超聲波液位計原理   

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，當超聲波被發(fā)射到被測物體表面上時，經由物料表面反射，超聲波再返回到傳感器探頭上。超聲波液位計型超聲波液位計內部自帶計算物料高度的功能。   

 

在眾多環(huán)節(jié)里，需要對物料的物位進行跟蹤和監(jiān)測，并將獲得的數據如實反饋到控制系統(tǒng)中進行系統(tǒng)開閉環(huán)及聯(lián)鎖控制，從而保證工業(yè)正常運轉。發(fā)電廠中的冷卻水塔液位與冷卻泵及機組有著重要電氣聯(lián)鎖，因此液位計是否真實反映水位并反饋到控制系統(tǒng)，關系到機組運行的穩(wěn)定。超聲波液位計不僅測量范圍廣，而且其分體式產品能進行H八RT通訊及編程。這類液位計一般用于罐類、蓄水池等容器類設備物料料位的測量。本文介紹超聲波液位計在發(fā)電廠冷卻水塔中的應用，并提出日常運行與維護以及儀表工作中的注意事項。

 

 

 

假設超聲波的傳輸距離為S，

傳輸時間為T，

超聲波在空氣中的傳播速度為V，

則:S=VT/2 02超聲波液位計的性能

 

　　(1)高能量。超聲波液位計自帶的高能量可以穿透粉塵、蒸汽、泡沫及其他十擾類的物體，而超聲波液位計型傳感器即使表面附著超過1  cm粘物，也能正常測量。

  

(2)低頻率。頻率的大小與傳輸距離、波長有關。頻率*低，穿透能力*強，波長*大，能量也就*大。*低的頻率能使超聲波穿透能力更強，他物十擾性變弱，保證超聲波反射的強度，超聲波液位計型能將發(fā)射頻率降低到4 kHz，能測量到更遠的距離。  

 

　　 (3)自動增益。超聲波液位計型超聲波液位計能根據工況的不同，位置地理條件及環(huán)境的不同，有差別性地決定聲波的回波能量大小，并能夠自動調節(jié)增益，可在惡劣的工況環(huán)境中使用。 

 

　　 (4)回波識別技術。在惡劣的工況環(huán)境中，需要識別聲波中的雜波以去除十擾波，超聲波液位計借鑒了雷達測距的回波技術，使用其Goshawk軟件進行識別操作。

  

(5)IP防護等級。國家標準UB4208-84和國內電工委員會標準IEC529-76關于外殼防護等級的有IP65防噴水型和IP68潛水型。在防護等級的選擇中，考慮到冷卻水塔內環(huán)境常年潮濕，水汽充足，選擇防護等級為IP68的探頭，以防止水汽及其他原因對傳感器探頭的腐蝕及損害。 

 

(6)盲區(qū)。頻率*低，盲區(qū)*大，在參照相關選型表所列舉的數據并根據現(xiàn)場的實際情況，應盡量選擇盲區(qū)小并能滿足實際工況的產品。對于超聲波液位計，可以在軟件參數中糾正一部分盲區(qū)參數，這樣可以減少硬件產品升級而需要的設備費用。

   

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

 

　　3硬件安裝   

*先要熟悉現(xiàn)場的工況環(huán)境及相對濕度，進行現(xiàn)場勘察后再進行安裝。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，遠離液面;避免障礙物十擾發(fā)射器正常工作;遠離磁場的十擾;正確設置盲區(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軟件設置   

軟件部分參數設置如圖2所主要包括以下部分。

 

     

圖2參數設定

 

　　(1) QuickSet:主要對物料的測量范圍及應用方式進行快速設定，包括Low    Lever   Hi Lever和八pplicationType o   

　　(2) Output八.dj:主要對電流輸出信號進行調整，由4mA  adj和20mA  adj組成，以彌補傳輸至PLC的電流偏差導致中控數據偏離。  

　　 (3)TX Setup:增益部分，增益比例的設置可以提高傳感器防十擾能力。   

(4) Tranking:一般在廠內設置，現(xiàn)場安裝及調試時不建議修改其中的參數值。

 

　　5儀表通訊   

由于冷卻水塔內常年潮濕，因此選擇分體式超聲波液位計用于冷卻水塔液位的監(jiān)測。傳感器探頭與儀表連接，儀表端4^-20 m八電流信號接至電氣室PLC模擬量輸入點。傳感器參數除了可使用自帶面板按鍵設置外，還可以外接HART通訊線，連接電腦進行參數設定(由于儀表端長期外露，按鍵容易失效，在特殊情況下需要設置時，可以用HART線連接后進行外部設定，從而能避免這類問題，而且能通過自帶軟件進行傳感器波形矯正)。

 

6超聲波液位計日常運行與維護注意事項  

 

　　 (1)水蒸氣會明顯導致聲波穿透力下降，因此在日常運行中需通過增加增益的方式來彌補，但這種方式識波靈敏度會更加敏感，需要多次調試。  

 

　　 (2)傳感器探頭與水面間應無管路及障礙物，否則會影響超聲波的反射。

  

　　 (3)泡沫會吸收能量，甚至會在吸收下導致斷線超量程的情況。所以在冷卻水處理階段，運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，使探頭探測失靈，以至聯(lián)鎖跳停機組。

 

　　 (4)冷卻水的降溫方式包括塔頂的冷卻風扇和開式結構強制及自然降溫，氣流的速度一般不會超過50km/h,強大的氣流通過勢必會影響聲波的發(fā)射和反射，此項在初期設計時需考慮。  

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

 

　　7結語   

　　選用超聲波液位計實現(xiàn)冷卻水塔液位監(jiān)測，安裝調試和后期維護工作量小，抗十擾能力強，能及時有效地反映真實的液位高度，在實際運用中，米發(fā)生過因為儀器故障導致跳機的事故。