РЕГУЛЯТОР-СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

Регулятор-сигнализатор уровня
Полезная модель относится к области измерения уровня жидких и сыпучргх материалов и предназначена, в частности, для автоматического измерения и регулировки уровня воды в очистных сооружениях станций аэрации и канализационньгх насосных станций.
Известны двухпозиционные датчики-реле уровня жвдкости поплавкового типа, которые при использовании в стационарных условиях могут фиксировать отдельно или верхний или нижний ее уровень ( см., например, ТУ 25-02-1175-76, датчики-реле ДРУ-1ПМ и ДРУ-1ПМ-1, выпускаемые с 1976 года). Однако использовать датчики такого типа в емкостях очистных сооружений аэрашюнных станций не представляется возможным в силу того, что крупные предметы (бревна, покрышки, бочки и т.д.), находящиеся в очищаемой воде, легко могут их повредить и тем самым вывести из строя всю систему контроля за заполнением и опорожнением рабочих емкостей.
Известны также ультразвуковые сигнализаторы уровня жидкости, позволяющие контролировать в одном технологическом проеме два ее уровня на наличие или отсутствие, содержащие один или два акустических датчика и вторичный преобразователь, (см., например, ТУ 311-00227465.040-99, УЗС-107,-108; УЗС от207 до 210). Использование датчиков подобного типа на очистных сооружениях аэрационных станций не обеспечивает надежное фиксирование заданных уровней, поскольку технологические проемы часто засоряются механическими включениями, находящимися в очищаемой воде, что приводит к нарушению технологии и даже вькоду из строя системы очистки.
Известны также электронные регуляторы-сигнализаторы уровня, основанные на принципе преобразования электрического сопротивления между электродом и контуром заземления в электрический сигнал при достижении электрода поверхностью жидкости, (см., например. Электронный регулятор-сигнализатор уровня ЭРСУ-3, проспект НПЦ БелСистемТехнологии. Эти приборы используются в системе очистки сточных вод на Курьяновской станции аэрации г. Москвы). Регуляторы-сигнализаторы уровня ЭРСУ
,„„...--.,.,1(«-S
G OIF 23/24
содержат источник питания, состоящий из трансформатора и выпрямителя, к выходам которого подключены электронный ключ и усилитель постоянного тока. На верхнем и нижнем зфовнях в емкости для очистки воды расположены электродные датчики, подключенные ко входам электронного ключа, выход которого подсоединен ко второму входу усилителя постоянного тока. Электродные датчики через воду подключены к дополнительной обмотке трансформатора источника питания. К выходу усилителя постоянного тока подключены пускатели электродвигателей насосов.
При касании воды электрода верхнего зфовня выключаются насосы напорных трубопроводов, опорожняющих резервуар. При снижении уровня воды до размыкания ее с электродом нижнего уровня происходит отключение электронного ключа и автоматически выключаются насосы напорных трубопроводов, откачивающих воду из резервуара.
Однако конструктивные особенности блоков ЭРСУ-3 не позволяют полностью обесцечить надежное автоматическое регулирование работы технологического оборудования по следующим причинам.
Так из-за перепадов сетевого напряжения (в пределах 170-250 вольт) происходят ложные срабатывания блоков ЭРСУ. Ложные срабатывания блоков происходят также из-за того, что на их входных цепях появляются помехи и наводки, величина которых может составлять от 1 до 170 вольт. Эти наводки возникают вследствие включения и отключения электродвигателей технологического оборудования, так как все питающие кабели, цепь питания, входные цепи от датчиков блоков ЭРСУ проложены в одном канале. Блокировка верхнего и нижнего уровня производится с помощью механического контакта электромагнитного реле, подключенного к выходу усилителя постоянного тока. Вследствие загрязнения контакта происходит периодическое включение и отключение мощных электродвигателей напорных трубопроводов. Все это приводит к нарушению работы системы автоматики.
Перечисленные недостатки приводят к несанкционированным включениям электродвигателей насосных агр егатов, имеющих больщую мощность (до 160 кВт.), и при включениях в отсутствии воды ведет к попаданию воздуха в центробежные насосы с последующим выходом из строя сальников, подшипников, обмоток электродвигателей и магнитных пускателей. Больщие перепады напряЛ(, 2
жения и тока приводят к превышению предельно допустимой мощности и отключению питающих вводов на электрической подстанции.
В конечном итоге происходит затопление фекальными водами канализационной насосной станпии и подвалов близлежащих зданий. Результатом такого затопления становится нарушение санитарных норм и экологии города, а также штрафные санкции за затопление находящихся в подвалах складов фирм.
Устранение указанных недостатков достигается тем, что электронный ключ регулятора-сигнализатора уровня выполнен в виде двух последовательно соединенных инвертирующих ключей, обратная связь между которыми осуществляется через устройство блокировки верхнего и нижнего ровня. Между электродными датчиками и вторым инвертирз ющим ключом введен фильтр. На выходе усилителя постоянного тока установлен светодиодный индикатор. Контур заземления системы автоматического регулирования уровня жидкости в контролируемой емкости соединен с минусовой клеммой выпрямителя, а источник питания подсоединен к каждому инвертирующему ключу.
Такое конструктивное выполнение регулятора-сигнализатора уровня токопроводящих жидкостей позволяет использовать при его работе принцип электронной защелки, и использовать в качестве активного сигнала уровня логический нуль ( момент касания жидкости электродов). Это избавляет устройство автоматического регулирования уровня жидкости от влияния помех и наводок по входным кабелям.
Кроме того, поскольку устройство состоит из двух логических микросхем и имеет минимальное количество радиодеталей, то это дополнительно снижает вероятность отказов в работе.
Полезная модель поясняется чертежом, где:
1- трансформатор;
2- выпрямитель;
3- первый инвертирующий ключ;
4- второй инвертирующий ключ;
5-усилитель постоянного тока;
6- фильтр;
10- электродный датчик нижнего уровня;
11- контур заземления.
Регулятор-сигнализатор уровня содержит источник питания, состоящий из трансформатора 1 и вьшрямителя 2, выходы которого соединены с последовательно установленными первым 3 и вторым 4 инвертирующими ключами. Между выходом второго инвертирующего ключа 4 и входом первого инвертирующего ключа 3 расположено устройство блокировки верхнего и нижнего уровня 7. Между установленными в контролируемой емкости ( на чертеже не показана) на верхнем и нр1жнем уровне электродными датчиками 9 и 10 и вторым инвертирз ощим ключом 4 включен фильтр 6. К выходу второго инвертирующего ключа 4 подсоединен усилитель постоянного тока 5, подключенный также к выпрямителю 2. На выходе усилителя постоянного тока 5 установлен светодиодный индикатор 8. Контур заземления 11 подключен к минусовой клемме выпрямителя 2 регулятора-сигнализатора уровня.. К выходу регулятора-сигнализатора уровня подключена автоматическая система управления включением и выключением электродвигателей насосов напорных трубопроводов и дрзтого технологического оборудования ( на чертеже не показаны ).
Устройство работает следующим образом.
При заполнении емкости очищаемая вода самотеком подается в резервуар до тех пор, пока она не коснется электродного датчика 9 верхнего уровня. При замыкании электродного датчика 9 верхнего уровня электрический сигнал логического нуля через фильтр 6 поступает на второй инвертирующий ключ 4 и далее через усилитель постоянного тока 5 на автоматическую систему з равления, которая включает электродвигатели напорных трубопроводов. Начинается процесс откачки очищаемой воды из резервуара.
При этом сигнал с датчика нижнего 10 и верхнего 9 уровней, находящихся в соприкосновении с водой, подается на устройство блокировки 7, включая блокировку верхнего и нижнего уровней и удерживая инвертирующие ключи 3 и 4 во включенном состоянии до тех пор, пока электродные датчики 9 и 10 не выйдут из соприкосновения с водой.
В процессе откачки резервуара электродный датчик верхнего уровня 9 выходит из соприкосновения с водой, но устройство блокировки 7 удерживает на датчике зфовень логического нуля, исключая тем самым ложные отключения схемы.
, i i /x///
По окончании откачки резервуара электродный датчик нижнего уровня 10 выходит из соприкосновения с водой. Сигнал логического нуля нижнего уровня на входе инвертирующего ключа 3 изменяется на сигнал логической единицы и отключает устройство блокировки 7. Инвертирующие ключи 3 и 4, а также усилитель постоянного тока 5 возвращаются в исходное состояние. При этом на датчике верхнего уровня 9 появляется сигнал логической единицы, что препятствует проникновению помех через соединительные кабели и препятствует ложным срабатываниям схемы при опорожненном резервуаре.
Насосные агрегаты отключаются и самотеком начинается наполнение резервуара очищаемой водой.
Включенный на выходе усилителя постоянного тока 5 светодиодный индикатор 8 обеспечивает наглядность работы устройства.
Подключение контура заземления 11 к минусовой клемме выпрямителя 2 позволяет использовать на втором инвертирующем ключе 4 в качестве активного сигнала логический нуль. Это позволяет обеспечить нормальную работу этого инвертирующего ключа и избавиться от больщей части помех при работе всей системы.
Фильтр 6, установленный между электродными датчиками 9 и 10 и вторым инвертирующим ключом 4 защищает последний от пробоя и других помех.
К2.(1(