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超聲波液位計(jì)用于測(cè)量冷卻水塔液位的安裝說明
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。超聲波液位計(jì)型超聲波液位計(jì)內(nèi)部自帶計(jì)算物料高度的功能。
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H八RT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。本文介紹超聲波液位計(jì)在發(fā)電廠冷卻水塔中的應(yīng)用,并提出日常運(yùn)行與維護(hù)以及儀表工作中的注意事項(xiàng)。
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 02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、泡沫及其他十?dāng)_類的物體,而超聲波液位計(jì)型傳感器即使表面附著超過1 cm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),他物十?dāng)_性變?nèi)?,保證超聲波反射的強(qiáng)度,超聲波液位計(jì)型能將發(fā)射頻率降低到4 kHz,能測(cè)量到更遠(yuǎn)的距離。
(3)自動(dòng)增益。超聲波液位計(jì)型超聲波液位計(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十?dāng)_波,超聲波液位計(jì)借鑒了雷達(dá)測(cè)距的回波技術(shù),使用其*的Goshawk軟件進(jìn)行識(shí)別操作。
(5)IP防護(hù)等級(jí)。國家標(biāo)準(zhǔn)UB4208-84和電工委員會(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)于超聲波液位計(jì),可以在軟件參數(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。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(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;避免障礙物十?dāng)_發(fā)射器正常工作;遠(yuǎn)離磁場(chǎng)的十?dāng)_;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
軟件部分參數(shù)設(shè)置如圖2所主要包括以下部分。
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 Lever Hi Lever和八pplicationType o
(2) Output八.dj:主要對(duì)電流輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整,由4mA adj和20mA adj組成,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十?dāng)_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^-20 m八電流信號(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,從而能避免這類問題,而且能通過自帶軟件進(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)行中需通過增加增益的方式來彌補(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)?吸收下導(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50km/h,強(qiáng)大的氣流通過勢(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
選用超聲波液位計(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,抗十?dāng)_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,米發(fā)生過因?yàn)閮x器故障導(dǎo)致跳機(jī)的事故。