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【摘要】电容式液位传感器由于其结构简单且具有较为灵活的安装方式，由此电容式的液位变送器在高温、高压以及以结晶和强腐蚀等恶劣环境下实现液位的连续检测。同时由于电容式液位传感器所测试到的电容量相对较小，由此由于寄生电容以及环境温度等因素的变化而无法实现高精度的持续测量。通过简要电容式液位变送器的概念以及特征，同时将电容式的液位变送器进行了实际的运用，为类似电容式液位变送器在水电厂集水井自动控制当中的应用提供了可供参考的经验。
【关键词】电容式；液位变送器；水电厂；集水井；自动控制；应用
水电厂中，集水井的排水装置是用于排除厂房的渗漏水以及生产污水，为了保证排水装置的正常运行，防止厂房被淹以及潮湿，集水井的排水装置要实现自动控制。集水以及排水装置的自动控制中在关键设备在于液位传感器，早期广泛使用的液位传感器，当集水井内部水有油污之时将经常产生故障而导致装置质控。新型的液位传感器在在实际的发展过程中得到了持续的研究和应用。电容式的液位变送器也是新型研发的变送器装置，通过将电容式的液位变送器在集水井的自动控制中进行应用，同时实现了其与智能控制器的配套使用，从而能有效解决上述问题，有效提高了集水井系统运行的可靠性。
一、概述
电容式液位传感器能在高温、高压、易结晶、强腐蚀以及易堵塞等恶劣条件下实现各种液体的连续检测，同时也能把污水、锅炉水位以及酸碱溶液进行测量，整机不具备任何可动以及弹性部件，由此耐冲击、便于安装且可靠性和精度都较高。电容式的液位传感器的使用，能替代传统的浮球式、压差式以及投入式的液位变送器。
电容式的液位变送器使用陷阱的射频电容的检测电路，同时通过16位的单片机经过精确的温度补偿以及线性修正，可将其转化为标准的电信号，一般其运行的电信号范围为4～20mA，可选择CANBUS、HART、485等通讯协议进行系统的组态。整个变送器都具有自校准的功能，用户可通过两个按键进行零点以及量程的自动校准，由此适应了不同场所下的不同测量的要求。
二、特点
结构相对简单，相应体系中不存在任何可动或者弹性的元部件，由此具有极高的可靠性，维护量也极少。一般状况下，可不进行常规的维修；能实现多信号的输出，便于不同应用系统的配置；能在高温以及高压容器环境下进行液位的测量，并且其测量的值不受到所测试液体的温度、比重和容器形状以及压力等因素的影响；同时还能适应酸性以及碱性等强腐蚀性液体的测量；相应的设备具有完善的过压、过流以及电源的极性保护。
三、电容式液位变送器以及智能控制器
1.电容式液位变送器
以前所是用的电容式液位变送器一般为二线或者四线制，在DC 24V以及4-20mA或者1～5V输出的条件下运行。不限制被测试的液位高度。通过测量探极，一般是特制的软线，和变送器两个部分所构成。金属的探极与被测试的介质完全绝缘，同时与变送器连接起来，而变送器的外壳与被测试介质的金属箱体、连接以及固定的金属部分构成电容的两极。在实际的测量过程中，将水作为电容两极之间的介质，电容量将随着水位的上升而增加，下降而减少，电容量与水位之间呈正比的关系。变送器对探极所检测到的电容量实行C/U转换，并输出直流电流以及电压的信号。
该种模式的电容式液位变送器，在工作中的电流在35mA左右，若是将该种电容器与智能控制器结合起来，那么智能控制其所配备的DC24V无法满足二者的电压需要，而SX-92B二线制的电容式液位变送器则可直接与智能控制器结合使用。
2.智能控制器
该智能控制器实现了与电容式液位变送器的配套使用，型号为WP-C80，该种型号的智能控制器能使用双重显示模式，也就是数字以及光柱的共同显示方式。电压为AC220V，输入4～20mA，同时实现一组控制接点输出。例如可实现多组控制输出，例如双泵工作加报警输出，同时还应配备多继电器输出的控制器。
四、电容式液位变送器在水位控制系统中的应用
水电厂的集水井中设置有两台水泵，相互作为备用准备。在水位过高时发出报警信号，根据这一要求，可选择四组继电器接点所输出的智能控制器与液位变送器共同配套使用。由于所使用的SX一9213四线制的电容液位变送器的工作电流约为35mA，无法与智能控制器所配套的DC24V结合使用，由此还应另外配备一台DC24V电源，从而保障电动机的安全持续运行。同时还在电动机的控制回路当中安装了电动机的保护器。
五、电容式液位变送器以及智能控制器的安装
1.安装电容式液位变送器
通过将原有集水井的环境磁钢浮子以及导向管等拆除，保留金属钢管的部分。一般状况下为一段金属钢管，并使用混凝土浇筑在蜗壳层水泥地面上。通过将电容式的液位变送器安装在钢管上的相关位置，同时将变送器固定在安装架上，从而使传感器的金属软线位于钢管的中心位置，同时保证芯线向下。电容器金属探极的下部分应使用重锤进行悬吊，从而保证重锤下段与地面距离约10cm，或者在井底加设一个固定环，使用绝缘线将探极拉直固定。无论怎样固定，都应将探极的下部套上一段绝缘管，从而防止对金属探极造成损坏。若是探极过长，则应截掉上部，重新剥去一段绝缘皮，并将探极的头部进行折回。为了保证连接的牢固可靠，为防止螺钉损坏探极当中的金属丝，还应套上一小段薄金属管，并将其放入变送器的连接孔，拧紧固定螺钉。固定变送器的金属钢管要使用圆钢，实现与集水井与周围混凝土当中的钢筋焊接上，从而构成了电容的一极；或者在距离探极1m位置垂直固定一根钢管，并将钢管与固定变送器的钢管连接起来。
2.安装智能控制器
要将智能控制器安装在主控室返回屏上的适当位置，从而便于相关的运行人员进行观察和监视。若是需要安装外配的DC24V电源，则应选择在靠近距离控制器较近的位置。智能控制器与水泵的控制柜或者控制箱之间使用KVV8×1.5mm2的电缆进行连接，为了有效提高智能控制器的抗干扰的能力，智能控制器的标识也要使用大于2.5mm2的单芯铜线可靠接地，在电容式变送器以及控制器之间的导线要使用屏蔽线。 六、集水井自动控制系统的调试运行
在电容式液位变送器以及智能控制器安装完毕之后，要对电容式液位变送器以及智能控制器进行使用前的调试。
1.调试电容式液位变送器
通过将电容式液位变送器和智能控制器进行连接，不连接控制线，而后在液位变送器的信号回路上串接上毫安测试表，打开液位变送器上盖实现对液位变送器的通电。通过将集水井抽干，保持其零水位，同时实现对零点电位器的调整，使其毫安表指示为4mA；当集水井达到最高水位，则实现对电位器的调整，将毫安表指示为20mA，通过反复的检查和调整，直到电流符合要求。
2.设定智能控制器的参数
由于智能控制器的参数不同，相应的设定方法以及设定的步骤也有所区别，由此要根据实际的智能控制器的说明书进行设定。以及WP-C80型号的智能控制器为例，自动启泵水位2.1m、停泵水位为0.2m、备用泵启动水位2.3m、显示范围0～3m、报警水位2.5m、分辨率为0.01m。四路输出代号分别为ALM1，ALM2，ALM3，ALM4。同时由于该种型号的继电器具有滞回特性，由此只能用其开接点进行控制，并不需要加设自保持。其中ALM1可作为自动起泵使用。启泵的水位为2.1m、停泵水位为0.2m；ALM2则是备用泵，启泵水位2.3m、停泵水位0.2m；ALM3路为报警使用，报警水位2.5m，返回水位2.1m；ALM4未用。
七、电容式液位变送器在实际使用中的维护
1.使用
电容式液位变送器外壳的防水性能较差，由此应采用防水措施，同时防止外壳遭到硬性损伤，从而防止对探极的绝缘外皮造成损伤而导致绝缘能力下降，同时可拆除绝缘外皮遭到损坏的探极，使用防水的万能胶封好破损的部位，经过实践了解到，探极与水之间的绝缘电阻要大于5MΩ，过小则应及时更换。而智能控制器的工作电源的电压范围在180～250V，若是电压的波动超过该工作电压范围，则可考虑增设稳压电源装置。
2.维护
在电容式液位变送器投入使用之后，应建立定期检测机制，一般为半年检测一次。检测的内容为，金属探极与水之间的绝缘电阻要大于5MΩ，在电阻测量之前应断开探极与水之间的绝缘电阻的连接线。若是小于标准的数值则应对金属探极进行更换，测试实际的水位是否与显示的水位保持一致，若是相差超过0.1m甚至以上则应进行调试处理，首先应对探极杂物进行处理，并使用擦机布擦拭干净探极，而后再检查其是否符合要求，若是依旧不符合要求，可能是由于电容式液位变送器的动作点漂移所导致的，由此则应对工作点进行测试，知道符合要求；对控制器的工作进行检查，明确相应的动作值是否发生了变化，若是动作值发生了变化，则应检查设定值，若是设定值准确，那么需要及时更换控制器。
参考文献
[1]刘传清.变频器在液位自控中的应用及节能效果[J].应用能源技术，2007（08）.
[2]孙万里，刘宪林.两线制电容式数字液位传感器研制[J].仪表技术与传感器，2009（03）.
[3]赵静，颜德田.利用电容式传感器测量液位的研究[J].计量技术，2006（06）.
[4]隋修武，谢望，樊玉铭，张国雄，尹伟.电容式液位传感器的有限元计算与误差分析[J].传感器与微系统，2008（06）.
[5]张峰.微机型综合保护装置在电力系统中的应用[J].新疆电力技术，2007（02）.
[6]王芸，张国雄，樊玉铭.基于运算法的电容式液位传感器的设计[J].电子测量技术，2008（03）.
[7]钟柱培.PLC在舞台灯光控制中的应用[J].电气应用， 2007（12）.
[8]张运生，姜冬敏.DKZ-2B20型电除尘器电源及控制装置的使用分析[J].黑龙江科技信息，2009（26）.
【关键词】电容式；液位变送器；水电厂；集水井；自动控制；应用
水电厂中，集水井的排水装置是用于排除厂房的渗漏水以及生产污水，为了保证排水装置的正常运行，防止厂房被淹以及潮湿，集水井的排水装置要实现自动控制。集水以及排水装置的自动控制中在关键设备在于液位传感器，早期广泛使用的液位传感器，当集水井内部水有油污之时将经常产生故障而导致装置质控。新型的液位传感器在在实际的发展过程中得到了持续的研究和应用。电容式的液位变送器也是新型研发的变送器装置，通过将电容式的液位变送器在集水井的自动控制中进行应用，同时实现了其与智能控制器的配套使用，从而能有效解决上述问题，有效提高了集水井系统运行的可靠性。
一、概述
电容式液位传感器能在高温、高压、易结晶、强腐蚀以及易堵塞等恶劣条件下实现各种液体的连续检测，同时也能把污水、锅炉水位以及酸碱溶液进行测量，整机不具备任何可动以及弹性部件，由此耐冲击、便于安装且可靠性和精度都较高。电容式的液位传感器的使用，能替代传统的浮球式、压差式以及投入式的液位变送器。
电容式的液位变送器使用陷阱的射频电容的检测电路，同时通过16位的单片机经过精确的温度补偿以及线性修正，可将其转化为标准的电信号，一般其运行的电信号范围为4～20mA，可选择CANBUS、HART、485等通讯协议进行系统的组态。整个变送器都具有自校准的功能，用户可通过两个按键进行零点以及量程的自动校准，由此适应了不同场所下的不同测量的要求。
二、特点
结构相对简单，相应体系中不存在任何可动或者弹性的元部件，由此具有极高的可靠性，维护量也极少。一般状况下，可不进行常规的维修；能实现多信号的输出，便于不同应用系统的配置；能在高温以及高压容器环境下进行液位的测量，并且其测量的值不受到所测试液体的温度、比重和容器形状以及压力等因素的影响；同时还能适应酸性以及碱性等强腐蚀性液体的测量；相应的设备具有完善的过压、过流以及电源的极性保护。
三、电容式液位变送器以及智能控制器
1.电容式液位变送器
以前所是用的电容式液位变送器一般为二线或者四线制，在DC 24V以及4-20mA或者1～5V输出的条件下运行。不限制被测试的液位高度。通过测量探极，一般是特制的软线，和变送器两个部分所构成。金属的探极与被测试的介质完全绝缘，同时与变送器连接起来，而变送器的外壳与被测试介质的金属箱体、连接以及固定的金属部分构成电容的两极。在实际的测量过程中，将水作为电容两极之间的介质，电容量将随着水位的上升而增加，下降而减少，电容量与水位之间呈正比的关系。变送器对探极所检测到的电容量实行C/U转换，并输出直流电流以及电压的信号。
该种模式的电容式液位变送器，在工作中的电流在35mA左右，若是将该种电容器与智能控制器结合起来，那么智能控制其所配备的DC24V无法满足二者的电压需要，而SX-92B二线制的电容式液位变送器则可直接与智能控制器结合使用。
2.智能控制器
该智能控制器实现了与电容式液位变送器的配套使用，型号为WP-C80，该种型号的智能控制器能使用双重显示模式，也就是数字以及光柱的共同显示方式。电压为AC220V，输入4～20mA，同时实现一组控制接点输出。例如可实现多组控制输出，例如双泵工作加报警输出，同时还应配备多继电器输出的控制器。
四、电容式液位变送器在水位控制系统中的应用
水电厂的集水井中设置有两台水泵，相互作为备用准备。在水位过高时发出报警信号，根据这一要求，可选择四组继电器接点所输出的智能控制器与液位变送器共同配套使用。由于所使用的SX一9213四线制的电容液位变送器的工作电流约为35mA，无法与智能控制器所配套的DC24V结合使用，由此还应另外配备一台DC24V电源，从而保障电动机的安全持续运行。同时还在电动机的控制回路当中安装了电动机的保护器。
五、电容式液位变送器以及智能控制器的安装
1.安装电容式液位变送器
通过将原有集水井的环境磁钢浮子以及导向管等拆除，保留金属钢管的部分。一般状况下为一段金属钢管，并使用混凝土浇筑在蜗壳层水泥地面上。通过将电容式的液位变送器安装在钢管上的相关位置，同时将变送器固定在安装架上，从而使传感器的金属软线位于钢管的中心位置，同时保证芯线向下。电容器金属探极的下部分应使用重锤进行悬吊，从而保证重锤下段与地面距离约10cm，或者在井底加设一个固定环，使用绝缘线将探极拉直固定。无论怎样固定，都应将探极的下部套上一段绝缘管，从而防止对金属探极造成损坏。若是探极过长，则应截掉上部，重新剥去一段绝缘皮，并将探极的头部进行折回。为了保证连接的牢固可靠，为防止螺钉损坏探极当中的金属丝，还应套上一小段薄金属管，并将其放入变送器的连接孔，拧紧固定螺钉。固定变送器的金属钢管要使用圆钢，实现与集水井与周围混凝土当中的钢筋焊接上，从而构成了电容的一极；或者在距离探极1m位置垂直固定一根钢管，并将钢管与固定变送器的钢管连接起来。
2.安装智能控制器
要将智能控制器安装在主控室返回屏上的适当位置，从而便于相关的运行人员进行观察和监视。若是需要安装外配的DC24V电源，则应选择在靠近距离控制器较近的位置。智能控制器与水泵的控制柜或者控制箱之间使用KVV8×1.5mm2的电缆进行连接，为了有效提高智能控制器的抗干扰的能力，智能控制器的标识也要使用大于2.5mm2的单芯铜线可靠接地，在电容式变送器以及控制器之间的导线要使用屏蔽线。 六、集水井自动控制系统的调试运行
在电容式液位变送器以及智能控制器安装完毕之后，要对电容式液位变送器以及智能控制器进行使用前的调试。
1.调试电容式液位变送器
通过将电容式液位变送器和智能控制器进行连接，不连接控制线，而后在液位变送器的信号回路上串接上毫安测试表，打开液位变送器上盖实现对液位变送器的通电。通过将集水井抽干，保持其零水位，同时实现对零点电位器的调整，使其毫安表指示为4mA；当集水井达到最高水位，则实现对电位器的调整，将毫安表指示为20mA，通过反复的检查和调整，直到电流符合要求。
2.设定智能控制器的参数
由于智能控制器的参数不同，相应的设定方法以及设定的步骤也有所区别，由此要根据实际的智能控制器的说明书进行设定。以及WP-C80型号的智能控制器为例，自动启泵水位2.1m、停泵水位为0.2m、备用泵启动水位2.3m、显示范围0～3m、报警水位2.5m、分辨率为0.01m。四路输出代号分别为ALM1，ALM2，ALM3，ALM4。同时由于该种型号的继电器具有滞回特性，由此只能用其开接点进行控制，并不需要加设自保持。其中ALM1可作为自动起泵使用。启泵的水位为2.1m、停泵水位为0.2m；ALM2则是备用泵，启泵水位2.3m、停泵水位0.2m；ALM3路为报警使用，报警水位2.5m，返回水位2.1m；ALM4未用。
七、电容式液位变送器在实际使用中的维护
1.使用
电容式液位变送器外壳的防水性能较差，由此应采用防水措施，同时防止外壳遭到硬性损伤，从而防止对探极的绝缘外皮造成损伤而导致绝缘能力下降，同时可拆除绝缘外皮遭到损坏的探极，使用防水的万能胶封好破损的部位，经过实践了解到，探极与水之间的绝缘电阻要大于5MΩ，过小则应及时更换。而智能控制器的工作电源的电压范围在180～250V，若是电压的波动超过该工作电压范围，则可考虑增设稳压电源装置。
2.维护
在电容式液位变送器投入使用之后，应建立定期检测机制，一般为半年检测一次。检测的内容为，金属探极与水之间的绝缘电阻要大于5MΩ，在电阻测量之前应断开探极与水之间的绝缘电阻的连接线。若是小于标准的数值则应对金属探极进行更换，测试实际的水位是否与显示的水位保持一致，若是相差超过0.1m甚至以上则应进行调试处理，首先应对探极杂物进行处理，并使用擦机布擦拭干净探极，而后再检查其是否符合要求，若是依旧不符合要求，可能是由于电容式液位变送器的动作点漂移所导致的，由此则应对工作点进行测试，知道符合要求；对控制器的工作进行检查，明确相应的动作值是否发生了变化，若是动作值发生了变化，则应检查设定值，若是设定值准确，那么需要及时更换控制器。
参考文献
[1]刘传清.变频器在液位自控中的应用及节能效果[J].应用能源技术，2007（08）.
[2]孙万里，刘宪林.两线制电容式数字液位传感器研制[J].仪表技术与传感器，2009（03）.
[3]赵静，颜德田.利用电容式传感器测量液位的研究[J].计量技术，2006（06）.
[4]隋修武，谢望，樊玉铭，张国雄，尹伟.电容式液位传感器的有限元计算与误差分析[J].传感器与微系统，2008（06）.
[5]张峰.微机型综合保护装置在电力系统中的应用[J].新疆电力技术，2007（02）.
[6]王芸，张国雄，樊玉铭.基于运算法的电容式液位传感器的设计[J].电子测量技术，2008（03）.
[7]钟柱培.PLC在舞台灯光控制中的应用[J].电气应用， 2007（12）.
[8]张运生，姜冬敏.DKZ-2B20型电除尘器电源及控制装置的使用分析[J].黑龙江科技信息，2009（26）.