本文概述：
在所有工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的液位控制過程中，會經(jīng)常性地應(yīng)用到諸如磁翻柱液位計等液位測量與控制儀表來對生產(chǎn)過程中液位進(jìn)行監(jiān)測與控制。電鍍行業(yè)同樣如此，電鍍行業(yè)涉及到使用大量的有毒和電鍍液體，對于液位的控制要求更高，目前，液位保護(hù)技術(shù)在電鍍設(shè)備上應(yīng)用種類較多，機(jī)械式和電氣式，接觸式和非接觸式。從可靠性和性價比來考慮，目前多數(shù)使用磁翻柱液位計和電*液位計，精度要求高時使用超聲波和紅外液位計。分析液位保護(hù)技術(shù)，液位保護(hù)原理及應(yīng)用。本文主要針對于磁翻柱液位計等液位計為大家作介紹。
電鍍工藝中電鍍槽體的槽液量對產(chǎn)品加工工藝有直接的影響，槽液的量及濃度在使用中會減少和降低，因此需對液體進(jìn)行檢測，根據(jù)精度的不同可使用模擬量檢測方式和開關(guān)量檢測方式。電鍍槽中存在實(shí)時自動添加系統(tǒng)功能時，需要對槽液儲存量進(jìn)行精確測量，需配置模擬量傳感器進(jìn)行檢測，比如紅外、超聲波或浮球位置傳感器；對槽液濃度要求不高時，可采用開關(guān)量檢測，主要是報警提示或保護(hù)，浮球式或電*式液位開關(guān)。

1 液位計
液位保護(hù)技術(shù)是通過檢測元器件對槽內(nèi)液體的液面進(jìn)行感知傳輸給控制元器件，對液面進(jìn)行狀態(tài)報警或控制，保證設(shè)備設(shè)施的安全使用，有工藝要求和安全要求兩方面。電鍍槽內(nèi)使用液位保護(hù)技術(shù)，一方面防止液體過少對產(chǎn)品加工質(zhì)量影響，一方面防止加熱元器件裸露干燒而發(fā)生損壞或安全事故。液位保護(hù)元器件主要有浮球式、電*式、超聲波、紅外線等，材料有塑料、不銹鋼、鈦合金等多種，主要根據(jù)使用的工況及保護(hù)的功能不同而不同。
1.1 磁翻柱液位計
磁翻柱液位計廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電力、造紙、食品及工業(yè)污水處理等行業(yè)的水塔、水池、水箱、集水坑和工業(yè)槽罐內(nèi)等各種液體介質(zhì)的液位測量，是一種安裝簡單、工作可靠的連續(xù)液位測量儀表。
磁翻柱液位計工作原理 磁翻柱液位計根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計，利用液體浮力將液位計的空心球體或比液體比重小的物體漂浮于液體表面，隨著液體表面上下變動的而上下運(yùn)動，浮球隨容器的液位變化而上下移動，由于磁性作用，磁翻柱液位計的導(dǎo)桿內(nèi)干簧管受外套浮球內(nèi)磁性吸合，使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，再由轉(zhuǎn)換器將阻值變化轉(zhuǎn)換成4mA～20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號輸出，而后傳遞給控制器進(jìn)行控制或報警動作。實(shí)現(xiàn)液面的遠(yuǎn)距離檢測和控制。
1.2 電*式液位計
電*式液位計是利用液體導(dǎo)電性能測量液體液位。主要是液位計兩電*芯于具有導(dǎo)電性能的槽液進(jìn)行接觸而導(dǎo)通和分離而斷開的原理，來獲取實(shí)際液體的頁面高度。
1.3 紅外液位計
紅外式液位計是利用光線的折射及反射原理，光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象，當(dāng)被測液體處于高位時，被測液面與光電開關(guān)形成一種分界面。當(dāng)被測液體處于低位時，空氣與光電開關(guān)形成一種分界面，這兩種分界面使光電開關(guān)內(nèi)部光接受晶體所接收的反射光強(qiáng)度不同，及對應(yīng)兩種不同的開關(guān)狀態(tài)。
1.4 超聲波液位計
超聲波液位計是由超聲波換能器發(fā)出超聲波脈沖，經(jīng)液體表面反射后被超聲波接受器接受，通過壓電晶體或磁致伸縮器件轉(zhuǎn)換成電信號，并由聲波的發(fā)射和接受之間的時間差來計算傳感器到被測液體表面的距離。
 
2 液位保護(hù)原理及應(yīng)用
液位保護(hù)原理是通過液位計將液面高度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動作或電氣信號，再通過控制機(jī)構(gòu)或控制器對預(yù)定液面*低安全液面進(jìn)行對比檢測，低于*低安全液面時進(jìn)行報警提示并進(jìn)行槽液自動添加或停止其他加工動作，保證產(chǎn)品質(zhì)量和防止安全生產(chǎn)事故。目前主要采用電氣控制信號，可應(yīng)用于報警和動作執(zhí)行雙重控制，具體原理如圖 1 所示。

2.1 液位計選擇及應(yīng)用
液位計是整個液位保護(hù)系統(tǒng)中的檢測元器件，液位的變化或高度數(shù)量由其*先感知，因此液位保護(hù)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的*要保證器件，工作原理和可靠性的選擇是重中之重。根據(jù)液體的腐蝕性、導(dǎo)電性、污濁性等而進(jìn)行選擇。具有腐蝕性的液體，可采用防腐材料的液位計進(jìn)行檢測，比如不銹鋼、鈦合金、氟塑料等液位計，或者可選擇非接觸式液位計，外紅和超聲波、聲叉液位計等。具有導(dǎo)電性的液體可選用電*式，有電阻、電容、電感等各種類型。污濁性液體或液面具有泡沫等干擾因素，就要考慮選擇的方式是否適用，帶桿浮球式適用于液體潔凈度較好工況，卻不會影響加工機(jī)械，可固定安裝，無桿式浮球，對液體潔凈度無要求，但其為非固定式安裝，可能會和機(jī)械攪拌機(jī)構(gòu)纏繞發(fā)生事故。
在超聲波及紅外等非接觸式液位計對安裝及槽內(nèi)加工動作影響下，在槽內(nèi)尺寸不足時可選擇，超聲波有側(cè)面貼片式安裝。根據(jù)不同控制功能的需要，選擇的電信號也不同。只是對*低液位報警，考慮生產(chǎn)成本，只需選擇輸出開關(guān)量的液位計即可，有電*式、浮球式干簧管、紅外等液位開關(guān)。如果對液體減少量進(jìn)行檢測并控制槽內(nèi)濃度，或帶有自動槽液配置系統(tǒng)，應(yīng)選擇帶有變送器的液位傳感器，浮球式、紅外式、超聲波、壓力、聲叉等液位計。
2.2 液位保護(hù)應(yīng)用
液位保護(hù)應(yīng)用主要是通過檢測槽內(nèi)液體液面的變化，自動執(zhí)行報警提示、自動添加槽液、停止攪拌、停止加熱、停止過濾及產(chǎn)品加工等功能。由于電鍍工藝是批量生產(chǎn)工序，且過程職業(yè)危害較重，目前多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施為自動化生產(chǎn)線，要求可靠性比較高。
本文主要以安全生產(chǎn)方面功能做主要介紹。檢測傳感器選擇完成后，要達(dá)到自動控制，目前多數(shù)為可編程控制器控制。開關(guān)量信號或（4～20）mV 模擬量信號傳遞給可編程控制器，對輸入信號進(jìn)行比較計算，得出液位滿足或不滿足結(jié)論。滿足結(jié)論可不輸出相應(yīng)動作，或?qū)σ何粻顟B(tài)和具體高度進(jìn)行顯示，不滿足液位要輸出報警信號，并停止加工及停止加熱等動作，安全生產(chǎn)考慮主要是停止加熱，防止干燒引起火災(zāi)事故，因?yàn)槟壳罢羝訜峤ㄔO(shè)投資大，多數(shù)為電加熱管加熱方式，火災(zāi)危險性增大。
要想保證液位保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，只保證液位計的硬件可靠性是不夠的，還要保證可編程控制器接收的信號的準(zhǔn)確性、控制器的可靠性及執(zhí)行元器件的安全可靠性，*終達(dá)到液位保護(hù)功能的完成。前面已對液位計進(jìn)行了論述，安全生產(chǎn)控制主要是液位達(dá)到*低安全液位時必須準(zhǔn)確，而如何保證信號的準(zhǔn)確性，主要是排除干擾因素。因?yàn)榧庸み^程中要進(jìn)行攪拌或過濾等動作，液位是波浪起伏的，波動頻率隨攪拌頻率或槽體尺寸不同而有差異，一般為（1～3）s。其他電器干擾多為毫秒級信號，持續(xù)時間很短，因此在信號處理時對其進(jìn)行濾波處理，硬件濾波或軟件濾波都可達(dá)到目的，一般使用可編程控制器內(nèi)部時間繼電器進(jìn)行遲滯處理，排除干擾信號，確保信號的準(zhǔn)確性。
可編程控制器的可靠性都比較高，目前主流產(chǎn)品都能滿足工廠工況的要求，但也有地域性差異的影響不可忽略，南方潮濕北方干燥，雨季和非雨季，電磁場干擾等，解決以上問題主要是電器柜防護(hù)或主動干燥處理，一般加強(qiáng)室內(nèi)和電器柜通風(fēng)或加干燥劑進(jìn)行處理。執(zhí)行元器件對于電氣加熱管系統(tǒng)主要采用固態(tài)繼電器或接觸器作為動作控制輸出元器件，主電路帶空氣開關(guān)。要保證主電路的安全可靠，主要是防止漏電傷人、短路火災(zāi)事故和干燒火災(zāi)事故，前兩種事故主要通過選擇帶漏電保護(hù)功能的漏電保護(hù)器來防止，防干燒主要是考慮控制元器件的關(guān)斷能力。由于負(fù)載為電氣加熱管，經(jīng)常會腐蝕擊穿短路，造成固態(tài)繼電器過流擊穿失效，接觸器觸點(diǎn)過流燒蝕無法斷開，執(zhí)行元器件無法斷開后如沒有及時發(fā)現(xiàn)，可能造成干燒后引起火災(zāi)安全事故。為防止干燒可進(jìn)行冗余設(shè)計，但是成本較高，主要設(shè)計為對執(zhí)行電氣元器件進(jìn)行功能失效檢測報警，檢測固態(tài)繼電器或接觸器輸出信號和 PLC 輸出信號是否一致，不一致則為誤動作，進(jìn)行報警提示，并選擇帶電磁脫扣線圈的主要空氣開關(guān)作為主加熱電路控制器，通過報警信號將加熱主電路電源切斷，防止事故發(fā)生。
3 結(jié)束語
通過分析，要想保證液位保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，需根據(jù)工藝方式、液體性能、使用環(huán)境等因素綜合考核選擇元器件和保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計，保證其正常使用，防止安全事故發(fā)生，達(dá)到本質(zhì)安全水平。