性能特點和作用說明

柴油發(fā)電機組液位傳感器的類別和工作原理

 

摘要：柴油發(fā)電機液位傳感器主要包括浮子一簧片開關(guān)式、可變電阻式、熱敏電阻式、電極式液位和電容式傳感器?？捎糜跈z測柴油發(fā)電機機油盤內(nèi)的機油油位、柴油發(fā)電機散熱器內(nèi)的冷卻液液位、燃油箱內(nèi)的燃油油位?？得魉巩a(chǎn)品通常采用電容式傳感器，因此，康明斯公司在本文中著重介紹了電容式液位傳感器特點和工作原理。

 

柴油發(fā)電機在運轉(zhuǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量需要通過防凍液或者水作為熱載體，經(jīng)過強冷卻空氣散熱。那么存儲防凍液或者水就需要一定容量的散熱水箱。柴油發(fā)電機在運轉(zhuǎn)過程中，由于各種原因，可能會導致防凍液或者水的缺失，這樣就會影響散熱效果，會使柴油發(fā)電機在運轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生高溫，輕者造成活塞缸體等部件損壞，嚴重時會造成柴油發(fā)電機的報廢?，F(xiàn)有的柴油發(fā)電機散熱水箱存在的問題是當發(fā)生缺水或者漏水無法發(fā)出聲光報警停機信號；當缺水或者漏水嚴重時通過高水溫報警停機，會造成事故的嚴重擴大。因此，康明斯公司提醒用戶在選購柴油發(fā)電機組時，盡量要求經(jīng)銷商在設(shè)備中配備液位傳感器，防止缺水現(xiàn)象的發(fā)生。

 

一、浮子式液位傳感器（用于燃油箱）

浮子液位傳感器以用于檢測水箱液面高度，液面處于低位時進行報警。一般液位傳感器常用的安裝方式為螺紋豎直安裝或螺紋側(cè)裝。

1、浮子一簧片開關(guān)式。

浮子一簧片開關(guān)式液位傳感器，主要由內(nèi)裝簧片開關(guān)的樹脂空心軸管和嵌有永久磁鐵的環(huán)狀浮子組成?；善_關(guān)內(nèi)有兩片很薄的金屬觸點。當液位低于規(guī)定位置時，浮子及嵌人的永久磁鐵下移，接近簧片開關(guān)，通過簧片開關(guān)的磁力線增多，兩觸點相互吸引而閉合，電路接通，警告燈點亮示警。當液位在規(guī)定位置時，浮子上移，沒有磁力線穿過簧片開關(guān)，觸點在自身彈力的作用下打開，儀表停止提示。該類型傳感器通常用于冷卻液液位、潤滑油液位等的檢測。

2、浮子一可變電阻式。

可變電阻式液位傳感器是由內(nèi)裝滑動電阻的浮子本體及連接兩者的浮子臂構(gòu)成。傳感器中的浮子可隨液面上下移動，通過滑動臂在電阻上的滑動，從而改變電阻器的電阻值，并利用這一電阻值的變化控制回路中電流的大小，最終通過儀表顯示出來或?qū)⑿盘杺魉椭敛裼桶l(fā)電機控制器。這種傳感器大多與燃油表相配合，用于檢測燃油箱中的燃油量(液位)。

 

浮子式液位傳感器示意圖

 

 

二、熱敏電阻式液位傳感器 （用于燃油箱）

 

主要由傳感器本體和熱敏電阻組成，多用來檢測燃油箱中燃油的液位。其工作過程是，對熱敏電阻施加電壓，并在通電電流的作用下，其自身就會發(fā)熱。當將熱敏電阻浸沒在燃油中時，由于散熱快，溫度不上升，電阻值較高；反之，當熱敏電阻暴露在空氣中時，由于散熱慢，溫度升高，使其電阻值減小。利用這一原理。將其連接在電路中，即可檢測出燃油箱內(nèi)燃油的液位，通常與液位警告燈相連接。

 

三、電極式液位傳感器 （用于蓄電池） 

 

電極式液位傳感器由鉛棒電極及相關(guān)電路組成，主要用于檢測蓄電池內(nèi)的電解液液位(液量)。當蓄電池內(nèi)的電解液液位符合規(guī)定值時，傳感器鉛棒的端部浸沒在電解液中，鉛棒上產(chǎn)生電動勢，三極管T1導通，此時A點的電位接近于零，三極管T1處于截止狀態(tài)，警告燈不亮。當蓄電池內(nèi)的電解液液位低于規(guī)定值時，電解液與傳感器鉛棒的端部分離，鉛棒不再浸沒在電解液中，鉛棒上不產(chǎn)生電動勢，三極管T1截止；此時A點的電位升高，三極管T2導通，警告燈點亮，告知蓄電池中電解液液量不足，應予加添。

 

四、電容式液位傳感器  （用于散熱水箱）

 

 

康明斯散熱水箱低液位報警停機裝置包括：柴油發(fā)電機組部分、低液位傳感器、自動化控制屏部分；在散熱水箱上部的上水室安裝低液位傳感器，散熱水箱一側(cè)連接發(fā)動機，發(fā)動機一端連接發(fā)電機，發(fā)電機上部為自動化控制屏。

 

1、工作原理

 

電容液位傳感器是把液位轉(zhuǎn)換成電容的變化，然后再用測量電容的方法求知液位，它是根據(jù)圓柱形電容器原理工作的。電容式傳感器的取樣部件是分別涂有絕緣漆的兩金屬同心圓柱，它們作為電容的內(nèi)、外兩電極。其中R1，R2分別為外電極內(nèi)徑和內(nèi)電極外徑，ε0、εr分別為空氣和被測液體的介電常數(shù)，L為兩極板相互重疊部分的長度，h為液位高度。如果在圓柱形電容器的中間有液體存在，則有可見，如果圓柱形電容傳感器內(nèi)的液位高度h發(fā)生變化，電容式液位傳感器兩極間總的介電常數(shù)隨之變化，傳感器的電容值也發(fā)生了變化，測量此時的電容值就可以推算出物質(zhì)的液位高度。由上式可以看出，液位的高度h與電容值之間是線性關(guān)系，電容式液位傳感器的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值。常見的電容傳感器測量電路有變壓器電橋式、運算放大器式及脈沖寬度式等。這類傳感器適用于液體液面的連續(xù)測量與位式測量，用于位式測量的電容液面計宜采用垂直安裝型，用于連續(xù)測量的電容液面計宜采用水平安裝型。由于水的介電常數(shù)遠大于空氣，因此當電容傳感器浸人水中時，其電容量將明顯增大，利用這一特點可實現(xiàn)水位的測量。將傳感器電容與電阻組成RC振蕩電路，電容增大時，電路阻抗降低，流過的電流增大，取出相應的電流變化即可確定水位的高低。

 

電容式液位傳感器工作原理圖

 

 

2、康明斯液位傳感器的工作過程

 

康明斯柴油發(fā)電機水位傳感器通常為電容式。該水位器裝于發(fā)電機組水箱上部，它有1個插入水中的探頭，1個工作指示燈和3個接線端，分別是接地端、電源端、控制信號輸出端。當發(fā)電機組正常起動后，主控板為其提供24V的工作電壓，此電壓經(jīng)二極管后分兩路，一路為繼電器供電，另一路經(jīng)1000電阻為運放ICLM258供電。

 

電容式液位傳感器尺寸接線圖

 

（1）當散熱水箱中的液位超過低液位傳感器的安裝位置時，低液位傳感器中的開關(guān)量觸點斷開，不向柴油發(fā)電機組自動化智能控制器發(fā)出信號。

（2）如果散熱水箱中的液位低于低液位傳感器的安裝位置時，低液位傳感器中的開關(guān)量觸點閉合，向柴油發(fā)電機組自動化智能控制器發(fā)出信號，柴油發(fā)電機組自動化智能控制器接受到信號后，經(jīng)過程序控制，先發(fā)出低液位聲光報警，經(jīng)過8s延時后，使柴油發(fā)電機供油繼電器停止工作，立即斷開柴油發(fā)電機電子調(diào)速器及柴油發(fā)電機供油電磁閥的電源，使柴油發(fā)電機執(zhí)行器斷電停止工作，柴油發(fā)電機馬上停機。

（3）根據(jù)低液位傳感器安裝高度，來確定散熱水箱液位的，當防凍液或者水低于低液位傳感器的安裝位置，低液位傳感器輸出開關(guān)量信號，使柴油發(fā)電機組的自動化智能控制器接受到信號，立即進行邏輯運算，先期發(fā)出報警信號，經(jīng)過一定時間延時后，使柴油發(fā)電機控制電源中斷，確保柴油發(fā)電機的故障停機。

 

 

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