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超声波液位计在冷却水塔中的应用

日期：2018-11-15 来源：编辑：

摘要：本文先容ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２型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。

引言

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。ＨＡＷＫＳＵＬＴＡＮ２型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ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２型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，ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２型能将发射频率降低到４ｋＨｚ，能测量到更远的距离。

（3）自动增益。ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２型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，ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２借鉴了雷达测距的回波技术，使用其独有的ＧＯＳＨＡＷＫApp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App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。

图１传感器的安装

４ App设置

ＨＡＷＫ　ＳＵＬＴＡＮ２App部分参数设置如图２所示，主要包括以下部分。

图２参数设定

（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ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＴｙｐｅ。

（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App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）泡沫会吸取能量，甚至会在完全吸取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ＨＡＷＫ型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。

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