｕｉｃｋＳｅｔ：主要對(duì)物料的測(cè)量范圍及應(yīng)用方式進(jìn)行快速設(shè)定， 包括Ｌｏｗ?。蹋澹觯澹颉ⅲ龋椤。蹋澹觯澹?和ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＴｙｐｅ。

    （2）Ｏｕｔｐｕｔ　Ａｄｊ：主要對(duì)電流輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，由４ｍＡ?。粒洌旰停玻埃恚痢。粒洌杲M成，以彌補(bǔ)傳輸至ＰＬＣ的電流偏差導(dǎo)致中控?cái)?shù)據(jù)偏離。

    （3）ＴＸ　Ｓｅｔｕｐ：增益部分，增益比例的設(shè)置可以提高傳

感器防干擾能力。

    （4）Ｔｒａｎｋｉｎｇ：一般在廠內(nèi)設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試時(shí)不建議修改其中的參數(shù)值。

 

５ 儀表通訊

    由于冷卻水塔內(nèi)常年潮濕，因此選擇分體式超聲波液位計(jì)用于冷卻水塔液位的監(jiān)測(cè)。傳感器探頭與儀表連接，儀表端４～２０ｍＡ 電流信號(hào)接至電氣室ＰＬＣ模擬量輸入點(diǎn)。傳感器參數(shù)除了可使用自帶面板按鍵設(shè)置外，還可以外接ＨＡＲＴ通訊線，連接電腦進(jìn)行參數(shù)設(shè)定（由于儀表端長(zhǎng)期外露，按鍵容易失效，在特殊情況下需要設(shè)置時(shí)，可以用ＨＡＲＴ線連接后進(jìn)行外部設(shè)定，從而能避免這類問(wèn)題，而且能通過(guò)自帶軟件進(jìn)行傳感器波形矯正）。

 

６ 超聲波液位計(jì)日常運(yùn)行與維護(hù)注意事項(xiàng)

    （1）水蒸氣會(huì)明顯導(dǎo)致聲波穿透力下降，因此在日常運(yùn)行中需通過(guò)增加增益的方式來(lái)彌補(bǔ)，但這種方式識(shí)波靈敏度會(huì)更加敏感，需要多次調(diào)試。

    （2）傳感器探頭與水面間應(yīng)無(wú)管路及障礙物，否則會(huì)影響超聲波的反射。

    （3）泡沫會(huì)吸收能量，甚至?xí)谕耆障聦?dǎo)致斷線超量程的情況。所以在冷卻水處理階段，運(yùn)行人員一定要密切觀察冷卻水的表面情況，防止因水處理中添加剝離劑而使冷卻水浮面有大量泡沫，使探頭探測(cè)失靈，以至聯(lián)鎖跳停機(jī)組。

    （4）冷卻水的降溫方式包括塔頂?shù)睦鋮s風(fēng)扇和開式結(jié)構(gòu)強(qiáng)制及自然降溫，氣流的速度一般不會(huì)超過(guò)５０ｋｍ／ｈ，強(qiáng)大的氣流通過(guò)勢(shì)必會(huì)影響聲波的發(fā)射和反射，此項(xiàng)在初期設(shè)計(jì)時(shí)需考慮。

    （5）溫度不同，聲波傳播的速度也不同，為了能夠準(zhǔn)確地反映物料實(shí)際測(cè)量值，在條件允許的情況下盡量選擇頻率小、穿透能力強(qiáng)的型號(hào)，以避免溫度對(duì)傳感器的影響。

 

７ 結(jié)語(yǔ)

    選用ＨＡＷＫ 型超聲波料位計(jì)實(shí)現(xiàn)冷卻水塔液位監(jiān)測(cè)，安裝調(diào)試和后期維護(hù)工作量小，抗干擾能力強(qiáng)，能及時(shí)有效地反映真實(shí)的液位高度，在實(shí)際運(yùn)用中，未發(fā)生過(guò)因?yàn)閮x器故障導(dǎo)致跳機(jī)的事故。