浮球液位控制改造研究论文.docx

1、浮球液位控制装置改进研究 单位：玉溪矿业有限公司大红山铜矿 作者： 李勇前 言 浮球液位控制装置实际上是应用较成熟的对液位调节起到控制作用的集成控制系统，也是矿山大量使用的较为普遍的液位控制装置，近年来液位控制系统取得了很大的进步，出现了许多新型的液位控制仪，如超生波液位计、雷达液位计、光电液位开关等，这些控制的出现大大提高了控制系统的精度，实现了控制系统的多样性。随着科学技术的不断提高，人们对液位控制系统的要求也越来越高，特别是高精度、人性化的液位控制系统是国内液位控制系统发展的必然趋势，也是矿山发展的必要条件。上述产品在现场使用的过程中，也会出现多种问题。如测量不准确、信号不稳定、受现场环

2、境限制等情况，无法合理充分的发挥出其应该的水平。本文就阐述了我厂根据实际情况，应用现有的设备进行升级改造的浮球液位控制系统，主要目的是为了确保浮球液位装置的稳定性，有效挺高浮球液位装置的利用效率，通过本次的设计，降低了现场操作人员的工作强度，确保了系统的稳定性，降低因产品的局限性带来的能耗等问题，大大提高了辅助设备的处理能力，为我矿建设数字化矿山添砖加瓦。目 录摘 要4第一章 绪言5第二章 浮球液位控制装置62.1浮球液位控制装置的概念62.2传统液位控制装置简介62.2.1 直接接触式62.2.2 非接触式的液位开关72.2.3传统式液位装置的缺点72.3 浮球液位装置的改进72.3.1改进

3、的方法72.3.2 改进后的特点8第三章 改造的可行性研究83.1 现场设备参数测定83.2 可行性讨论93.3 开停车时间计算103.4 改造后成果11第四章 结论11参考文献12摘 要 大红山铜矿选厂为用水量较大，每天用水量在3000吨左右，回水池、矿浆池等较多，如果每个点都要人员监控，不符合矿山的管理理念，同时也加大了人员成本的投入，无利于企业的发展，因此，采用各种监控装置、液位控制装置等先进技术来实现实时监控是企业进步的必要路径，也是企业节约成本的一个有效途径。本文结合生产现场的实际情况，为了解决浮球液位控制装置不稳定等问题，介绍了液位控制原理，它是通过浮球液位装置、延时继电器、交流接

4、触器等项组合的方法，通过浮球检测液面高低信号转换成开关数字信号，然后在控制电路和驱动电路的作用下实现对水位的自动控制和故障报警，并通过延时继电器控制设备运转时间。该电路具有简单、经济、稳定可靠，容易实现的特点。有效解决由于水位波动较大，操作人员离岗位较远等原因造成的浮球液位控制器频繁启动或长时间运转的问题。 关键词：浮球液位控制；延时继电；降低能耗；第一章 绪言在矿山发展的过程中，各种感应(测)器的发明与使用大幅地降低了我们工人的劳动强度，也进一步节约了人工投入成本。工业生产中污水泵池内、清水泵池便是利用浮球开关水位控制的最好例子。浮球式水位控制器的原理不但很简单且材料也很低廉，但利用浮球开关

5、所做的水位控制器也有缺点，其浮球连杆的支点常故障且容易生锈腐蚀，或者浮球经常被矿浆埋死，无法正常启动，或因液面波动较大导致浮球开关频繁开停等。为解决这些问题，工业已制作出红外线式、投入感应式、接近开关式、超音波式等水位控制电路系统；化学工厂，钢铁工厂、面粉工厂、饲料工厂、水泥工厂等工业可用使得生产得以自动化。本文主要目的在于结合现场实际问题，利用选厂现有资源，结合科学理论，自行制作安装的液位控制系统，使现场通过浮球液位装置，调整电机开停机时间，稳定液面液位，以达成提高电机工作效率的目的。经过制作安装调试系统后，可以深入的了解现场工作流程，各系统地工作原理，从而更好地调节液位高度，提高工作效率。

6、随着工业控制的不断发展及自动化水平的不断提高,各行各业为了提高设备的利用率,降低职工的劳动强度及生产成本,大力引进自动化控制系统,浮球液位控制系统也随着工业自动化的大幅提高而广受欢迎,并已逐步投入到日常大生产工作中。随着工作节奏的变快,工作效率不断提高,原有的靠工作人员亲力亲为的监控手段正在逐步退出历史舞台,采用信息化,集控化已经成为现代企业提高工作效率不可或缺的重要手段之一。第二章 浮球液位控制装置2.1浮球液位控制装置的概念 全自动水位控制器其工作原理是通过水面的水位自动控制水泵的工作状态。即：当水位达预先设定的上限时，水泵自动关闭，而当水位达到预先设定的下限时，自动启动水泵，一直到水位升

7、高到上限时水泵停止运转。这可保持一定的水位，同时达到无人操作的目的。2.2传统液位控制装置简介传统的液位控制方式有很多，例如最原始的浮球液位控制器还有超生波液位计、雷达液位计、光电液位开关等，这些设备主要分为直接接触式和非接触式两种。2.2.1 直接接触式浮球开关来控制液位一种是带着大金属球的浮球开关，浸在液体中时浮力大，可以控制两个液位，比如液体满了，浮球因为浮力而上升，带动球阀运动，使阀门关闭，停止进水，当水少了，浮球下降，阀门打开，又再进水，如此循环。这种方式我矿多处液体泵池内都在使用。另一种是带干簧管的微型浮球开关，由外面的带有磁性小浮球使杆里面的干簧管闭合，从而控制液位，多数应用在清

8、水的液位控制，一般几块钱就有交易了，但易受污物 影响。还有一种是电缆式浮球开关，该装置通过一弹性电线与水泵连接，可用于水塔、水池各种浮球开关水位高低的自动控制和缺水保护，允许接的用电器是220V,10A左右，平衡锤或弹性电线的某一固定点到浮筒间的电线长度，决定水位的高低。这种水位开关应用广泛，价格便宜，对于一些要求不太严格的场合适用。但存在这样的问题：有一定耐污能力，浮球易受外界杂物影响其稳定性，特别是纤维状的杂物缠绕而有失误，同一小水箱里不宜使用多个，否则会相缠绕。使用寿命相对短些，而且多数直接接220V,存在一定的安全隐患。2.2.2 非接触式的液位开关超声波液位控制器。液位控制器的探头产

9、生高频超声波脉冲耦合到容器外壁。这个脉冲会在容器壁和液体中传播，还会被容器内表面反射回来。通过对这种反射特性的检测和计算，就可以判断出液位是否达到了液位控制器安装的位置。液位控制器输出继电器信号，来完成对液位的监控。主要用于监测储罐液面，实现上下限报警或监测管道中是否有液体存在，储罐材质可以是各类金属、金属或不发泡塑料。这种方式不受介质密度、介电常数、导电性、反射系数、压力、温度、沉淀等因素的影响，所以适用于医药，石油，化工，电力，食品等行业的各类液体液位工程控制，对于有毒的、强腐蚀危险品液体的检测，该产品更是理想的选择。2.2.3传统式液位装置的缺点以上两种产品，在矿山生产实际的应用中存在着

10、较大的问题，接触式价格虽然便宜但受环境影响较大，如果液面波动较大时，浮球开关将频繁开闭合，可能会导致设备起停频繁，或者因矿浆量突然加大时，将浮球埋在矿浆下面无法浮起，导致设备无法启动；非接触式产品价值较高，投入成本较大，不利于矿山现场大面积使用。2.3 浮球液位装置的改进2.3.1改进的方法 通过现场实际观测，结合生产实际情况，我们将采用浮球液位控制器、延时继电器等组合的方式，改进了接触式液位控制装置，将浮球悬挂在液位上限处，当泵池内液面上升到泵池上限时，浮球开关启动，电机启动，同时采用延时继电器对浮球开关进行互锁，即浮球开关只起到开车作用，无停车作用，待延时继电器时间结束时，设备停止转动，即

11、延时继电器起到停车作用，这样就将浮球的开关分开，即解决了因液面波动大导致的浮球开关频繁动作的问题，也解决了因矿浆量突然加大而导致的浮球埋死的问题。通过改进简单有效的控制了电机的运转时间，提高设备使用效率。2.3.2 改进后的特点通过浮球液位控制装置，控制水池液面的上限，当水池液面达到指定上限时，浮球开关打开，电机运行，然后通过延时继电器进行时间设定，并对浮球开关进行互锁保护，以此控制电机停止，如此反复运行，可避免现场操作工频繁检查水位位面，减少工人的劳动强度，提高工作效率。第三章 改造的可行性研究3.1 现场设备参数测定1、液下泵参数设备名称型号输出流量扬程插入深度液下化工泵YPL80-50/

12、4050M3/ h40M1.654M 2、电机参数设备名称型号电压电流额定功率三相异步电动机Y180L-4380V42.5A22KW3、泵池参数泵池容积：9立方米水流入量：1025立方米/小时水输出量：50立方米/小时表3.1 泵池内水流量统计表3.2 可行性讨论 通过泵池内水的流入及输出量的对比（见表3.1）可发现： 1、流入水池的水量波动较大； 2、设备输送能力远远大于水池内水流入量；通过表3.2可见,即使不计算水量输出,水流满水池的时间也需要20-60分钟,根据以上两表可得出,设备不必要长时间运行即可满足生产需要.但实际生产中,泵池离现场操作人员较远,生产操作人员不能时时对设备运转状态进

13、行调整,因此安装浮球液位装置是最为方便快捷的方式,同时由于水量不稳定,造成水面波动较大,浮球开关无法正常使用,所以采用改造后的方式最为合理. 只要通过合理的计算,掌握设备所需开停时间就能达到自动控制的目的.表3.2 水流入水池时间3.3 开停车时间计算水池容量为9立方米的,不计算水流出部分,水流入时间根据水流量大小,所需时间为: 0.42 0.9小时；将9立方木水输送完成,不计算水流入部分,所需时间为0.18小时；在1小时内,设开车时间为X小时,停车时间为Y小时计算出最为合理的开停车时间, 1、 以水流入量最大时计算 25Y-50X=9 X+Y=1得出X=0.21,Y=0.79; 2

14、、以水流入量最小时计算 10Y-50X=9 X+Y=1得出X=0.02，Y=0.98根据生产实际情况，为满足生产实际要求，确保水池内水位不漫出水池，开车时间设定为0.2小时，即开车时间12分钟，停车时间48分钟。3.4 改造后成果 改造前，由于水量不稳定，液面波动大，操作人员离岗位较远，无法准确控制开停机时间，因此只能常开设备，以确保水池内液面不漫出水池。通过改造，既缩短了设备的运转时间，降低能耗，又提高了设备的使用寿命，同时降低了操作工的劳动强度。1、 电能消耗改善节约费用= 每次停机时间一周期时间×1小时×24小时×365天×电机功率（KW）×平均电费(元/KWh)一周期时间=每次停车时间+每次开车时间节约费用= 4812+48×1×24×365×22×0.6=9.25万元2、电机寿命改善延长电机使用寿命，降低电机维护时间，年可节约维修费用0.6万元。3、备件消耗改善设备使用时间减少了9/10的时间，备件磨损率减低，每年可节省备件费用约1.2万元。第四章 结论通过改造，避免了液位波动大、水量