內容編輯1.1 液位變送器工作原理
液位變送器是對壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線(xiàn)性關(guān)系的原理，實(shí)現對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準確測量和傳送。
變送器的測量元件是一個(gè)壓阻式傳感器。它利用半導體硅材料的壓阻效應，實(shí)現壓力與電信號的轉換。被測壓力作用到不銹鋼膜片上，通過(guò)不銹鋼膜片與敏感芯片之間注入的硅油，把壓力傳遞到敏感芯片上。敏感芯片通過(guò)導線(xiàn)與變送器專(zhuān)用放大電路連接。由于敏感芯片上的惠斯通電橋輸出的電信號與作用壓力有著(zhù)良好的線(xiàn)性關(guān)系，所以可以實(shí)現對壓力的準確測量。
液位變送器對液位測量的基本原理，就是把與液體深度成正比的液體靜壓力，通過(guò)變送器轉換成電流信號輸出，從而建立起輸出電信號與液體深度的線(xiàn)性對應關(guān)系，實(shí)現對液位、即液體深度的測量，有如下公式：
P=ρghS/S0
由于在壓力測量過(guò)程中，S為與變送器直徑相等的水柱的橫截面積，S0為受力面積，即感壓膜片的面積。所以S＝S0，所以有：
P=ρgh
式中：P為變送器在測量點(diǎn)受到的靜態(tài)壓強；
ρ為液體的密度；g為重力加速度；
h 為測量點(diǎn)至液面的深度，即液位深度。
以10米水深液位為例：水的密度為1.0×103 ㎏/m3，重力加速度g取9.8N/㎏。那么在該點(diǎn)處的壓強為98kPa。
1.2 液位變送器應用領(lǐng)域
CYG2300系列采用靜力學(xué)原理測量液位（水深），是壓力傳感器的一種重要應用。采用微機械加工的高靈敏度硅壓阻壓力敏感元件作為水位計的核心測量元件。通過(guò)精密的溫度補償技術(shù)，水密封技術(shù)及專(zhuān)用導氣電纜保證了投入式水位計的測量穩定、準確。通過(guò)對接觸介質(zhì)的各種材料包括敏感元件、殼體、電纜、護管等材料的選擇、試驗與設計，產(chǎn)品應用于不同介質(zhì)工況的投入式或插入式液位測量中。液位變送器廣泛應用于工業(yè)現場(chǎng)液位測量與控制、城市供水及污水處理石油、化工、電廠(chǎng)、水文監測、水庫、大壩、水電建設等領(lǐng)域的液位的測量與控制。
第二章：解決方案及產(chǎn)品選型
2.1 多雷、多低空雷、山區水文水利監測
（注：上圖來(lái)自于網(wǎng)絡(luò )）
在多雷、多低空雷的南方河網(wǎng)地區以及山區的水利水文監測過(guò)程中，由于經(jīng)常會(huì )出線(xiàn)感應雷對變送器造成破壞。因此雙橋公司專(zhuān)門(mén)為這類(lèi)地區的客戶(hù)設計了一款強抗雷擊型液位變送器，CYG2316，國家專(zhuān)Li產(chǎn)品，國內獨家通過(guò)防雷認證，發(fā)明專(zhuān)Li授權號：200510037980.3，產(chǎn)品通過(guò)國家防雷中心認證，證書(shū)號（2004）量認（滬）字（L0343）號。采用了穩定性和耐用性Zui好的進(jìn)Kou敏感元件、高檔變送電路制造。一體化變送器尾部設有小型三級防雷器。產(chǎn)品按照GB/T1762.5-1999國家標準電器耐雷擊試驗嚴酷度Zui高的3級和4級，分別在多次輸入輸出線(xiàn)上加載仿雷電載荷2KV/1KA和4KV/2KA均安全通過(guò)試驗。并按照GB18802.1-2002/IEC61643.1:1998電源設備產(chǎn)品極限抗沖擊強度試驗，通過(guò)了10KV/5KA試驗?？煽?米距離以外的強感應雷擊。
CYG2316強抗雷擊型液位變送器技術(shù)資料：
（1）壓力量程：0～1、2、3、5、10～200 mH2O或以kPa計量
（2）材 料：外殼為標準不銹鋼1Cr18Ni9Ti，感壓膜片材料為316L不銹鋼，微腐蝕性水介質(zhì)可以適用
（3）輸出信號及電源：4～20mA 24VDC (18～36V)
（4）精度等級：
|
指標
檔級 |
精度等級 %FS |
零位、靈敏度溫度系數×10-4/℃.FS |
零位時(shí)漂%FS/24h |
零位及靈敏度長(cháng)期 漂移誤差 %FS/1年 |
變送器預設 零位偏差 %FS |
|
JA |
0.25 |
1（2） |
0.05 |
0.1（0.2） |
1.0 |
|
JB |
0.5 |
2（3） |
0.1 |
0.15（0.3） |
1.0 |
⑵J級均為一體化產(chǎn)品，為保證防雷性能，不承接分體變送器式；
⑶若只需要傳感器，另行協(xié)商性能與價(jià)格。
（5）配套儀表
產(chǎn)品特點(diǎn)及用途：由一臺強抗雷擊CYG2316液位變送器和一臺專(zhuān)門(mén)設計的
具有防雷功能的數字顯示儀表構成，解決了液位變送抗雷擊后，數字顯示儀表成為薄弱環(huán)節，屢被雷擊的問(wèn)題。
測量精度與數顯位數：0.5%精度或0.25%精度，滿(mǎn)四位顯示。
圖6為防雷型液位變送器的發(fā)明專(zhuān)Li證書(shū)，圖7為防雷液位變送器檢測報告。
2.2水源井、水池及水庫液位測量
中國目前已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入信息化時(shí)代，水資源同樣不例外，以前對于水庫、水池、水源井的監測全靠人工管理來(lái)完成，這種模式造成了巨大的資源浪費以及產(chǎn)生了高額的人工成本。因此，在現代化進(jìn)程中，一些自動(dòng)化方案開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。例如唐山平升電子技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司的水源井遠程監控系統、水廠(chǎng)遠程監控系統、水位監測系統這一類(lèi)的自動(dòng)化方案為水資源自動(dòng)化、信息化帶來(lái)了便利。在節省了大量的人力、交通等成本之外，同時(shí)大幅度的提高了供水生產(chǎn)的效率和故障響應速度，確保了安全穩定的供水，這種信息化的模式也改變了原來(lái)的人工管理模式，全面提高了水資源的管理水平。
基于以上內容，水資源信息化即對液位、壓力、流量、水質(zhì)等相關(guān)指標進(jìn)行全面連續監測。在連續監測的同時(shí)，相關(guān)的一些傳感器便發(fā)揮出了作用。以昆山雙橋CYG2314通用型液位變送器（溫壓復合，溫度、壓力兩路輸出）為例。CYG2314 JA與JB級適用于北方地區水利水文測量，采用進(jìn)Kou原裝元件及工業(yè)級精密儀放電路，并配有可抗50米外，強度不超過(guò)2kV/1kA的一般感應雷瞬態(tài)高壓高能脈沖破壞的簡(jiǎn)化防雷電路。它在測量精度上不遜于CYG2316，僅在抗雷能力，溫度漂移附加誤差和時(shí)間漂移附加誤差上略遜。
2.3 海水、地熱水、酸堿液等復雜條件下的液位測量
2.3.1CYG2315 抗海水腐蝕投入液位變送器
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)及用途：該產(chǎn)品專(zhuān)為海洋油氣資源開(kāi)發(fā)及海洋工程研究而設計，
由于工作環(huán)境惡劣及其重要性，采用了Zui優(yōu)秀的壓力敏感元件，所以接觸海水介
質(zhì)的部件均考慮了抗海水的強腐蝕、點(diǎn)蝕和電化學(xué)腐蝕作用、及進(jìn)水導流設計上
考慮了抗海洋浮游生物附著(zhù)寄生的問(wèn)題，在接出電纜上考慮了介質(zhì)兼容與抗拉。
采用了專(zhuān)門(mén)設計的電纜，配置長(cháng)度由用戶(hù)訂貨選定。
（2）量 程：0～2mH2O～200mH2O
（3）精度檔級：
|
型 號 |
指標檔級 |
精度等級 %FS |
零位及靈敏度溫度系數×10-4/℃.FS |
零位預設偏差 %FS |
零位時(shí)漂 %FS/24h |
零位及靈敏度度長(cháng)期漂移誤差%FS/1年 |
|
CYG2315 |
JA |
0.5 |
1.5 |
1.0 |
0.1 |
0.5 |
|
JB |
0.25 |
1 |
1.0 |
0.1 |
0.25 |
2.3.2CYG2312地熱水深井液位變送器
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)及用途：該產(chǎn)品專(zhuān)為開(kāi)發(fā)地下熱水資源管理而專(zhuān)門(mén)設計，一體化變送器由于與水泵同時(shí)潛入深井下工作，更換及提出檢查極為不易，因而在選材
設計上考慮了高耐久性、耐高溫水工況及高溫礦物質(zhì)水的老化影響、腐蝕影響等
特種工況因素，并考慮了工作地點(diǎn)特殊性，加進(jìn)了安全性的防雷設計并兼顧用戶(hù)
要求設計為水溫復合型傳感器，在水溫不高于110℃時(shí)采用一體化設計，在水溫
為110～130℃時(shí)采用傳感器在水中、變送器出水在井筒空氣中的分體設計，電
纜采用高溫電纜與抗拉電纜配合使用原則，配置方案和長(cháng)度由用戶(hù)訂貨選定。
（2）量 程：0～5m～200mH2O
（3）精度檔級：
|
型 號 |
指標檔級 |
精度等級 %FS |
零位及靈敏度溫度系數×10-4/℃.FS |
零位預設偏差 %FS |
零位時(shí)漂 %FS/24h |
零位及靈敏度度長(cháng)期漂移誤差%FS/1年 |
|
CYG2312 |
JA |
0.5 |
2 |
1.0 |
0.1 |
0.5 |
|
JB |
0.25 |
1 |
1.0 |
0.1 |
0.25 |
2.3.3CYG2313 抗強酸腐蝕液位變送器
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)及用途：該產(chǎn)品為適用于電廠(chǎng)或化工廠(chǎng)強酸液液位測量而開(kāi)發(fā)，考慮了各種工況下接觸被測介質(zhì)材料的適用兼容性，外殼及密封材料均選用了特氟隆系列材料與特殊工藝。電纜選用4號水深電纜。使用時(shí)有些特殊要求和注意事項見(jiàn)特殊產(chǎn)品使用方法指導。
（2）量 程：0～2、3、5、10mH2O或以kpa計量
（3）精度檔級：
|
型 號 |
指標檔級 |
精度等級 %FS |
零位及靈敏度溫度系數×10-4/℃.FS |
零位預設偏差 %FS |
零位時(shí)漂 %FS/24h |
零位及靈敏度度長(cháng)期漂移誤差%FS/1年 |
|
CYG2303 |
JA |
0.5 |
3 |
2.0 |
0.3 |
0.5 |
|
JB |
0.25 |
2 |
2.0 |
0.3 |
0.5 |
★專(zhuān)用電纜配置★
投入式液位傳感器的專(zhuān)用導氣電纜及其密封件對產(chǎn)品性能極為重要，尤其是介質(zhì)兼容性和工況適用度。公司先后開(kāi)發(fā)配備了適用各種介質(zhì)工況的數十種液位電纜，供用戶(hù)選型選用。簡(jiǎn)介如下：
1號水深電纜： 抗水性良、柔軟易密封、較耐磨，常用型
2號水深電纜：抗水性?xún)?yōu)、不耐磨、性硬脆
3號水深電纜：抗水性?xún)?yōu)、耐磨、抗拉、耐油、耐醛、酮類(lèi)外的大多數試劑、耐海水、弱抗蝕性
4號水深電纜：抗強腐蝕、耐中溫（120℃以下）、耐化學(xué)試劑
5號水深電纜：抗強腐蝕、耐高溫（200℃）、耐化學(xué)試劑
6號水深電纜：除有3號電纜全部?jì)?yōu)點(diǎn)外，抗拉伸變形（內有鋼絲2根），適用于長(cháng)線(xiàn)垂吊工況
7號水深電纜：比6號電纜有更強抗拉力，適用重吊墜及海洋工程
8號水深電纜：7號的改進(jìn)型 強適應海洋工程應用工況
9號水深電纜：除有3號電纜全部?jì)?yōu)點(diǎn)外，耐溫可達（90℃以下）
10號水深電纜：除有3號電纜全部?jì)?yōu)點(diǎn)外，耐溫可達（110℃以下）
11號水深電纜：除有9號電纜全部?jì)?yōu)點(diǎn)外，抗拉伸變形（內含2根鋼絲），適用于長(cháng)線(xiàn)垂吊
12號水深電纜：除有10號電纜全部?jì)?yōu)點(diǎn)外，抗拉伸變形（內含2根鋼絲），適用于長(cháng)線(xiàn)垂吊
13號水深電纜：除有3號電纜全部?jì)?yōu)點(diǎn)外，內加阻水帶，可防止外皮破損漏水
2.4 液位變送器選型注意事項
液位變送器選型的時(shí)候客戶(hù)需要提供的信息是：介質(zhì)種類(lèi)、液位深度范圍、渾濁度、是否具有酸堿性、酸堿性程度、防護等級、電纜長(cháng)度（長(cháng)于需要測量液位深度的1~2米或更長(cháng)）、可提供的供電電壓、對綜合精度的要求、輸出信號方式、現場(chǎng)信號噪聲干擾大小。雙橋公司在了解以上所有情況之后會(huì )為您推薦出Zui合適的產(chǎn)品。
第三章：投入式液位變送器安裝及使用
3.1變送器安裝方式
工業(yè)敞口容器安裝方式：在敞口的大型工業(yè)容器中測量液位時(shí)，把液位變送器直接投入到容器底部（距離底部有一定的距離），在容器開(kāi)口處將電纜線(xiàn)（接線(xiàn)盒）進(jìn)行固定即可。
水井、水池、地熱水等非流動(dòng)性的介質(zhì)中安裝：在測量液位不深的情況下，可以直接投入到介質(zhì)中，或將變送器固定在相應高度的壁面支架上。在測量液位比較深的情況下，一般在將變送器投入過(guò)程中，先在電纜線(xiàn)上套上PVC護線(xiàn)管，防止在投入的過(guò)程中，由于電纜線(xiàn)與壁面摩擦使電纜線(xiàn)保護皮破裂導致進(jìn)水，進(jìn)而損壞變送器，造成不必要的損失。
江河、海水、水庫等流動(dòng)性較強的介質(zhì)中安裝：在這些工況中使用投入式液位變送器，由于介質(zhì)流動(dòng)性較大，會(huì )從一定程度上影響液位測量的精度，因此在安裝的過(guò)程中需要插入一根管徑合適的鋼管，管徑根據變送器Zui大外徑而定，并在鋼管的不同高度的管壁上開(kāi)孔，使測量液體介質(zhì)可以流入管內，類(lèi)似模擬成深水井的安裝。另外為了防止變送器殼體與鋼管內壁在投入的過(guò)程中因為發(fā)生碰撞而造成變送器損壞的情況，可以在變送器投入之前在殼體上纏繞或增套防護器材。如果介質(zhì)中含有泥沙以及雜物等可能會(huì )對變送器感壓膜片造成損壞的東西，可在變送器的感壓端根據泥沙顆粒度增加一層濾網(wǎng)來(lái)對泥沙、雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾?；蛘哂嗁忞p橋公司特殊設計的防堵型液位變送器保護變送器感壓端不被泥沙堵塞，從而不影響變送器正常測量。在介質(zhì)流動(dòng)性較大，導氣電纜線(xiàn)很長(cháng)的情況下，對探頭應采用套筒將其固定，以防探頭擺動(dòng)而影響測量精度。
接線(xiàn)方式：接供電電源時(shí)應嚴格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)接線(xiàn)說(shuō)明進(jìn)行電氣連接，投入式液位變送器接地端子應可靠接地，電源屏蔽線(xiàn)應與其相連。
另外導氣管一定要做好防護，一般對導氣管的防護有三種措施。Di一種方法是在高出測量液位1~2米處繞個(gè)彎，可以讓冷凝水留在彎道處。第二種方法是采用接線(xiàn)盒子（防水），內置干燥劑，從而不會(huì )對變送器造成損壞。第三種就是將導氣管的裸露端固定在干燥的配電柜或者干燥的環(huán)境中?？傊?，只要能防止水、水汽、冷凝水進(jìn)入導氣管的措施均能對變送器進(jìn)行有效的保護。
在正式投入運行前，必須參照即時(shí)水位標尺或者其它可知的有效參考值，對二次儀表的測量值進(jìn)行矯正，以確保采樣數據的準確性。
3.2液位變送器維護保養
關(guān)于投入式的液位變送器的維護和保養這方面問(wèn)題，Shou先我們知道人是要定期進(jìn)行體檢的，那么變送器也不例外，也要進(jìn)行定期檢查。通常是每隔一個(gè)月（或兩個(gè)月）取出來(lái)進(jìn)行清洗，但是注意在清洗的過(guò)程中，做好對感壓膜片的保護，感壓膜片一旦受損，變送器即可宣布報廢。清洗變送器膜片的時(shí)候，用無(wú)水乙醇對膜片進(jìn)行浸泡，然后用棉簽輕輕擦洗。Zui后再對變送器進(jìn)行氣密性檢查，如果氣密性檢查發(fā)現不好，那么很有可能是因為腐蝕破壞防護層、電纜線(xiàn)破皮、導氣管進(jìn)水等原因造成的。清洗完畢后將液位傳感器慢慢的放回鐵管中，感覺(jué)已放置鋼管的底部，然后對頂部的電纜進(jìn)行固定即可。在卸下清洗后重新安裝，因安裝深度會(huì )有一定的變動(dòng)，必須再次參照即時(shí)水位標尺或者其它可知的有效參考值，對二次儀表的測量值進(jìn)行矯正，以確保采樣數據的準確性。
眾所周知，根據壓阻原理制作的變送器長(cháng)時(shí)間工作之后由于外界因素以及感壓膜片長(cháng)時(shí)間受壓會(huì )導致變送器發(fā)生漂移，那么對變送器重新進(jìn)行校驗標定是非常有必要的。雙橋公司建議每隔一年進(jìn)行一次校驗標定。
3.3其它注意事項：
變送器如果在使用中發(fā)現信號輸出異常，應及時(shí)關(guān)閉電源，停止使用，并對變送器進(jìn)行檢查或者與雙橋公司售后服務(wù)部進(jìn)行聯(lián)系。另外液位變送器在運輸、儲存時(shí)應該做好保護措施，存放在干燥陰涼通風(fēng)的地方。
3.4液位變送器簡(jiǎn)易故障解決辦法：
（1）變送器無(wú)輸出
Shou先應該確認的是變送器的電源是否接線(xiàn)正確，然后再測量變送器的供電是否是產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上規定的直流供電電壓。如果是帶顯示儀表的，那么還應該檢查儀表表頭是否損壞，如未損壞則將萬(wàn)用表串聯(lián)到回路中，檢查電流是否正常，如果變送器跟儀表的電流都顯示正常，那么再檢查回路中的其他儀表。另外，如果液位變送器進(jìn)水，變送器損壞，不會(huì )有輸出。
（2）變送器輸出＞20mA
確認實(shí)際量程是否超過(guò)液位變送器的所選量程，在允許過(guò)載的范圍內會(huì )出現輸出偏大。然后再確認感壓膜片是否損壞，因為超出允許過(guò)載范圍的過(guò)載會(huì )導致變送器損壞，損壞也會(huì )導致輸出偏大。
（3）變送器輸出＜4mA
傳感器在零位出現漂移，建議返廠(chǎng)重新標定。
（4） 變送器信號輸出不穩定
Shou先確認液位大幅變化的快慢，如果變化過(guò)快則屬正常。如果液位變化穩定，信號輸出不穩定，那么應該確認使用現場(chǎng)是否存在較強的信號干擾源，如果存在較強的信號干擾源，那么應該檢查屏蔽線(xiàn)是否接好。如果信號還是不能穩定下來(lái)，那么就是傳感器本身的抗干擾能力比較差，建議返廠(chǎng)加強抗干擾措施。雙橋公司的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際使用，變送器抗干擾能力在龐大客戶(hù)群體中是非常認可的。
