性能特點和作用說明

柴油發電機組液位傳感器的類別和工作原理

 

摘要：柴油發電機液位傳感器主要包括浮子一簧片開關式、可變電阻式、熱敏電阻式、電極式液位和電容式傳感器。可用于檢測柴油發電機機油盤內的機油油位、柴油發電機散熱器內的冷卻液液位、燃油箱內的燃油油位。康明斯產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。

 

柴油發電機在運轉過程中，會產生大量的熱量，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。柴油發電機在運轉過程中，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，會使柴油發電機在運轉的過程中產生高溫，輕者造成活塞缸體等部件損壞，嚴重時會造成柴油發電機的報廢。現有的柴油發電機散熱水箱存在的問題是當發生缺水或者漏水無法發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電機組時，盡量要求經銷商在設備中配備液位傳感器，防止缺水現象的發生。

 

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裝。

1、浮子一簧片開關式。

浮子一簧片開關式液位傳感器，主要由內裝簧片開關的樹脂空心軸管和嵌有永久磁鐵的環狀浮子組成。簧片開關內有兩片很薄的金屬觸點。當液位低于規定位置時，浮子及嵌人的永久磁鐵下移，接近簧片開關，通過簧片開關的磁力線增多，兩觸點相互吸引而閉合，電路接通，警告燈點亮示警。當液位在規定位置時，浮子上移，沒有磁力線穿過簧片開關，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裝滑動電阻的浮子本體及連接兩者的浮子臂構成。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將信號傳送至柴油發電機控制器。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電路組成，主要用于檢測蓄電池內的電解液液位(液量)。當蓄電池內的電解液液位符合規定值時，傳感器鉛棒的端部浸沒在電解液中，鉛棒上產生電動勢，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，警告燈不亮。當蓄電池內的電解液液位低于規定值時，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，散熱水箱一側連接發動機，發動機一端連接發電機，發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、外兩電極。其中R1，R2分別為外電極內徑和內電極外徑，ε0、εr分別為空氣和被測液體的介電常數，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的液位高度h發生變化，電容式液位傳感器兩極間總的介電常數隨之變化，傳感器的電容值也發生了變化，測量此時的電容值就可以推算出物質的液位高度。由上式可以看出，液位的高度h與電容值之間是線性關系，電容式液位傳感器的靈敏度主要取決于兩種介電常數的差值。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，用于連續測量的電容液面計宜采用水平安裝型。由于水的介電常數遠大于空氣，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

 

康明斯柴油發電機水位傳感器通常為電容式。該水位器裝于發電機組水箱上部，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，此電壓經二極管后分兩路，一路為繼電器供電，另一路經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量觸點斷開，不向柴油發電機組自動化智能控制器發出信號。

（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量觸點閉合，向柴油發電機組自動化智能控制器發出信號，柴油發電機組自動化智能控制器接受到信號后，經過程序控制，先發出低液位聲光報警，經過8s延時后，使柴油發電機供油繼電器停止工作，立即斷開柴油發電機電子調速器及柴油發電機供油電磁閥的電源，使柴油發電機執行器斷電停止工作，柴油發電機馬上停機。

（3）根據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量信號，使柴油發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，先期發出報警信號，經過一定時間延時后，使柴油發電機控制電源中斷，確保柴油發電機的故障停機。

 

 

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