內(nèi)容編輯1.1 液位變送器工作原理
液位變送器是對(duì)壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線性關(guān)系的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準(zhǔn)確測(cè)量和傳送。
變送器的測(cè)量元件是一個(gè)壓阻式傳感器。它利用半導(dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)壓力與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。被測(cè)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(dǎo)線與變送器專用放大電路連接。由于敏感芯片上的惠斯通電橋輸出的電信號(hào)與作用壓力有著良好的線性關(guān)系，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的準(zhǔn)確測(cè)量。
液位變送器對(duì)液位測(cè)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(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出，從而建立起輸出電信號(hào)與液體深度的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位、即液體深度的測(cè)量，有如下公式：
P=ρghS/S0
由于在壓力測(cè)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(cè)量點(diǎn)受到的靜態(tài)壓強(qiáng)；
ρ為液體的密度；g為重力加速度；
h 為測(cè)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(qiáng)為98kPa。
1.2 液位變送器應(yīng)用領(lǐng)域
CYG2300系列采用靜力學(xué)原理測(cè)量液位（水深），是壓力傳感器的一種重要應(yīng)用。采用微機(jī)械加工的高靈敏度硅壓阻壓力敏感元件作為水位計(jì)的核心測(cè)量元件。通過(guò)精密的溫度補(bǔ)償技術(shù)，水密封技術(shù)及專用導(dǎo)氣電纜保證了投入式水位計(jì)的測(cè)量穩(wěn)定、準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)接觸介質(zhì)的各種材料包括敏感元件、殼體、電纜、護(hù)管等材料的選擇、試驗(yàn)與設(shè)計(jì)，產(chǎn)品應(yīng)用于不同介質(zhì)工況的投入式或插入式液位測(cè)量中。液位變送器廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)液位測(cè)量與控制、城市供水及污水處理石油、化工、電廠、水文監(jiān)測(cè)、水庫(kù)、大壩、水電建設(shè)等領(lǐng)域的液位的測(cè)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(qū)水文水利監(jiān)測(cè)
（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(qū)以及山區(qū)的水利水文監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于經(jīng)常會(huì)出線感應(yīng)雷對(duì)變送器造成破壞。因此雙橋公司專門為這類地區(qū)的客戶設(shè)計(jì)了一款強(qiáng)抗雷擊型液位變送器，CYG2316，國(guó)家專Li產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)獨(dú)家通過(guò)防雷認(rèn)證，發(fā)明專Li授權(quán)號(hào)：200510037980.3，產(chǎn)品通過(guò)國(guó)家防雷中心認(rèn)證，證書號(hào)（2004）量認(rèn)（滬）字（L0343）號(hào)。采用了穩(wěn)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(shè)有小型三級(jí)防雷器。產(chǎn)品按照GB/T1762.5-1999國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電器耐雷擊試驗(yàn)嚴(yán)酷度Zui高的3級(jí)和4級(jí)，分別在多次輸入輸出線上加載仿雷電載荷2KV/1KA和4KV/2KA均安全通過(guò)試驗(yàn)。并按照GB18802.1-2002/IEC61643.1:1998電源設(shè)備產(chǎn)品極限抗沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)，通過(guò)了10KV/5KA試驗(yàn)。可抗5米距離以外的強(qiáng)感應(yīng)雷擊。
CYG2316強(qiáng)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(jì)量
（2）材 料：外殼為標(biāo)準(zhǔn)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(hào)及電源：4～20mA 24VDC (18～36V)
（4）精度等級(jí)：
|
指標(biāo)
檔級(jí) |
精度等級(jí) %FS |
零位、靈敏度溫度系數(shù)×10-4/℃.FS |
零位時(shí)漂%FS/24h |
零位及靈敏度長(zhǎng)期 漂移誤差 %FS/1年 |
變送器預(yù)設(shè) 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(jí)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(tái)強(qiáng)抗雷擊CYG2316液位變送器和一臺(tái)專門設(shè)計(jì)的
具有防雷功能的數(shù)字顯示儀表構(gòu)成，解決了液位變送抗雷擊后，數(shù)字顯示儀表成為薄弱環(huán)節(jié)，屢被雷擊的問(wèn)題。
測(cè)量精度與數(shù)顯位數(shù)：0.5%精度或0.25%精度，滿四位顯示。
圖6為防雷型液位變送器的發(fā)明專Li證書，圖7為防雷液位變送器檢測(cè)報(bào)告。
2.2水源井、水池及水庫(kù)液位測(cè)量
中國(guó)目前已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)開始進(jìn)入信息化時(shí)代，水資源同樣不例外，以前對(duì)于水庫(kù)、水池、水源井的監(jiān)測(cè)全靠人工管理來(lái)完成，這種模式造成了巨大的資源浪費(fèi)以及產(chǎn)生了高額的人工成本。因此，在現(xiàn)代化進(jìn)程中，一些自動(dòng)化方案開始進(jìn)入人們的視野。例如唐山平升電子技術(shù)開發(fā)有限公司的水源井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、水廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這一類的自動(dòng)化方案為水資源自動(dòng)化、信息化帶來(lái)了便利。在節(jié)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(yīng)速度，確保了安全穩(wěn)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(nèi)容，水資源信息化即對(duì)液位、壓力、流量、水質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行全面連續(xù)監(jiān)測(cè)。在連續(xù)監(jiān)測(cè)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(fù)合，溫度、壓力兩路輸出）為例。CYG2314 JA與JB級(jí)適用于北方地區(qū)水利水文測(cè)量，采用進(jìn)Kou原裝元件及工業(yè)級(jí)精密儀放電路，并配有可抗50米外，強(qiáng)度不超過(guò)2kV/1kA的一般感應(yīng)雷瞬態(tài)高壓高能脈沖破壞的簡(jiǎn)化防雷電路。它在測(cè)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?zé)崴⑺釅A液等復(fù)雜條件下的液位測(cè)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)品專為海洋油氣資源開發(fā)及海洋工程研究而設(shè)計(jì)，
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(qiáng)腐蝕、點(diǎn)蝕和電化學(xué)腐蝕作用、及進(jìn)水導(dǎo)流設(shè)計(jì)上
考慮了抗海洋浮游生物附著寄生的問(wèn)題，在接出電纜上考慮了介質(zhì)兼容與抗拉。
采用了專門設(shè)計(jì)的電纜，配置長(zhǎng)度由用戶訂貨選定。
（2）量 程：0～2mH2O～200mH2O
（3）精度檔級(jí)：
|
型 號(hào) |
指標(biāo)檔級(jí) |
精度等級(jí) %FS |
零位及靈敏度溫度系數(shù)×10-4/℃.FS |
零位預(yù)設(shè)偏差 %FS |
零位時(shí)漂 %FS/24h |
零位及靈敏度度長(zhǎng)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?zé)崴罹何蛔兯推?
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)及用途：該產(chǎn)品專為開發(fā)地下熱水資源管理而專門設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)并兼顧用戶
要求設(shè)計(jì)為水溫復(fù)合型傳感器，在水溫不高于110℃時(shí)采用一體化設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)，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(zhǎng)度由用戶訂貨選定。
（2）量 程：0～5m～200mH2O
（3）精度檔級(jí)：
|
型 號(hào) |
指標(biāo)檔級(jí) |
精度等級(jí) %FS |
零位及靈敏度溫度系數(shù)×10-4/℃.FS |
零位預(yù)設(shè)偏差 %FS |
零位時(shí)漂 %FS/24h |
零位及靈敏度度長(zhǎng)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(qiáng)酸腐蝕液位變送器
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)及用途：該產(chǎn)品為適用于電廠或化工廠強(qiáng)酸液液位測(cè)量而開發(fā)，考慮了各種工況下接觸被測(cè)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(hào)水深電纜。使用時(shí)有些特殊要求和注意事項(xiàng)見特殊產(chǎn)品使用方法指導(dǎo)。
（2）量 程：0～2、3、5、10mH2O或以kpa計(jì)量
（3）精度檔級(jí)：
|
型 號(hào) |
指標(biāo)檔級(jí) |
精度等級(jí) %FS |
零位及靈敏度溫度系數(shù)×10-4/℃.FS |
零位預(yù)設(shè)偏差 %FS |
零位時(shí)漂 %FS/24h |
零位及靈敏度度長(zhǎng)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 |
★專用電纜配置★
投入式液位傳感器的專用導(dǎo)氣電纜及其密封件對(duì)產(chǎn)品性能極為重要，尤其是介質(zhì)兼容性和工況適用度。公司先后開發(fā)配備了適用各種介質(zhì)工況的數(shù)十種液位電纜，供用戶選型選用。簡(jiǎn)介如下：
1號(hào)水深電纜： 抗水性良、柔軟易密封、較耐磨，常用型
2號(hào)水深電纜：抗水性優(yōu)、不耐磨、性硬脆
3號(hào)水深電纜：抗水性優(yōu)、耐磨、抗拉、耐油、耐醛、酮類外的大多數(shù)試劑、耐海水、弱抗蝕性
4號(hào)水深電纜：抗強(qiáng)腐蝕、耐中溫（120℃以下）、耐化學(xué)試劑
5號(hào)水深電纜：抗強(qiáng)腐蝕、耐高溫（200℃）、耐化學(xué)試劑
6號(hào)水深電纜：除有3號(hào)電纜全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，抗拉伸變形（內(nèi)有鋼絲2根），適用于長(zhǎng)線垂吊工況
7號(hào)水深電纜：比6號(hào)電纜有更強(qiáng)抗拉力，適用重吊墜及海洋工程
8號(hào)水深電纜：7號(hào)的改進(jìn)型 強(qiáng)適應(yīng)海洋工程應(yīng)用工況
9號(hào)水深電纜：除有3號(hào)電纜全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，耐溫可達(dá)（90℃以下）
10號(hào)水深電纜：除有3號(hào)電纜全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，耐溫可達(dá)（110℃以下）
11號(hào)水深電纜：除有9號(hào)電纜全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，抗拉伸變形（內(nèi)含2根鋼絲），適用于長(zhǎng)線垂吊
12號(hào)水深電纜：除有10號(hào)電纜全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，抗拉伸變形（內(nèi)含2根鋼絲），適用于長(zhǎng)線垂吊
13號(hào)水深電纜：除有3號(hào)電纜全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，內(nèi)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(xiàng)
液位變送器選型的時(shí)候客戶需要提供的信息是：介質(zhì)種類、液位深度范圍、渾濁度、是否具有酸堿性、酸堿性程度、防護(hù)等級(jí)、電纜長(zhǎng)度（長(zhǎng)于需要測(cè)量液位深度的1~2米或更長(zhǎng)）、可提供的供電電壓、對(duì)綜合精度的要求、輸出信號(hào)方式、現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)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(cè)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），在容器開口處將電纜線（接線盒）進(jìn)行固定即可。
水井、水池、地?zé)崴确橇鲃?dòng)性的介質(zhì)中安裝：在測(cè)量液位不深的情況下，可以直接投入到介質(zhì)中，或?qū)⒆兯推鞴潭ㄔ谙鄳?yīng)高度的壁面支架上。在測(cè)量液位比較深的情況下，一般在將變送器投入過(guò)程中，先在電纜線上套上PVC護(hù)線管，防止在投入的過(guò)程中，由于電纜線與壁面摩擦使電纜線保護(hù)皮破裂導(dǎo)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(kù)等流動(dòng)性較強(qiáng)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(cè)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(jù)變送器Zui大外徑而定，并在鋼管的不同高度的管壁上開孔，使測(cè)量液體介質(zhì)可以流入管內(nèi)，類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(nèi)壁在投入的過(guò)程中因?yàn)榘l(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(hù)器材。如果介質(zhì)中含有泥沙以及雜物等可能會(huì)對(duì)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(jù)泥沙顆粒度增加一層濾網(wǎng)來(lái)對(duì)泥沙、雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾。或者訂購(gòu)雙橋公司特殊設(shè)計(jì)的防堵型液位變送器保護(hù)變送器感壓端不被泥沙堵塞，從而不影響變送器正常測(cè)量。在介質(zhì)流動(dòng)性較大，導(dǎo)氣電纜線很長(zhǎng)的情況下，對(duì)探頭應(yīng)采用套筒將其固定，以防探頭擺動(dòng)而影響測(cè)量精度。
接線方式：接供電電源時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書接線說(shuō)明進(jìn)行電氣連接，投入式液位變送器接地端子應(yīng)可靠接地，電源屏蔽線應(yīng)與其相連。
另外導(dǎo)氣管一定要做好防護(hù)，一般對(duì)導(dǎo)氣管的防護(hù)有三種措施。Di一種方法是在高出測(cè)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盒子（防水），內(nèi)置干燥劑，從而不會(huì)對(duì)變送器造成損壞。第三種就是將導(dǎo)氣管的裸露端固定在干燥的配電柜或者干燥的環(huán)境中。總之，只要能防止水、水汽、冷凝水進(jìn)入導(dǎo)氣管的措施均能對(duì)變送器進(jìn)行有效的保護(hù)。
在正式投入運(yùn)行前，必須參照即時(shí)水位標(biāo)尺或者其它可知的有效參考值，對(duì)二次儀表的測(cè)量值進(jìn)行矯正，以確保采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3.2液位變送器維護(hù)保養(yǎng)
關(guān)于投入式的液位變送器的維護(hù)和保養(yǎng)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(duì)感壓膜片的保護(hù)，感壓膜片一旦受損，變送器即可宣布報(bào)廢。清洗變送器膜片的時(shí)候，用無(wú)水乙醇對(duì)膜片進(jìn)行浸泡，然后用棉簽輕輕擦洗。Zui后再對(duì)變送器進(jìn)行氣密性檢查，如果氣密性檢查發(fā)現(xiàn)不好，那么很有可能是因?yàn)楦g破壞防護(hù)層、電纜線破皮、導(dǎo)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，感覺已放置鋼管的底部，然后對(duì)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(biāo)尺或者其它可知的有效參考值，對(duì)二次儀表的測(cè)量值進(jìn)行矯正，以確保采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
眾所周知，根據(jù)壓阻原理制作的變送器長(zhǎng)時(shí)間工作之后由于外界因素以及感壓膜片長(zhǎng)時(shí)間受壓會(huì)導(dǎo)致變送器發(fā)生漂移，那么對(duì)變送器重新進(jìn)行校驗(yàn)標(biāo)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(yàn)標(biāo)定。
3.3其它注意事項(xiàng)：
變送器如果在使用中發(fā)現(xiàn)信號(hào)輸出異常，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源，停止使用，并對(duì)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(yùn)輸、儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)該做好保護(hù)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(yīng)該確認(rèn)的是變送器的電源是否接線正確，然后再測(cè)量變送器的供電是否是產(chǎn)品說(shuō)明書上規(guī)定的直流供電電壓。如果是帶顯示儀表的，那么還應(yīng)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(rèn)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(nèi)會(huì)出現(xiàn)輸出偏大。然后再確認(rèn)感壓膜片是否損壞，因?yàn)槌鲈试S過(guò)載范圍的過(guò)載會(huì)導(dǎo)致變送器損壞，損壞也會(huì)導(dǎo)致輸出偏大。
（3）變送器輸出＜4mA
傳感器在零位出現(xiàn)漂移，建議返廠重新標(biāo)定。
（4） 變送器信號(hào)輸出不穩(wěn)定
Shou先確認(rèn)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(wěn)定，信號(hào)輸出不穩(wěn)定，那么應(yīng)該確認(rèn)使用現(xiàn)場(chǎng)是否存在較強(qiáng)的信號(hào)干擾源，如果存在較強(qiáng)的信號(hào)干擾源，那么應(yīng)該檢查屏蔽線是否接好。如果信號(hào)還是不能穩(wěn)定下來(lái)，那么就是傳感器本身的抗干擾能力比較差，建議返廠加強(qiáng)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群體中是非常認(rèn)可的。
