第四,就是我们前面提到的,超声波液位计的换能器表面不能太脏,不能有水滴。
所以超声波液位计也不适用于污水和热水,因为热水有水蒸汽。四、光电式液位控制/水位控制原理
光电式液位控制/水位控制采用光反射原理:当传感器玻璃反射面有水时,如图4.1,发射光从反射面透射出去,不发生全反射。这时接收端检测不到光,输出很小的电流,说明有水。当传感器反射面无水时,如图4.2,发射的光在玻璃反射面回来,发生全反射。这时接收端可以检测到光,输出毫安级的电流,说明无水。光电式传感器工作于12V直流电,属于弱电。毫安级电流传输损耗少,可以传很远的距离。但光电式液位传感器的反射玻璃面如果变脏或被脏东西挡住时,即使有水,光也会被反射回来,造成判断失误。另外,光电式液位传感器内部的光接收元件也不能工作于高温环境,所以光电式液位传感器不能用于污水和热水。
五、GKY液位控制/水位控制原理
GKY结合传统浮子和光电式液位控制的传输特性。其一,GKY液位传感器利用液体浮力改变传感器方向,如图5.1。这一点类似传统浮子,传感器通过细软线固定在悬索的某一点,这样它可以随水位灵活上下翻转,检测这一点是否有水,检测位置精确。其二,密封在传感器内部的微电路可以在不同方向下产生不同的电流(类似手机自动旋转屏幕),这一点类似光电式液位控制:有水时电流很小,无水时产生毫安级的电流。毫安级的电流传输衰耗少,传输距离可达几十公里。GKY液位传感器工作于12V安全电压,短路电流仅3mA,属于本安型电路。其检测方式和水质无关,所以可以用于清水、污水和70°C以下的热水中。该传感器只需两根普通传输线传输,接线简单,安装方便。
6以上这些都是随着液位传感器的变化而产生的不同的液位控制/水位控制方式。液位传感器决定了它们使用的局限性,如电极式只能用于清水,而且使用过程中过一段时间需清理一下电极。如果用于污水很快就会吸附很多杂质而无法使用。GSK也不能用于污水,因为GSK浮子和管壁之间只有1-2mm的缝隙,很容易被脏东西堵住,造成浮子上下滑动不灵活。光电式也不能用于污水,因为玻璃反射面脏了就会出现误判断。压力传感器、超声波等都不能工作于较脏的环境。只有GKY可以在污水和清水中使用,是目前市场上唯一一款敢于承诺三年内包换液位传感器。
六、有关热水的水位控制
以上的液位传感器绝大部分不能用于热水。因为热水有水蒸汽,电极式、光电式、超声波都不能使用。因为环境温度较高,压力传感器、干簧管就不能使用。GKY液位传感器可以在70°C以下的热水中使用。所以热水的液位控制一直是一个难点,尤其是高温热水。目前,热水中水位控制主要采用磁翻板方式。磁翻板是磁性浮球在钢管内,管外加装干簧管和标尺。浮球上下浮动,可以吸合管外的干簧管。但从实际使用效果来看,如果水温在70℃以下时,使用寿命还可以。一旦超过70℃甚至到90℃以上时,使用寿命就大打折扣了。因为磁性材料的磁性会随着温度的升高而衰减,到100℃时会下降到常温的70%。现在,介绍一种新的高温热水控制方式,就是采用传统玻璃管液位计外加光电监控探头来实现。光电监控探头就是在玻璃管外加装一红外发光管,发射红外线。另一方安装一红外接收管,接收红外线。在玻璃管内放一个浮子。当浮子经过红外探头时,遮住光路,就将液位信号发送出去。具体原理图如下:
7如果是普通的水,在玻璃管内放一个普通的浮子就可以了。玻璃管外放置红外探头。当浮子经过探头时,遮住光路,转换器就将水位信号发送出去。
如果是热水,玻璃管最好采用石英管,它的硬度、透明度、耐酸性、耐高温性和耐磨性都要远高于玻璃管。液位计两端的拷克阀门也要采用可用于热水的不锈钢阀门。在石英管内放一个耐高温的浮子,热水浮子采用新兴的有机高分子材料制作,可以耐受150℃以上的高温。浮子随水位上下浮动。玻璃管外放置一发光电管,另一端接一根光纤,将光信号引出来。因为光接收管易受温度影响,所以必须用光纤引出光信号。当浮子经过时,遮住光路,转换器就将水位信号发送出去。这种方式光信号由光纤引出,电子元件不接触高温,因而使用寿命长。
综上所述,液位控制/水位控制技术都是围绕液位传感器发展起来的,虽然液位传感器是核心,但液位控制仪表也可以起到延长传感器使用寿命,增加许多辅助性功能的作用。例如可以增加液位显示、报警等基本功能。还增加一些复杂的控制功能,如双台泵交替使用。这个可以均衡负载,避免一台泵长期不使用而锈死的现象。还有RS485通讯接口,可以直接接入网络。还有循环工作控制功能,可以用于多台泵的控制。所以GKY仪表有通用的,还有用于2台泵、3台泵、4台泵等专用仪表,便于制作各种功能的水泵控制箱。
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