水泵自动控制箱专用仪表

  根据以上的分析，我们把超声波液位计的使用需要注意的几点总结一下： 第一，超声波液位计都存在盲区（一般为 400mm），且安装时不能离容器壁太近（最好 大于 500mm）。比如，排污池一般都很小，里面又有水泵及管道，这些障碍物都会反射波， 造成误判。 第二，超声波传感器检验测试的液面要求比较平稳，不能有太大的波动。而排污泵在排水时搅 动水面，或者容器内有搅拌机时都会造成较大的波动，影响检测的准确度。 第三，雾气会吸收超声波，影响检测。有些排污池会排放一些热水，产生一些水蒸气，造 成误判断。所以超声波液位计也不适用于挥发性强的液体中，如浓度较高的酸性、碱性液体。 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。

  每一个传感器对应一个继电器输出， 输出触点为无源触点，客户可通过你自己 的需求灵活使用。

  口，支持 MODBUS 通信协议，也支持 ASCII 码传输。可以方便的组建物联网， 达到远程监控的目的。

  水泵控制箱有多种需求，采取了专用的液位自动控制仪表就可以方便地实现其功能。设计方

  案简单，具体可参见“水泵自动控制箱设计的具体方案 GKYX”。液位自动控制专用仪表有多种型号， 如通用的和双台泵、多台泵专用的仪表。下面，我们介绍一些常用的 GKY 液位控制仪表的功 能和型号，方便大家选择。

  常 用 液 位 控 制 仪 表 和 控 制 器 （均具有液位显示、供水排水选择等功能）

  加标-BL 即可。 液位计上的热水/凉水 于热水玻璃管液位计的，GKY2-3T-GH 是

  现在的水泵控制箱越来越复杂，功能要求也慢慢变得多。比如，很多场合要求双台泵交替使 用，紧急情况同时自动。这样可以均衡负载，并避免一台泵长期不用而锈死。还有一些场合要 求多台泵循环工作。很多控制箱要求具有通讯接口，可以方便的组网或远程监控。这些功能， 如果没有水泵控制箱专用仪表，通过编程等其它方式实现起来成本太高，也太复杂。如果我们 使用水泵控制箱专用仪表则设计方案简单、成本低、维护方便。所以水泵控制箱专用仪表就是 为了方便的制造各种功能的水泵控制箱而设计的专用系列仪表。水泵控制箱专用仪表一边接入 液位传感器，另一边输出便于使用的控制开关信号，去控制水泵控制箱中的交流接触器等元件。 如下图：

  液位传感器种类较多，一般有电极式、GKY/GSK/UQK 等，GKY 仪表都可以接入。这些传感 器各有特点，大家可以根据需要来选择。比如，电极式容易分解，但价格便宜；干簧管浮子容 易被卡住，光电式玻璃面不能脏等等，这些传感器不能用于污水和热水。GKY 液位传感器可以 用于污水、清水和热水，适应范围广，也是目前液位传感器市场上唯一一款敢于承诺三年内包 换的液位传感器。关于其他液位传感器的性能可以参见附录中的“各类液位传感器原理和性能 分析”一文。

  在以上任何一 接入 1-16 个点的干簧 例如 GKY2-3T-BL 是用于凉水玻璃管液

  款仪表型号后 管和夹在传统玻璃管 位计的双台泵仪表，GKY2-3T-BLR 是用

  三、GSK 液位控制/水位控制原理 GSK 也采用干簧管，它将干簧管固定在管壁内固定的位置。浮子随着浮力沿着管壁上下滑 动，见图 3.1。浮子内有磁铁，经过干簧管时，触点吸合。干簧管触点也是直接串接交流接触 器，可以控制水泵启动，见图 3.2。GSK 上下限位置精确，但管壁不能有脏东西，安装不能倾 斜（小于 30°），否则会影响浮子的上下移动。干簧管使用的环境温度不能过高，管壁和浮 子之间仅 1mm 左右的缝隙，很容易被脏东西卡住。所以 GSK 也不适用于污水和热水。

  一、电极式液位控制/水位控制原理 电极式是最早的液位控制/水位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时 候两个电极间导电，交流接触器吸合。图 1.1 为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水 中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用。所以电极式液位传感器 在清水中使用也只有几个月的寿命，在污水和热水中均不能使用。电极式液位控制技术，简单 便宜，但使用寿命较短。为了弥补电极式液位控制技术的缺陷，人们想办法将电极和水分离出 来，于是出现了干簧管，形成了 UQK 和 GSK 两种液位控制技术。

  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。

  配备的传感器数量 2 个 GKY 液位传感器 4 个 GKY 液位传感器

  主要功能 手动自动转换/水泵故障报警 双保险/超高超低水位报警/手动自动转 换/水泵故障报警

  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。

  ②上限水满下限缺水报警/控制器 ③将控制器设置为 GKY 或 GKYU 工作模 式 ④水泵缺水保护控制器

  多个 GKY 液位传感器 通过移动网（GPRS/5G/NB）传输液位信 号

  以上为传统的液位控制/水位控制方式，可直接接 220V 或 380V 交流电，属于强电产品。 但是，直接使用强电，电极插在水中很不安全。而干簧管因水位波动，触点频繁吸合，使用寿 命大幅降低。于是，出现了直接采用弱电的几种液位控制/水位控制方式。

  四、压力传感器 压力式液位传感器利用液体压力来检测液位，它将压力模拟量通过量化转化为数字显示。 其间的传输距离不能太远，最好在 200 米以内，且需要屏蔽线传输。因为存在量化、电流飘移 和传输干扰等影响，显示的液位高度和实际的液位高度往往存在较大的误差。如果用在密闭的 管道系统中，这种误差对使用者并无大碍。比如显示 5MPa,因为误差，实际并不是准确的 5MPa。 但客户无所谓，如果觉得压力过低，再调高一些就可以了。至于是不是准确的 5MPa，没有多 大关系。但要是用在敞开的容器，如水箱水池，这种误差就容易产生误动作。比如显示的液位 高度为 2.4 米，实际上可能超过 2.8 米。所以在水箱或水池中使用这种传感器经常由于不准确 而造成自动控制失灵，越小的水箱越容易失控。另外这种传感器不能在污水中使用，因为透水 孔径很小，很容易被泥沙堵住。所以投入式压力传感器一般要求安装不能放在水池/水箱底部， 因为常有泥沙堵住透水孔，可见其耐污性较差。压力传感器内部有电子元件，不能工作于较高 的温度，所以也不适用于热水。

  液位控制/水位控制的核心在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及 使用寿命。液位控制显示仪表做得好坏，可以起到景上添花的作用，可以增加很多功能，但并 不是决定液位控制系统寿命的核心。目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。一般一年 多，好一点的两年，一般不超过三年，差的仅几个月。在热水中绝大部分液位传感器不能使用， 在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。所以，现有的液位自动控制系统使用寿命一般就 是一两年，这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使 用寿命至少都在七八年以上。因此我们现在对现有液位传感器技术，如电极式、光电式、 GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等的原理和性能分析一下。

  双台泵交替使用/紧急情况双台泵同时 启动 3 台泵循环工作，最多 3 台泵同时工作。

  二、UQK 液位控制/水位控制原理 干簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块 磁铁和上、下两个干簧管，通过导线将浮球固定于水池中，如图 2.1。这就是 UQK 的液位控制 /水位控制方式。当水池无水的时候，浮球下垂，磁铁在下限干簧管处，故下限干簧管吸合。 当水池有水的时候如图 2.2，浮球上翻，磁铁在上限干簧管处，故上限干簧管吸合。将干簧管 触点串接交流接触器，就可以控制水泵启动，见图 2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻 转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时 导线使用一段时间后，变得僵化发硬，翻转很不灵活。于是浮子翻转有时高一点，有时低一点， 上下限位置很不准确。于是出现了定位准确的 GSK 方式。

  五、超声波液位计 超声波液位计在工业自动化中的应用慢慢的变多。下面，我们分析一下超声波液位计的原理， 看看使用超声波液位计时应注意哪些问题。超声波液位计是通过换能器表面震动推动空气产生 超声波。超声波发出后换能器会有瞬间的静止，目的是为了接受返回的超声波。发出的超声波

  遇到水面反射回来再传回到换能器，引起换能器表面震动，这就接收了超声波。这样一发一收， 根据其时间差就可以计算出液位的高度了。所以超声波液位计的核心在于返回的波能够引起换 能器表面的震动，接收到返回的超声波。我们可以设想一下，如果换能器表面覆盖一层油污， 或者一个水滴，换能器还能接收到超声波吗？所以超声波液位计使用时一定要注意防潮、防污， 不适用于污水池，或挥发性强的液体中。因为排污池的周围环境一般比较脏，水泵等很多设备 的机油排放在周围，换能器表面很容易粘上一层油污。挥发性液体会产生雾气吸收超声波，削 弱回波的强度。

  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，非常容易被脏东西堵住，造成浮子上下滑动不灵活。光电式也