周思逸

摘要：文中主要先簡(jiǎn)述了傳感器的定義，主要特點(diǎn)和分類，再列舉分析了傳感器在取水泵站的應(yīng)用，最后談到了傳感器性能要求和日常保養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：溫度傳感器;液位傳感器;熱電阻;超聲波

圖分類號(hào)：TV674

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）02-0129-02

0引言

長(zhǎng)江，原水廠隸屬于上海城投原水有限公司，是上海最先取用長(zhǎng)江水源的原水廠，位于上海市寶山區(qū)羅涇鎮(zhèn)，負(fù)責(zé)管理上海市主要水源地之一“陳行水庫”?，F(xiàn)長(zhǎng)江原水廠包含兩座取水泵房、兩座輸水泵房、一座增壓泵房。現(xiàn)如今全球逐步進(jìn)入智能化時(shí)代，我廠緊跟時(shí)代步伐，不斷發(fā)展創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全面自動(dòng)化，努力建設(shè)屬于自己的物聯(lián)網(wǎng)。

1傳感器的定義

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7665-2005對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”?！泵舾性?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺埽ɑ蚍Q響應(yīng)）被測(cè)量的部分;轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺埽ɑ蝽憫?yīng)）的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

2傳感器的主要特點(diǎn)和分類

傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，成為了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

目前對(duì)傳感器還沒有一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下二種：

（1）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、氣體成份等傳感器。

（2）按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、熱電偶等傳感器。

3傳感器在取水泵站的應(yīng)用

3.1溫度傳感器

溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。在取水泵站，主要用于電機(jī)的上導(dǎo)、下導(dǎo)、推力軸承，三相定子等溫度的測(cè)量，能夠及時(shí)了解到設(shè)備的運(yùn)行溫度情況;同時(shí)還運(yùn)用于循環(huán)水池，監(jiān)測(cè)其溫度，確保循環(huán)水水溫的正常;測(cè)量變壓器溫度時(shí)使用的測(cè)溫儀也算一個(gè)。

溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器和IC溫度傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按照傳感器材料及電子元件特性可分為熱電阻和熱電偶兩類，取水泵站主要使用前者。熱電阻是中低溫區(qū)（-200～800°C）最常用的一種溫度檢測(cè)器[2]。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。熱電阻大部分都由純金屬材料制成，應(yīng)用最多的是鉑和銅。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。

現(xiàn)在的取水泵站就用Pt100鉑熱電阻對(duì)電機(jī)各部件溫度進(jìn)行測(cè)量。Pt100的阻值跟溫度的變化成正比，當(dāng)Pt100溫度為0°C時(shí)它的阻值為100歐姆，在100°C時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt0[1+a（t-t0）];式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值;Rt0為溫度t0（通常t0=0°C）時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值;a為溫度系數(shù)。我們將鉑熱電阻與電機(jī)上所需測(cè)量的各部件相互接觸，用導(dǎo)線引出到接線端子，再從接線端子連接到PLC模塊進(jìn)行處理，由于這之間存在一定的距離，熱電阻的引線勢(shì)必會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)有較大的影響。為此我們采用三線制接法，即在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，實(shí)現(xiàn)電阻引出a、b、c三個(gè)接線端子，這樣由b導(dǎo)線引入的測(cè)量導(dǎo)線本身的電阻，可以由c導(dǎo)線來補(bǔ)償，使引線電阻的誤差影響減小很多。

3.2液位傳感器

液位傳感器是一種測(cè)量液位的壓力傳感器，它主要分為兩類。一類為接觸式，包括單法蘭靜壓/雙法蘭差壓液位傳感器，浮球式液位傳感器，投入式液位傳感器等。第二類為非接觸式，包括超聲波液位傳感器，雷達(dá)液位傳感器等。在取水泵站，主要運(yùn)用到了投入式液位傳感器和超聲波液位傳感器。前者主要出現(xiàn)在水庫、清水池、循環(huán)水池、污水坑，后者則出現(xiàn)在長(zhǎng)江、前池、小水廠，保證了能及時(shí)了解到液位情況，進(jìn)行相應(yīng)的操作。

投入式液位傳感器，基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，取水泵站液位探頭主要使用的是陶瓷電容膜片。工作原理：當(dāng)液位傳感器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為：P=g·H+Po;式中，P為傳感器迎液面所受壓力;ρ為被測(cè)液體密度;g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Po為液面上大氣壓;H為傳感器投入液體的深度。同時(shí)，通過導(dǎo)氣細(xì)管將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po，使傳感器測(cè)得壓力為：ρ·g·H，那么通過測(cè)取壓力P，就可以得到液位深度。

超聲波液位傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，方向性好等特點(diǎn)。它主要由壓電晶片組成，這是它的核心，既可以發(fā)射超聲波，也可接收超聲波。構(gòu)成晶片的材料有很多種，晶片的大小也不盡相同，因此每個(gè)傳感器的性能也會(huì)不同，我們?cè)谑褂们氨仨毾攘私馄湫阅堋９ぷ髟恚撼暡ㄒ何粋鞲衅髟谖⑻幚砥鞯目刂啤?，發(fā)射和接收超聲波，并由超聲波在空中的傳播時(shí)間t來計(jì)算出傳感器與被測(cè)物體之間的距離s，由于聲波在空中傳播的速度c是一定的，則根據(jù)：s=ct/2可計(jì)算出s，又因?yàn)閭鞲衅髋c容器的底部距離H是一定的，可以得出被測(cè)物的液位h=H-s[3]。

3.3其它傳感器

上文主要談到了兩個(gè)比較常用的傳感器，其實(shí)還有許多其它傳感器也運(yùn)用在取水泵站的日常生產(chǎn)中。如：流量傳感器，計(jì)算進(jìn)入水庫的水流量;壓力傳感器，顯示出水管的瞬時(shí)壓力值;電壓、電流傳感器，反映設(shè)備的運(yùn)行狀況;水質(zhì)在線儀表的數(shù)據(jù)更新也離不開傳感器的幫助。當(dāng)然不得不提到的就是氯度傳感器，它時(shí)刻監(jiān)測(cè)著長(zhǎng)江、水庫各站點(diǎn)的氯化物濃度，應(yīng)對(duì)咸潮的侵襲，保證原水質(zhì)量。在今后，可能會(huì)有越來越多的傳感器出現(xiàn)在泵站，既是自動(dòng)化的改造需要，也是確保生產(chǎn)安全的有力武器。

4傳感器的性能要求和日常保養(yǎng)

無論何種傳感器，作為檢測(cè)系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，通常都必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠而又能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的性能。即轉(zhuǎn)換靈敏度要高，精度適當(dāng)，穩(wěn)定性高，適應(yīng)性和適用性強(qiáng)，且具有一定的過載能力。實(shí)際的傳感器往往很難滿足這些性能要求，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的目的、使用環(huán)境、被測(cè)對(duì)象狀況、精度要求等具體條件作全面綜合考慮。

為了使傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，使用壽命更加長(zhǎng)久，我們會(huì)定期做些必要的保養(yǎng)工作。如：①測(cè)溫元件Pt100：每年接線樁頭緊固，Pt100阻值測(cè)量。②液位儀表系統(tǒng)：每年對(duì)WELL72、BR62投入式液位儀、FMU超聲波液位儀結(jié)合基準(zhǔn)面高程測(cè)量，對(duì)液位儀安裝的標(biāo)高值進(jìn)行調(diào)整。③氯度傳感器：每年對(duì)氯度傳感器進(jìn)行標(biāo)定保養(yǎng)、安裝及維護(hù)。

5結(jié)束語

傳感器作為信息傳遞的主要途徑和手段在泵站生產(chǎn)運(yùn)行等方面起到了重要的作用，大大提高了生產(chǎn)安全和設(shè)備合理利用率。隨著我廠設(shè)備自動(dòng)化的不斷實(shí)施和改造，傳感器技術(shù)將顯得尤為至關(guān)重要，我們必須配備質(zhì)量?jī)?yōu)、性能好的傳感器，走精細(xì)化、可持續(xù)發(fā)展道路，不斷提升科技含量，用心織好物聯(lián)這一張網(wǎng)，用實(shí)際行動(dòng)為原水大發(fā)展努力奮斗。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T7665-2005傳感器通用術(shù)語[S].

[2]樊尚春.傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2016.

[3]GB/T4210-2001電工術(shù)語電子設(shè)備用機(jī)電元件[S].