超聲波液位計在冷卻水塔中的應用
日期：2018-11-15 來源： 作者：
摘要：本文介紹ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危残?a href="http://www.eattothebeet.com/csb/" target="_blank">超聲波液位計在發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。
引言
在眾多生產環節里，需要對物料的物位進行跟蹤和監測，并將獲得的數據如實反饋到控制系統中進行系統開閉環及聯鎖控制，從而保證工業生產正常運轉。發電廠中的冷卻水塔液位與冷卻泵及機組有著重要電氣聯鎖，因此液位計是否真實反映水位并反饋到控制系統，關系到機組運行的穩定。超聲波液位計不僅測量范圍廣，而且其分體式產品能進行ＨＡＲＴ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。
１ 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）發射超聲波，當超聲波被發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。ＨＡＷＫＳＵＬＴＡＮ２型超聲波液位計內部自帶計算物料高度的功能。
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。
２ 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、泡沫及其他干擾類的物體，而ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危残蛡鞲衅骷词贡砻娓街^１ｃｍ 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。頻率越低，穿透能力越強，波長越大，能量也就越大。越低的頻率能使超聲波穿透能力更強，他物干擾性變弱，保證超聲波反射的強度，ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危残湍軐l射頻率降低到４ｋＨｚ，能測量到更遠的距離。
（3）自動增益。ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危残统暡ㄒ何挥嬆芨鶕r的不同，位置地理條件及環境的不同，有差別性地決定聲波的回波能量大小，并能夠自動調節增益，可在惡劣的工況環境中使用。
（4）回波識別技術。在惡劣的工況環境中，需要識別聲波中的雜波以去除干擾波，ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危步梃b了雷達測距的回波技術，使用其獨有的ＧＯＳＨＡＷＫ軟件進行識別操作。
（5）ＩＰ防護等級。國家標準ＧＢ４２０８－８４和國際電工委員會標準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。頻率越低，盲區越大，在參照相關選型表所列舉的數據并根據現場的實際情況，應盡量選擇盲區小并能滿足實際工況的產品。對于ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危?，可以在軟件參數中糾正一部分盲區參數，這樣可以減少硬件產品升級而需要的設備費用。
（7）頻率?？紤]到外部環境及江南地區季節因素的影響，選擇３０ｋＨｚ傳感器用于冷卻塔液位的監測，可以保證液位參數的準確性。
３ 硬件安裝
首先要熟悉現場的工況環境及相對濕度，進行現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；避免障礙物干擾發射器正常工作；遠離磁場的干擾；正確設置盲區距離；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
ＨＡＷＫ?。樱眨蹋裕粒危曹浖糠謪翟O置如圖２所示，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?。蹋澹觯澹?、Ｈｉ?。蹋澹觯澹?和ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＴｙｐｅ。
（2）Ｏｕｔｐｕｔ?。粒洌辏褐饕獙﹄娏鬏敵鲂盘栠M行調整，由４ｍＡ?。粒洌旰停玻埃恚痢。粒洌杲M成，以彌補傳輸至ＰＬＣ的電流偏差導致中控數據偏離。
（3）ＴＸ?。樱澹簦酰穑涸鲆娌糠?，增益比例的設置可以提高傳
感器防干擾能力。
（4）Ｔｒａｎｋｉｎｇ：一般在廠內設置，現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測。傳感器探頭與儀表連接，儀表端４～２０ｍＡ 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，甚至會在完全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ＨＡＷＫ 型超聲波料位計實現冷卻水塔液位監測，安裝調試和后期維護工作量小，抗干擾能力強，能及時有效地反映真實的液位高度，在實際運用中，未發生過因為儀器故障導致跳機的事故。
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