隔爆智能液位報警及控制裝置的研制

王炎飚，李建波，李繼宏，唐 華，張再生，但永軍

（1.渤海石油裝備制造有限公司石油機械廠，河北任丘062552；2.新疆油田公司，新疆克拉瑪依，834000；3.西部鉆探工程有限公司試油公司，新疆克拉瑪依，834027） ①

隔爆智能液位報警及控制裝置的研制

王炎飚1，李建波1，李繼宏1，唐 華2，張再生3，但永軍2

（1.渤海石油裝備制造有限公司石油機械廠，河北任丘062552；2.新疆油田公司，新疆克拉瑪依，834000；3.西部鉆探工程有限公司試油公司，新疆克拉瑪依，834027）①

研制了隔爆智能液位報警及控制裝置。可為石油鉆井、采油及煉化企業解決在爆炸性、有毒有害氣體危險環境下的液面位置監測、報警及自動化控制問題，提高生產效率。

液位報警；控制裝置，智能；隔爆

隔爆智能液位報警及控制裝置是一種適用于可能含有爆炸性、可燃性、揮發性及有毒有害氣體環境，對石油生產過程中的液面高度進行監測和控制的自動化裝置，與單純的液位計相比有很大的優越性。單純的液位計只對液面做1個位置的監測，實際應用過程中還需要人員不斷巡視，人員工作量比較大。一旦發生特殊情況需要應急處理問題時，不能在第1時間使所有相關設備投入工作狀態，而智能液位報警及控制裝置就可以很好地解決以上問題。

1 技術分析

通過傳感器將液面位置傳輸給控制箱，控制箱內設定了上（下）限位置作為工作位置，當液面位置到達下限位置時，控制箱對所控制的泵電機或電磁閥等設備發出控制信號，使液面回升；當液面位置到達上限位置時，控制箱再次發出控制信號，使液面停止上升。

當液面到達上（下）限位置時，控制箱發出控制信號后，液面仍然繼續上升（下降），到達控制箱內設定的上（下）限報警位置時，控制箱對聲光報警器及無線信號發射器同時發出報警信號，使安裝于傳感器附近的聲光報警器工作，同時無線信號發射器對值班房內監視臺發出無線報警信號，使監視臺發出聲光報警信號通知值班員。

所有現場監測部件均采用隔爆型設計以滿足爆炸性氣體環境要求。液位傳感器跟據液體黏度、酸堿度、密度及腐蝕性等特性配以不同傳感器，以便準確反應液面高度信息。

采用寬電壓范圍自適應設計，可以在85～264 V、47～63Hz的供電電源下工作，保證控制回路正常穩定地工作，控制回路容量為5A或無源信號輸出。

具備中繼路由和終端設備功能；傳輸距離遠，最大傳輸距離2 000m；抗干擾能力強，2.4GDSSS擴頻技術；組網能力強，星型網、樹型網、鏈型網、網狀網；數據采集靈活，定時主動上報或上位機查詢；發送模式靈活，廣播發送或目標地址發送模式可選；輸入信號為TTL電平收發接口和標準串口RS232數據接口。

2 電路設計

智能液位報警及控制裝置的電路原理如圖1。

圖1 智能液位報警及控制裝置電路原理

1） 液位傳感器 選用舌簧液位傳感器（以下簡稱傳感器）。傳感器主要由浮子和導管組成，浮子內裝有永磁體，導管內有舌簧管、電阻元件和信號轉換裝置。浮子隨液位升至指定高度時，回路的阻值不同，其輸出的電流信號也不同。

2） 信號轉換電路 為XGL型信號隔離轉換器，可將液位傳感器輸出的電流信號轉換為0～5V電壓信號，以供信號發生裝置提供信號。

3） 信號發生裝置 采用低工作電壓、低功耗、互補輸出雙比較器LT1017組成窗口比較器電路，對信號轉換器傳送來的信號進行處理［1］。將信號轉換器傳來的0～5V電壓信號轉換成為方波輸出。接入SZ05無線信號發射器RX端，使無線信號發射器發出報警信號［2］。同時報警點的設定回路也在這一部分實現。它有2個閾值電壓VTHH（高閾值電壓）及VTHL（低閾值電壓），與VTHH及VTHL比較的電壓VA輸入2個比較器。若VTHL≤VA≤VTHH，Vout輸出高電平；若VA＜VTHL，VA＞VTHH，則Vout輸出低電平，如圖2所示。

圖2 輸出電平電路

4） 執行機構信號處理電路 采用同信號發生裝置相同的芯片組成的比較器電路實現信號處理，發出控制信號推動小型繼電器以達到控制大型執行機構的目的［3］。電路原理如圖3。

圖3 執行機構信號處理電路

5） 無線信號發射裝置 采用SZ05系列嵌入式無線通訊模塊實現。它集成了符合ZIGBEE協議標準的射頻收發器和微處理器，具有通訊距離遠、抗干擾能力強、組網靈活、性能可靠穩定等優點和特性；可實現點對點、一點對多點、多點對多點之間的設備間數據的透明傳輸；可組成星型、樹型和蜂窩型網狀網絡結構。模塊管腳及接線如圖4。

圖4 模塊管腳及接線圖

通過跳線短接的方式來控制中心接點、中繼路由或終端節點的設置，進入CONFIG配置模式，跳線短接有效；中心節點或終端節點的跳線選擇只能選其一，2個都懸空則為中繼路由節點；CONFIG跳線短接進入配置狀態，懸空則進入工作狀態。

3 結語

設計了隔爆智能泥漿液位報警控制裝置，可以完成對石油生產過程中液位的監控報警并能通過對泵或電磁閥等執行機構的控制自動完成液位調控。并且在自動控制系統不能對液位達到控制狀態時，通過現場及無線信號傳輸報警信號給值班室。具有視距傳輸可達2 000m的遠距離傳輸功能，抗干擾能力強，組網能力強的特點。該裝置有良好的通用性和可靠性，經現場試用，反映良好。

［1］ 門 宏.快速學看電子電路圖［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

［2］ 吳丙申.卞祖富.模擬電路基礎［M］.北京：北京理工大學出版社，2009.

1001－3482（2012）09－0088－02

TE937

B

2012－05－11

王炎飚（1959－），男，黑龍江依安人，工程師，主要從事石油機械方面的技術與管理工作。