冷却水塔 超声波液位计 冷却水塔液位监测仪

冷却水塔 超声波液位计 冷却水塔液位监测仪

超声波液位计是一台博采众长，吸取了国内多种物位仪优点，实现了全数字化、人性化设计理念的通用型物位仪，具有完善的液/物位测控功能，超声波液位计主芯片采用进口工业级单片机，数字温度补偿和宽电压输入稳压等，相关专用集成电路，超声波液位计具有抗干扰性强，可任意设置上下限节点及在线输出调节，并带有现场显示，由于为非接触式检测方式，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高湿、腐蚀气体等恶劣环境，具有高可靠，无污染，性能稳定，价格低廉等特点，因此可广泛应用于与物体，料位，液位测控相关的各个领域。

工作原理：

超声波液位计工作原理如图所示，超声波液位计一般采用收发合一的陶瓷超声波换能器，声波的发射和接收都由同一个探头完成，探头向被测液面发射超声波信号，超声波由探头经传播介质传播至被测液面，在液面上形成反射，反射波沿原路径传播至探头，被探头接收。

主要特点：

·电路设计从电源部分起就选用高质量的电源模块，元器件选择进口高稳定可靠的器件，完全可以替代同类型国外进口仪表。

·砖利的声波智能技术软件可进行智能化回波分析，无需任何调试及其它的特殊步骤，此技术具有动态思维、动态分析的功能。

·声波智能砖利技术，使仪表的精度大大提高，液位精度达到0.3％，能够抗各种干扰波。

·非接触式仪表，不跟液体直接接触，因此故障率低。仪表提供多种安装方式，用户完全可以通过本手册进行仪表标定。

·仪表的所有输入、输出线均具有防雷、防短路的保护功能。

技术指标:

测量范围：      0～15m（根据实测量程选定）

盲      区：      0.25m～0.6m

测距精度：      0.3%（标准条件）

测距分辨率：   1mm

压      力：      常压

仪表显示：      自带LCD显示液位或空间距离

模拟输出：      4～20mA

数字输出：      RS485、Modbus协议或定制协议

供电电压：      DC24V/AC220V，防雷装置内置

环境温度：      －20℃～＋60℃

防护等级：      IP65

外形尺寸：

安装方法：

超声波液位计开敞环境下一般采用支架安装方式，用仪表自带法兰固定；池或罐在安装位置上割一个略大于探头直径（60mm）的圆孔，将仪表放入，然后将法兰自下而上旋紧；安装必须保证仪表的探头面与被测液面水平。

1）探头发射面到低液位的距离，应小于选购仪表的量程。

2）探头发射面到高液位的距离，应大于选购仪表的盲区。

3）探头的发射面应该与液体表面保持平行。

4）探头的安装位置应尽量避开正下方进、出料口等液面剧烈波动的位置。

5）若池壁或罐壁不光滑，仪表安装位置需离开池壁或罐壁0.5m以上。 

6）若探头发射面到高液位的距离小于选购仪表的盲区，需加装延伸管，延伸管管径大于120mm，长度0.35m～0.50m，垂直安装，内壁光滑，罐上开孔应大于延伸管内径，或者将管子通至罐底，管径大于100mm，管底留孔保持延伸管内液面与罐内等高。

安装注意事项：

1）仪表在室外安装建议加装遮阳板以延长仪表使用寿命。

2）电线、电缆保护管，要注意密封防止积水。

3）仪表虽然自身带有防雷器件，但仪表在多雷地区使用时，建议在仪表的进出线端另外安装专用的防雷装置。

4）仪表在特别炎热、寒冷的地方使用，即周围环境温度有可能超出仪表的工作要求时，建议在液位仪周围加设防高、低温装置。

超声波液位计在冷却水塔中的应用：

本文介绍hualu/华陆超声波液位计在发电厂冷却水塔中的应用, 并提出日常运行与维护以及仪表工作中的注意事项。

在众多生产环节里, 需要对物料的物位进行跟踪和监测, 并将获得的数据如实反馈到控制系统中进行系统开闭环及联锁控制, 从而保证工业生产正常运转。发电厂中的冷却水塔液位与冷却泵及机组有着重要电气联锁, 因此液位计是否真实反映水位并反馈到控制系统, 关系到机组运行的稳定。超声波液位计不仅测量范围广, 而且其分体式产品能进行HART通讯及编程。这类液位计一般用于罐类、蓄水池等容器类设备物料料位的测量。

1 超声波液位计原理

安装在容器顶部的传感器探头向容器底部 (物料表面) 发射超声波, 当超声波被发射到被测物体表面上时, 经由物料表面反射, 超声波再返回到传感器探头上。hualu/华陆超声波液位计内部自带计算物料高度的功能。

假设超声波的传输距离为S, 传输时间为T, 超声波在空气中的传播速度为V, 则:S=VT/2。

2 超声波液位计的性能

(1) 高能量。超声波液位计自带的高能量可以穿透粉尘、蒸汽、泡沫及其他干扰类的物体, 而hualu/华陆传感器即使表面附着超过1cm粘物, 也能正常测量。

(2) 低频率。频率的大小与传输距离、波长有关。频率越低, 穿透能力越强, 波长越大, 能量也就越大。越低的频率能使超声波穿透能力更强, 他物干扰性变弱, 保证超声波反射的强度, 能将发射频率降低到4kHz, 能测量到更远的距离。

(3) 自动增益。超声波液位计能根据工况的不同, 位置地理条件及环境的不同, 有差别性地决定声波的回波能量大小, 并能够自动调节增益, 可在恶劣的工况环境中使用。

(4) 回波识别技术。在恶劣的工况环境中, 需要识别声波中的杂波以去除干扰波, 借鉴了雷达测距的回波技术, 使用其独有的GOSHAWK软件进行识别操作。

(5) IP防护等级。国家标准GB4208-84和国际电工委员会标准IEC529-76关于外壳防护等级的有IP65防喷水型和IP68潜水型。在防护等级的选择中, 考虑到冷却水塔内环境常年潮湿, 水汽充足, 选择防护等级为IP68的探头, 以防止水汽及其他原因对传感器探头的腐蚀及损害。

(6) 盲区。频率越低, 盲区越大, 在参照相关选型表所列举的数据并根据现场的实际情况, 应尽量选择盲区小并能满足实际工况的产品。对于HAWK SULTAN2, 可以在软件参数中纠正一部分盲区参数, 这样可以减少硬件产品升级而需要的设备费用。

(7) 频率。考虑到外部环境及江南地区季节因素的影响, 选择30kHz传感器用于冷却塔液位的监测, 可以保证液位参数的准确性。

3 硬件安装

首先要熟悉现场的工况环境及相对湿度, 进行现场勘察后再进行安装。安装方式包括管口安装、平面安装及立管安装三种。安装要求:传感器要与液体表面垂直安装, 远离液面;避免障碍物干扰发射器正常工作;远离磁场的干扰;正确设置盲区距离;声束角位置需符合要求。传感器的安装如图1所示。

4 软件设置

软件部分参数设置如图2所示, 主要包括以下部分。

(1) QuickSet:主要对物料的测量范围及应用方式进行快速设定, 包括Low Lever、Hi Lever和Application Type。

(2) Output Adj:主要对电流输出信号进行调整, 由4mA Adj和20mA Adj组成, 以弥补传输至PLC的电流偏差导致中控数据偏离。

(3) TX Setup:增益部分, 增益比例的设置可以提高传感器防干扰能力。

(4) Tranking:一般在厂内设置, 现场安装及调试时不建议修改其中的参数值。

5 仪表通讯

由于冷却水塔内常年潮湿, 因此选择分体式超声波液位计用于冷却水塔液位的监测。传感器探头与仪表连接, 仪表端4~20mA电流信号接至电气室PLC模拟量输入点。传感器参数除了可使用自带面板按键设置外, 还可以外接HART通讯线, 连接电脑进行参数设定 (由于仪表端长期外露, 按键容易失效, 在特殊情况下需要设置时, 可以用HART线连接后进行外部设定, 从而能避免这类问题, 而且能通过自带软件进行传感器波形矫正) 。

6 超声波液位计日常运行与维护注意事项

(1) 水蒸气会明显导致声波穿透力下降, 因此在日常运行中需通过增加增益的方式来弥补, 但这种方式识波灵敏度会更加敏感, 需要多次调试。

(2) 传感器探头与水面间应无管路及障碍物, 否则会影响超声波的反射。

(3) 泡沫会吸收能量, 甚至会在完全吸收下导致断线超量程的情况。所以在冷却水处理阶段, 运行人员一定要密切观察冷却水的表面情况, 防止因水处理中添加剥离剂而使冷却水浮面有大量泡沫, 使探头探测失灵, 以至联锁跳停机组。

(4) 冷却水的降温方式包括塔顶的冷却风扇和开式结构强制及自然降温, 气流的速度一般不会超过50km/h, 强大的气流通过势必会影响声波的发射和反射, 此项在初期设计时需考虑。

(5) 温度不同, 声波传播的速度也不同, 为了能够准确地反映物料实际测量值, 在条件允许的情况下尽量选择频率小、穿透能力强的型号, 以避免温度对传感器的影响。

7 结语

选用hualu/华陆超声波料位计实现冷却水塔液位监测, 安装调试和后期维护工作量小, 抗干扰能力强, 能及时有效地反映真实的液位高度, 在实际运用中, 未发生过因为仪器故障导致跳机的事故。