模拟量液位计在液压站节能中的应用

刘阳+左冬艳

摘要：液压系统漏油对生产、设备的影响很大，会造成生产停产、设备损坏，油品消耗也相应增加。本文阐述了通过增加模拟量液位计及时发现漏油进而减少油品消耗所做的改造优化工作。

关键词：液位计；磁性开关；模拟量

0 引言

随着液压传动技术的不断发展和完善，先进的比例控制技术用于液压站的调压，再加上新颖、合理的结构设计，在生产企业液压系统是为设备运行提供动力的最佳选择。首秦公司4300mm生产线液压站有油箱35个，因密封破损、油管破裂造成的油品消耗极大。液压站的油箱液位采用磁性开关检测，存在漏油发现不及时、信号误报等现象。为及时发现漏油现象，在现有设备的基础上增加模拟量液位计并增加连锁、报警等功能，实现了对油箱液位的实时监控，减少了油品的消耗。

1原液压站所液位检测情况

液压系统是保障压机与装卸机正常、准确动作的关键，油箱用来储存保证液压系统工作所需的油液的容器，要保证系统稳定工作，油箱内油品必须能够保证在一定的液位范围。

油箱液位检测，目前都是通过磁性开关检测。磁性开关是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，也叫磁控开关。每个油箱使用四个磁性开关，分别对应高、正常、低和空四个位置。液位低于设定值时，监控系统会发出指令并声光报警，提示操作人员液位异常，当液位降到空液位时，液压站所有液压泵停机。

在实际使用过程中，液位开关只能设置到某一固定值，当供油管路出现破损或密封损坏造成油品损失，液压供油压力最低要在160Pa以上，若未及时发现，油箱液位会继续下降，直至降到跳站液位，出现漏油故障时油品消耗很大。若此时磁浮子磁性减弱、磁浮子表面附着杂物或磁性开关故障，不能返回信号时，会造成更多油品损耗，甚至出现油箱油品跑空，供油泵吸空现象发生，轻则造成电机过热跳电，重则造成供油泵烧毁，给生产和设备造成较大损失。

2 模拟量液位的安装和使用

2.1 磁致伸缩传感器

根据现场实际运行情况，自动化人员结合油箱的液位检测特点，提出使用磁致伸缩传感器检测液位。磁致伸缩液位计利用磁性浮子随液位浮动进行工作，但其工作原理与浮球液位计完全不同[1]。

磁致伸缩位移（液位）传感器，通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的；由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响。此外，传感器采用了高科技材料和先进的电子处理技术，因而它能应用在高温、高压和高振荡的环境中。传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，就算不断重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大地提高检测的可靠性和使用壽命。现场安装的传感器如图2所示：

2.2压差式液位计

使用磁致伸缩传感器能够精准测量油箱液位，精度可达到毫米级，但其费用非常高。为降低备件成本同时又能实现液压站油箱液位全部模拟量检测，又采用了压力传感器检测油箱液位。在油箱底部安装一个压力变送器模仿静压式液位变送器，通过液位和压力之间的换算关系转换成液位。而此种方法利用公式p=ρg h计算得出，因油品经过设备运行一周再回到油箱会伴随部分水，两者密度不同，所以计算出来的液位会存在一点偏差。但是在生产中，液位并不是需要精准到需要毫米级的精度，存在的偏差不会对系统运行造成严格意义上的影响。现场安装的压力变送器如图3所示：

2.3 模拟量液位计的控制系统

液压站站所监控画面在监控值班室，使用西门子WinCC软件编程，能直观观察站所设备运行情况，包括电机运行转速，阀门开关状态，供油压力，油箱温度，油箱液位等。

液压站的控制使用罗克韦尔的控制系统RSLogix5000软件编程。RSLogix5000是美国罗克韦尔自动化有限公司开发的用于对其公司PLC产品编程的软件[2]。它具有灵活的梯形图编辑器、拖放式操作、统一的项目查看、强大的数据库编辑器等特点。

AB所使用的网络类型都是开放的网络，可以与其他公司的产品做到很好的兼容，AB控制层网络采用ControlNet网络，该网络是一种高性能的工业局域网，具有开放性、高效率、多功能、确定性和可重复性、灵活性等特点，扩展性极强，可共享I/O，并具有强大方便的网络组态，诊断功能及可靠性。

模拟量液位能够实时监测液位，通过变送器转换成4-20mA的工业电流信号，经模拟量模块采集后显示成油箱液位，操作人员能够实时观察液位高度及其变化情况。

3 模拟量液位计改造前后对比

改造前每个油箱液位只能单独查看，而加热炉、粗轧机、精轧机、精整线的液压站所监控画面又在不同的工程师站，出现报警也只能单独查看。发生故障时要在不同的主机之间切换，增加了操作人员的工作量，同时增加了故障查找时间。改造后将所有液压站液位监测都集中在一台监控画面上，并制作了液位显示画面，在一个监控界面上能够同时实时的观察所有站所的液位情况。

监控画面采用WinCC软件编程，与AB公司PLC之间的通讯通过OPC通讯，实现了对变量的采集和输出。

改造前，液位设定需要在现场对液位开关逐个调整，即费时又费力；改造成模拟量液位计后在监控画面做了液位设定对话框，操作人员可从“液位设置”对话框中调整，根据现场实际液位填充不同的数值。可随时进行调整，程序中根据液位设定进行连锁报警或跳站，在出现故障时并根据生产情况调整，在设备故障处理完不能及时加油时可调整设定值保证生产进行，之后再进行补油工作，这样能够提高生产效率。

同时在现有监控的基础上增加了语音播报系统，当液压站所液位低到设定值会语音播报相应站所的故障情况及报警信息。液压站模拟量液位计整合画面如图4所示：

增加模拟量液位计后，避免了以往使用液位开关只能检测固定设定值的返回信号，生产中容易造成油品的浪费。同时，安装模拟量液位计后可实时观察液位变化情况，根据每天观察液位变化情况，也可以反向推出哪个站所供油系统存在问题，可以有针对性的查找设备运行情况，极大的减少了油品的消耗。

4 结束语

首秦公司利用现有自动化设备和硬件条件，增加了液压站及润滑站所的油箱液位检测，实时的观察液位变化情况，精准的测量液位，减少了操作人员的工作量，缩短了设备停机时间，提高了生产效率。通过设备的改造，实现了液位变化的实时监控，可为液压系统设备故障提前预警，减少了大量油品的浪费，增加模拟量液位计后油品消耗降低了40%。

参考文献：

[1]杨朝虹，李焕. 新型液位检测技术的现状与发展趋势.工矿自动化，2009，35（6）：61-64.

[2] 赵颖淼. 基于RSLogix5000软件的模块化设计.工业设计， 2015，（9）：115-117.

作者简介：刘阳（1981-），男，河北青龙人，工程师，主要从事加热炉自动化控制和液压站控制方面的工作。endprint