单泵、双泵排液及供液自动控制系统的工作原理及液位计的安装示意图

 　　1 引言
　　在工矿企业中应用着很多泵类设备，它们在工艺流程及其它各类场合担负着输送清水、污水、泥浆、酸液、碱液及其它各种液体介质的任务。这些泵类的传统电气控制方式一般是人工操作按钮控制着它们的开停。这种控制方式存在着许多不足，比如：操作工人的劳动强度大、责任心大、工作情绪紧张、岗位定员多、介质输送相对不够均匀等，特别是对一些诸如系统中有一些敞开的仓、池、槽、罐等容器的开路流程，操作人员稍有疏忽就会造成要么抽空、要么液体溢出等事故，给生产和经营造成损失。解决这一问题的有效途径是采用介质自动液位控制系统，这样可以有效地克服人工操作控制存在的不足，方便企业进行生产组织和工艺流程参数控制，有益于提高企业产品质量和综合经济效益。


泵类设备的液位自动控制，按照泵的工作性质可以分为排液自动控制与供液自动控制；按照泵的安装与控制数量又可分为单泵自动控制与双泵自动控制；另外按照液位数量还可以分为两液位自动控制、三液位自动控制和四液位自动控制等。现举几例分述如下。
 
　　2排液自动控制
　　排液自动控制适用于安装液位检测装置的仓、池、槽、罐等容器位于泵的进口侧，并要求液体介质不能从容器内溢出，而对泵的出口侧介质液体的液位一般没有控制要求的工作情况。
排液泵的液位自动控制系统的控制思路是：当容器内液位高于“高液位”时，启动指定泵排液；当液位高于“超高位”时，启动应急备用泵参与排液并报警；当液位回落至低于“高液位”时，应急备用泵退出运行，低于“低液位”时，则指定泵也停止运行。
 
　　2．1单泵排液三液位自动控制
图l 单泵三液位自动控制原理及液位计安装图
   
　　(a)一用于排液控制(b)一用于供液控制
当液位升高到“高液位”，使液位开关sk动作时。其常开点13与15接通，继电器KAl得电吸合并自保，其常开点ll与7接通，使接触器KM得电工作，启动泵运转排液。这时，如果液位仍继续上升，达到“超高位”，致使液位开关S【8动作时，其常开点17与19接通，由于此时Sk已复位(KAl仍自保维持)，则继电器KA2得电吸合并自保，其一组常开点1与25接通报警电铃HA，提醒操作人员采取相应措施处理(按按钮SB使继电器KA3得电吸合并自保，可以解除音响)，另一组常开点并于1l与7之间，以便在液位开关Sk或继电器KAl失灵“高液位”信号未能使接触器KM得电工作时，“补充”一道启动命令，让接触器KM得电工作去启动泵运行排液。
 
当液位回降到“高液位”处时，液位开关Sk又动作一次，其常闭点13与17断开，继电器KA2断电释放，退出“超高位”状态，继电器KA，也断电释放，报警电铃及解除电路恢复到“待命”状态。当液位继续下降到“低液位”位置时，液位开关SLl动作，其常闭点I与13断开，继电器KAl断电释放，其常开点1l与7断开，接触器KM断电释放，“高液位”解除，泵停止运行。
 
图1中HL、HLl、Hk、Hk分别为“运行”、“高液位”、“超高位”、“低液位”状态指示灯。实用中，如果不会出现泵运行排液时液位仍继续上升的情况或可能时，则可不设Sk及KA：、KA扑HA、Hk、SB等元件，这时的控制系统就是常用的*简单的单泵排液两液位自动控制系统。
 
　　2．2双泵排液两液位自动控制 　　图2双泵二液位自动控制原理及液位计安装图
　　(a)一用于排液控制(b)～用于供液控制
　　当液位升高到“高液位”，使液位开关Sk动作时，则KAI与lKM得电动作，启动l。泵运行排液。如果由于某种原因1KM不动作或运行中故障释放(如热继电器动作或自动空气开关跳闸等)，则时间继电器1KT得电动作，其瞬时常开接点接通电铃HA报警，提醒操作人员采取相应措施处理(按按钮SB使继电器KA2得电吸合并自保，可以解除音响)，其延时常开接点经延时后闭合，接通2KM，自动启动2 o泵接替1 o泵工作。
　　当液位下降到“低液位”，使SLl动作时，则KAl、1KM(或2KM)断电释放，泵停止运行，报警电铃及解除电路也恢复到“待命”状态。
　　若控制开关SA置于“自动Ⅱ”位置时，动作原理与上述相同，只是改为2’泵受液位控制自动工作，而1’泵为接替备用。
　　图2中1HL、2HL、HL、Hk、Hk分别为“l。泵运行”、“2。泵运行”、“高液位”、“低液位”及“报警”指示灯。
如果省略掉图2中的两个时间继电器lKT、2KT和报警电铃及其解除电路，则这时的液位控制系统就是常用的*简单的双泵排液两液位自动控制系统。
 
　　2．3双泵排液三液位自动控制
双泵排液三液位自动控制系统电路原理及液位开关安装见图3所示，其中，液位开关安装位置见图3(a)所示。当控制开关SA置于“0”位置时，为“手动”方式；当SA置于“自动工”位置时，为1’泵受“高液位”、“低液位”及“超高位”的液位控制而自动工作，2’泵为应急备用状态，受“超高位”与“高液位”的液位控制而半自动工作。
   
当液位升高到“高液位”使液位开关Sk动作时，则KAI与1KM得电动作，启动l’泵运行排液。如果液位继续上升，达到“超高位”使sk动作时，由于此时Sk已复位(KA，仍自保维持)，则№动作并自保，一方面向1。泵再“补充”一道启动命令，以便在Sk或KAl；失灵“高液位”信号未能使1KM得电工作时，让lKM得电工作去启动泵运行排液，另一方面鸣铃报警提示操作人员按2SB。来启动作为“应急备用”的28泵参与排液。
 
当液位回降到“高液位”时，sk又动作一次，其常闭点断开使KA2断电释放，退出“超高位”状态，作为“应急备用”的2带泵退出运行，报警电铃及解除电路也恢复到“待命”状态。
 
当液位继续下降到“低液位”使SLl动作时，KA，断电释放，退出“高液位”状态，1。泵也停止工作。若控制开关SA置于“自动Ⅱ”位置，电路的动作原理与上述相同，只是改为2。泵受“高液位”、“低液位”及“超高位”控制自动工作，而1。泵为应急备用，受“超高位”与“高液位”控制半自动工作。图3中1HL、2HL、HLl、Hk、Hk分别为“l’泵运行”、“2。泵运行”、“高液位”、“超高位”、“低液位”状态指示灯。实用中根据需要也可以将图3中控制开关SA的端子④与端子⑥连接改为端子④与端子⑩连接；端子⑩与端子⑧连接也改为端子⑩与端子②连接。这样，可以使“应急备用”泵由上述的半自动工作改进为能够在“超高位”时，受Sb及KA2控制自动投入运行的全自动工作，从而实现两泵排液的分级全自动液位控制。
 
　　2．4双泵排液四液位自动控制
双泵排液四液位自动控制系统电路原理及液位开关安装见图4所示，其中，液位开关安装位置见图4(a)所示。双泵排液四液位自动控制系统与双泵排液三液位自动控制系统相比主要是增加了“超低位”状态及停机控制和报警的功能，其他功能与双泵排液三液位自动控制系统基本相同。当控制开关SA置于“0”位置时，为“手动”方式；当SA置于“自动工”位置时，为1。泵受“高液位”、“低液位”、“超高位”、“超低位”控制自动工作，2’泵为应急备用，受“超高位”与“高液位”控制而半自动工作。
   
　　图4双泵四液位自动控制原理及液位计安装图
　　(a)一用于排液控制(b)一用于供液控制
 
当液位升高到“高液位”使液位开关sk动作时，KA。与lKM得电动作，启动1’泵运行排液。如果液位继续上升，达到“超高位”使SL^动作时，由于此时sk已复位(KAl仍自保维持)，则继电器KA，动作，一方面向1。泵再“补充”一道启动命令，以便在Sk或KA，失灵“高液位”信号未能使1KM得电工作时，让1KM得电工作去启动1。泵运行排液；另一方面鸣铃报警提示操作人员按2sB．来启动作为“应急备用”的2。泵参与排液。
 
当液位回降到“高液位”时，SIJ2又动作一次，其常闭点断开使KA，断电释放，退出“超高位”状态，作为“应急备用”的24泵退出运行，报警电铃及解除电路也恢复到“待命”状态。
 
当液位继续下降到“低液位”使SLI动作时，KAl断电释放，退出“高液位”状态，1’泵也停止工作。如果由于某种原因(如S L】失灵或KA】不能释放等)在“低液位”时，1KM仍不能释放使l。泵继续工作导致液位继续下降到达“超低位”时，Sk及KA3动作，一方面再一次断开1’泵的“自动”控制回路，向1。泵再“补充”一道停机命令；另一方面鸣铃报警提示操作人员采取相应措施处理。
 
若控制开关SA置于“自动Ⅱ”位置时，为2。泵受“高液位”、“低液位”、“超高位”、“超低位”控制自动工作，而1”泵为应急备用，受“超高位”与“高液位”控制半自动工作。
 
图4中lHL、2HL、HLI、Hk、Hb、HL4分别为“1’泵运行”、“2 4泵运行”、“高液位”、“超高位”、“超低位”、“低液位”状态指示灯。实用中根据需要也可以参照双泵排液三液位自动控制系统控制电路的改进方法进行改进，使得“应急备用”泵由上述的半自动工作改进为能够在“超高位”时，受Sk及KA2控制自动投入运行的全自动工作，从而实现两泵排液的分级全自动液位控制。
 
　　3供液自动控制
供液位自动控制适用于安装液位检测装置的仓、池、槽、罐等容器位于泵的出口侧，并要求确保供液容器内液位不能过低，液体介质不能从容器内溢出，而泵的进口侧有足够的液体介质供应的工作情况。供液泵的液位自动控制系统的电路原理与排液泵的液位自动控制系统的电路原理相似，其控制思路是：当容器内液位低于“低液位”时，启动指定泵供液；低予“超低位”时，启动应急备用泵参与供液并报警；回升至高于“低液位”时，应急备用泵退出运行；高于“高液位”时，则指定泵也停止运行。供液泵的液位自动控制系统与排液泵的液位自动控制系统的不同点主要是，液位计的高低位液位开关的安装位置及上文2．1。2．4中的“液位升高”与“液位降低”、“高液位”与“低液位”、“超高位”与“超低位”的改变与互换，所以在自动控制原理方面以下不再赘述。
 
　　3．1单泵供液三液位自动控制
单泵供液三液位自动控制系统电路原理及液位开关安装见图1所示，其中，液位开关的安装位置见图1(b)所示。控制开关SA的位置及控制方式同单泵排液三液位自动控制系统。此时，图1中的HL、HLl、Hk、Hb分别为“运行”、“低液位”、“超低位”、“高液位”状态指示灯。实用中，如果不会出现在泵运行供液过程中液位仍继续下降的情况或可能时，则可不设Sk及报警与解除电路，这时的控制系统就是常用的*简单的单泵供液两液位自动控制系统。
 
　　3．2双泵供液两液位自动控制
　　双泵供液两液位自动控制器系统电路原理及液位开关安装见图2所示，其中，液位开关的安装位置见图2(b)所示。控制开关SA的位置及控制方式同双泵排液两液位自动控制系统。
此时，图2中的1HL、2HL、HLl、Hk、Hk分别为“1’泵运行”、“2。泵运行”、“低液位”、“高液位”及“报警”指示灯。
 
实用中如果省略掉图2中的两个时间继电器lKT、2KT和报警电铃及其解除电路，则这时的控制系统就是常用的*简单的双泵供液两液位自动控制系统。
 
　　3．3双泵供液三液位自动控制
双泵供液三液位自动控制系统电路原理及液位开关安装见图3所示，其中，液位开关的安装位置见图3(b)所示。控制开关SA的位置及控制方式同双泵排液三液位自动控制系统。
 
此时，图3中的lHL、2HL、HLl、HIJ2、Hb分别为“1 8泵运行”、“2”泵运行”、“低液位”、“超低位”、“高液位”状态指示灯。
 
实用中根据需要也可以参照双泵排液三液位自动控制系统控制电路的改进方法进行改进，使得“应急备用”泵由上述的半自动工作改进为能够在“超低位”时，受S【e及KA2控制自动投入运行的全自动工作，从而实现两泵供液的分级全自动液位控制。
 
　　3．4双泵供液四液位自动控制
　　双泵供液四液位自动控制系统电路原理及液位开关安装见图4所示，其中，液位开关的安装位置见图4(b)所示。双泵供液四液位自动控制系统与双泵供液三液位自动控制系统相比，主要是增加了“超高位”状态及停机控制和报警的功能，其他功能与双泵供液三液位自动控制系统基本相同。控制开关SA的位置及控制方式同双泵排液四液位自动控制系统。
此时，图4中的1HL、2HL、HLl、Hk、Hb、HL4分别为“1。泵运行”、“2’泵运行”、“低液位”、“超低位”、“超高位”、“高液位”指示灯。实用中根据需要也可以参照双泵排液三液位自动控制系统控制电路的改进方法进行改进，使得“应急备用”泵由上述的半自动工作改进为能够在“超低位”时，受Sk及KA：控制自动投入运行的全自动工作，从而实现两泵供液的分级全自动液位控制。
 
　　4单泵供／排液三液位复合自动控制
供／排液复合液位自动控制适用于在泵的进口侧和出口侧均装设液位检测装置的仓、池、槽、罐等容器，并要求液体介质不能从两侧容器内溢出的工作情况。
 
供／排液复合液位自动控制系统的控制思路是：一般地，当供液容器(位于泵的出口侧)内液位低于“低液位”或排液容器(位于泵的进口侧)内液位高于“高液位”时，自动启动泵工作(供／排液)；而当供液容器内液位高于“高液位”或排液容器内液位低于“低液位”时，泵自动停止工作。但是，当排液容器内液位处于“超高位”状态时，如果供液容器内液位不是“超高位”状态，则“再启动”泵进行工作，直至供液容器内液位达到“超高位”状态或排液容器内液位退出“超高位”状态(或达到“低液位”)。
 
单泵供／排液三液位自动控制电路及液位开关安装见图5所示，其中，图5(a)为排液容器的液位开关安装示意图，图5(b)为供液容器的液位开关安装示意图。当控制开关SA置于“I”位置时，为“手动”方式；当SA置于“Ⅱ”位置时，为“自动”方式。当供液容器内液位低于“低液位”(或排液容器内液位高于“高液位”)时，液位开关1Sk(或2Sk)动作，KA及KM得电动作，泵启动运行。
 
当供液容器内液位高于“高液位”(或排液容器内液位低于“低液位”)时，液位开关1SLl(或2SLl)动作，KA及KM断电释放，泵停止运行。
 
当排液容器内液位上升到“超高位”使液位开关2Sk动作时，2KA动作自保并鸣铃报警，此时，如果供液容器内液位不是“超高位”状态(1KA未动作)，则KA“再动作”使泵“再启动”工作。
   
　　但是，如果供液容器内液位已处在“超高位”状态(由于泵的上一次“再启动”运行所致，1KA已动作自保尚未复位)时，则不能“再启动”泵，并且如果泵已经“再启动”，则在运行中如果供液容器内液位上升到“超高位”(1SI^及lKA动作)时，则泵要无条件停止运行。
如果在泵的“再启动”运行过程中，在供液容器内液位尚未达到“超高位”之前排液容器内的液位已退出“超高位”状态(2Sk又动作一次，2I@释放复位，报警电铃及解除电路恢复到“待命”状态)，则：若此时供液容器内的液位刚好处在使液位开关1SLl动作的位置，则KA及KM断电释放，泵停止运行，尔后由两容器的“高液位”与“低液位”之液位开关1SLl、1Sk、2SLl、2SL2进行控制；若此时供液容器内的液位不是刚好处在使液位开关lSLl动作的位置，则I@继续维持吸合(其线圈通路由1—1KA一13—2KA一19改为1一lSLl一15一KA一17—2SL】一19)，泵将继续运转，直至排液容器内的液位低于“低液位”使液位开关2SLl动作为止。
 
图5中的HL、1HL、2HL分别为“运行”、“供液容器超高位”、“排液容器超高位”状态指示灯。
 
5 结语
以上仅举几例泵类设备的单浮球液位自动控制系统。实际上，根据生产实践中的实际情况，为满足不同的工艺条件的控制要求，还可以有很多控制方式和电路结构。例如，可以根据需要设置两地控制；也可在某些工艺管路上装设电磁阀、调节阀以及在容器上装设溢流管等；另外，液位计也可以选用多浮球、超声波、电子式、音叉式的等等。
 
　　当需要液位自动控制的泵类设备很多时，还可以根据综合的技术经济论证，采用或纳入PLc及工控机系统进行控制。


上一条：磁翻板液位计在油田采油分离器中油位测量的应用特点和比较
下一条：超声波液位计在石灰石浆液测量遇到的无法准确测量问题的分析及处理