应用研究：
数字技术与应用
超声波液位计在水处理过程中的应用
孙国志
(齐齐哈尔市自来水集团有限公司黑龙江齐齐哈尔161000）
摘要：本文介绍了声波液位计的工作原理，对水厂加药系统，排污系统的控制及使用要点。关键词：超声波加药系统排污系统PLC
中图分类号：TH-39 1.引言
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2011)04-0101-02
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，
液位的测量广泛用于国民生产，生活的诸多领域，近年来.随着电子技术和数字技术的不断进步，超声波液位计得到了长足发展。它具有精度高、非接触.干扰因索少、价格低廉、使用方便的优点。特别是在水处理过程中，超声波液位计在自控系统中起着至关重要的作用。
2、超声波液位计的工作原理
超声波液位计由传感器(探头)和变送器组成。传感器受电激励后向被测介质发出一个超声波脉冲，该脉冲穿过空气到达介质表面后被反射回来，部分反射的回波被同一传感器（此时作为接收器）接受，并转换成电信号。变送器的电子检测系统检测到这一信号后，将其转变为液位信号进行显示。同时，将液位信号转变为4~20mA电流信号传送给上位机(PLC)参与过程控制。超声波脉冲以声速传播，从发射到接收所用的时间，既脉冲的传输时间t与传感器到介质表面的距离 D成正比，
距高D根据声速C和传输时间t得出下列公式：
D=C×t/2
在空气的正常条件下，声速为C=340m/s。
使得在传感器较近的小段区城内反射波与发射波重选，传感器无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波液位计的型号有关。最大的测量范用取决于空气对超声波的衰减以及脉冲
从介质表而反射的强度。测量原理如图1所示：
通过传感器发射并接收超声波可测得传感器到液面的高度D，只要将传感器到构筑物底部的距离L输人到变送器的矩阵内，即可测得介质的液位高度d=L-D。测量的精度可达毫米。使用时可将被测介质的液位上、下限输人到变送器矩阵内，以便及时输出上，下限报警。
3.超声波液位计在加药系统中的控制与监测
自控加药系统中超声波液位计作为液位测量的再现仪表，可实时监测储药池和加药罐的液位，并将液位信号反馈给PLC，PLC以此为依据启动程序，发出相应指令。保证净水剂的自控调制和补给。
(1)经超声波位计检测，储药池液位若达0.3m时为下限报警，以便及时补充药液。(2)若正在使用的加药罐液位达下限 0.3m，则报警。超声波液位计将信号反馈给
传感器育区超声波
变送器
D d
万方数据
被测介质
图1超声波液位计测量原理图
显示液位
AI4~20mA PLC
PLC,PLC启动相应程序。
(3)打开备用高液位加药罐出口电磁阀，关闭已达下限的加药罐出口阀门。同时启动转液泵，并打开储药池出口电磁阀和空加药罐人口电磁阀。
(4)待药液到达规定液位时.关闭转液案及相应阀门，同时启动鼓风机，打开鼓风机出口电动阀及此加药罐的风，水人口电磁阀。
(5)待加药罐液位到达一个新的规定上限时(此时加药罐内已配制好相应浓度的净水剂，并经风力揽拌已混合均匀，药液的浓度经PLC计算得出。)，关闭此罐风.水电磁阀。同时，关闭鼓风机及其出口电动阀。至此，净水剂自控调制完毕，以作备用。
(6)当新投产的加药罐液位逐步下降达 0.3m时，重复2~5程序。以确保净水剂投加的连续性。
超声波液位计自控净水剂调制及补给原理如图2所示：
4、超声波液位计对排污系统的控制
在制水生产过程中，需要对排污池液位进行实时的监测和控制。首先在变送器矩阵内设置排污池液位的上，下限。变送器将实际检测的液位与矩阵内设置的上、下限值进行比较。当液位达到上限值时，变送器上限常开触点DO1闭合，配合低压电气回路启动潜污泵。同时，变送器输出报警，可外接警铃/闪光灯。提醒值班人员注意，排污池内污水高度已达上限，到现场检查潜污泵是否已自动启运。否则，可采用现场手动启运潜污。防止污水溢出的生产事故发生。随着污水的排出，液位下降。当实际测量值达到滴位下限时，变送器内常闭触点DO2断开，切断控制回路，停运潜污泵。这样，就保证了排污池液位始终处在一个非常安全的生产高度上。控制原理如图3所示：
5、超声波液位计的使用要点
(1)调节好超声波传感器距液面的高度。过远，探头接收的信号太弱；过近，进人探头盲区，无法分辨。(2)保证探头表面垂直正对
Digital technologyand application数字技术与应用
101