超声波液位计在水处理过程中的应用

　　1、引言

　　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、干扰因素少、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。

　　距离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 。

　　由于发射的超声波脉冲有一定的宽度,使得在传感器较近的小段区域内反射波与发射波重迭,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。最大的测量范围取决于空气对超声波的衰减以及脉冲从介质表面反射的强度。

　　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输入到变送器的矩阵内,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、下限输入到变送器矩阵内,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)经超声波液位计检测,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入口电磁阀。

　　(4)待药液到达规定液位时,关闭转液泵及相应阀门。同时启动鼓风机,打开鼓风机出口电动阀及此加药罐的风、水入口电磁阀。

　　(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,并经风力搅拌已混合均匀。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。