模擬量液位計在液壓站節能中的應用

劉陽+左冬艷

摘要：液壓系統漏油對生產、設備的影響很大，會造成生產停產、設備損壞，油品消耗也相應增加。本文闡述了通過增加模擬量液位計及時發現漏油進而減少油品消耗所做的改造優化工作。

關鍵詞：液位計；磁性開關；模擬量

0 引言

隨著液壓傳動技術的不斷發展和完善，先進的比例控制技術用于液壓站的調壓，再加上新穎、合理的結構設計，在生產企業液壓系統是為設備運行提供動力的最佳選擇。首秦公司4300mm生產線液壓站有油箱35個，因密封破損、油管破裂造成的油品消耗極大。液壓站的油箱液位采用磁性開關檢測，存在漏油發現不及時、信號誤報等現象。為及時發現漏油現象，在現有設備的基礎上增加模擬量液位計并增加連鎖、報警等功能，實現了對油箱液位的實時監控，減少了油品的消耗。

1原液壓站所液位檢測情況

液壓系統是保障壓機與裝卸機正常、準確動作的關鍵，油箱用來儲存保證液壓系統工作所需的油液的容器，要保證系統穩定工作，油箱內油品必須能夠保證在一定的液位范圍。

油箱液位檢測，目前都是通過磁性開關檢測。磁性開關是一種利用磁場信號來控制的線路開關器件，也叫磁控開關。每個油箱使用四個磁性開關，分別對應高、正常、低和空四個位置。液位低于設定值時，監控系統會發出指令并聲光報警，提示操作人員液位異常，當液位降到空液位時，液壓站所有液壓泵停機。

在實際使用過程中，液位開關只能設置到某一固定值，當供油管路出現破損或密封損壞造成油品損失，液壓供油壓力最低要在160Pa以上，若未及時發現，油箱液位會繼續下降，直至降到跳站液位，出現漏油故障時油品消耗很大。若此時磁浮子磁性減弱、磁浮子表面附著雜物或磁性開關故障，不能返回信號時，會造成更多油品損耗，甚至出現油箱油品跑空，供油泵吸空現象發生，輕則造成電機過熱跳電，重則造成供油泵燒毀，給生產和設備造成較大損失。

2 模擬量液位的安裝和使用

2.1 磁致伸縮傳感器

根據現場實際運行情況，自動化人員結合油箱的液位檢測特點，提出使用磁致伸縮傳感器檢測液位。磁致伸縮液位計利用磁性浮子隨液位浮動進行工作，但其工作原理與浮球液位計完全不同[1]。

磁致伸縮位移（液位）傳感器，通過內部非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環的絕對位置來測量被檢測產品的實際位移值的；由于作為確定位置的活動磁環和敏感元件并無直接接觸，因此傳感器可應用在極惡劣的工業環境中，不易受油漬、溶液、塵埃或其它污染的影響。此外，傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術，因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環境中。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數據也不會丟失，更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復檢測，也不會對傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命。現場安裝的傳感器如圖2所示：

2.2壓差式液位計

使用磁致伸縮傳感器能夠精準測量油箱液位，精度可達到毫米級，但其費用非常高。為降低備件成本同時又能實現液壓站油箱液位全部模擬量檢測，又采用了壓力傳感器檢測油箱液位。在油箱底部安裝一個壓力變送器模仿靜壓式液位變送器，通過液位和壓力之間的換算關系轉換成液位。而此種方法利用公式p=ρg h計算得出，因油品經過設備運行一周再回到油箱會伴隨部分水，兩者密度不同，所以計算出來的液位會存在一點偏差。但是在生產中，液位并不是需要精準到需要毫米級的精度，存在的偏差不會對系統運行造成嚴格意義上的影響。現場安裝的壓力變送器如圖3所示：

2.3 模擬量液位計的控制系統

液壓站站所監控畫面在監控值班室，使用西門子WinCC軟件編程，能直觀觀察站所設備運行情況，包括電機運行轉速，閥門開關狀態，供油壓力，油箱溫度，油箱液位等。

液壓站的控制使用羅克韋爾的控制系統RSLogix5000軟件編程。RSLogix5000是美國羅克韋爾自動化有限公司開發的用于對其公司PLC產品編程的軟件[2]。它具有靈活的梯形圖編輯器、拖放式操作、統一的項目查看、強大的數據庫編輯器等特點。

AB所使用的網絡類型都是開放的網絡，可以與其他公司的產品做到很好的兼容，AB控制層網絡采用ControlNet網絡，該網絡是一種高性能的工業局域網，具有開放性、高效率、多功能、確定性和可重復性、靈活性等特點，擴展性極強，可共享I/O，并具有強大方便的網絡組態，診斷功能及可靠性。

模擬量液位能夠實時監測液位，通過變送器轉換成4-20mA的工業電流信號，經模擬量模塊采集后顯示成油箱液位，操作人員能夠實時觀察液位高度及其變化情況。

3 模擬量液位計改造前后對比

改造前每個油箱液位只能單獨查看，而加熱爐、粗軋機、精軋機、精整線的液壓站所監控畫面又在不同的工程師站，出現報警也只能單獨查看。發生故障時要在不同的主機之間切換，增加了操作人員的工作量，同時增加了故障查找時間。改造后將所有液壓站液位監測都集中在一臺監控畫面上，并制作了液位顯示畫面，在一個監控界面上能夠同時實時的觀察所有站所的液位情況。

監控畫面采用WinCC軟件編程，與AB公司PLC之間的通訊通過OPC通訊，實現了對變量的采集和輸出。

改造前，液位設定需要在現場對液位開關逐個調整，即費時又費力；改造成模擬量液位計后在監控畫面做了液位設定對話框，操作人員可從“液位設置”對話框中調整，根據現場實際液位填充不同的數值。可隨時進行調整，程序中根據液位設定進行連鎖報警或跳站，在出現故障時并根據生產情況調整，在設備故障處理完不能及時加油時可調整設定值保證生產進行，之后再進行補油工作，這樣能夠提高生產效率。

同時在現有監控的基礎上增加了語音播報系統，當液壓站所液位低到設定值會語音播報相應站所的故障情況及報警信息。液壓站模擬量液位計整合畫面如圖4所示：

增加模擬量液位計后，避免了以往使用液位開關只能檢測固定設定值的返回信號，生產中容易造成油品的浪費。同時，安裝模擬量液位計后可實時觀察液位變化情況，根據每天觀察液位變化情況，也可以反向推出哪個站所供油系統存在問題，可以有針對性的查找設備運行情況，極大的減少了油品的消耗。

4 結束語

首秦公司利用現有自動化設備和硬件條件，增加了液壓站及潤滑站所的油箱液位檢測，實時的觀察液位變化情況，精準的測量液位，減少了操作人員的工作量，縮短了設備停機時間，提高了生產效率。通過設備的改造，實現了液位變化的實時監控，可為液壓系統設備故障提前預警，減少了大量油品的浪費，增加模擬量液位計后油品消耗降低了40%。

參考文獻：

[1]楊朝虹，李煥. 新型液位檢測技術的現狀與發展趨勢.工礦自動化，2009，35（6）：61-64.

[2] 趙穎淼. 基于RSLogix5000軟件的模塊化設計.工業設計， 2015，（9）：115-117.

作者簡介：劉陽（1981-），男，河北青龍人，工程師，主要從事加熱爐自動化控制和液壓站控制方面的工作。endprint