在一般的污水處理廠及泵站中，均設有潛水泵。 在潛水泵的控制系統設計中，為了簡便可靠，大多采用浮球液位開關控制進水泵的自動開停。 浮球液位開關是一種靠液體的浮力改變自身狀態來達到控制目的的設備。 它用一根電纜線連接，置于液面之上，內部裝有一個開關，當液位達到或降至某一高度時，浮球液位開關改變原來直立或傾斜的狀態，內部開關狀態隨之改變，開關信號傳至控制機構。 現鹽倉污水處理廠以及長安、周王廟等泵站的水泵自動控制方式即采用這種控制方法。
1浮球液位開關控制原理
現以我司為例介紹浮球開關的典型應用事例。 進水泵前的污水池設有 6 個浮球液位開關，分成2 組，信號送至可編程序邏輯控制器 (工業常用的一種能按一定順序完成自動控制功能的設備，以下簡稱PLC)。 浮球液位開關的位置如圖1 所示。
開泵的控制過程為：
當液位低于 1# 浮球液位開關時， 將發出低液位報警信號;
當液位高于 2# 浮球液位開關時，開 1 臺進水泵;
當液位高于 3# 浮球液位開關時，開 2 臺進水泵;
當液位高于 4# 浮球液位開關時，開 3 臺進水泵;
當液位高于 5# 浮球液位開關時，開 4 臺進水泵;
當液位高于 6# 浮球液位開關時，開 5 臺進水泵，并發出高液位報警信號。
為防止進水泵頻繁開停，關泵順序為：
當液位下降至 5# 浮球液位開關以下時， 關 1 臺進水泵(開 4 臺);
當液位下降至 4# 浮球液位開關以下時， 關 1 臺進水泵(開 3 臺);
當液位下降至 3# 浮球液位開關以下時， 關 1 臺進水泵(開 2 臺);
當液位下降至 2# 浮球液位開關以下時， 關 1 臺進水泵(開 1 臺);
當液位下降至 1# 浮球液位開關以下時， 進水泵全關，并發出低液位報警。
為避免1 臺泵重復啟動， 水泵將依次循環投入工作先開先停，先停先開。 當 1 臺水泵因故障停止工作時，另一臺水泵自動投入運行。 控制流程圖如圖2 所示。
但在實際使用中，為使浮球達到要求的高度和自由動作，要求一段長度的電纜。 電纜用支架固定在提升井內。 但在如此大容量的進水的開停沖擊及水流的帶動下，電纜線極易纏繞。加之長期多次重復動作、電纜老化等原因造成的電纜折斷、電纜外皮破裂等損壞問題，使控制受到影響，使進水泵的自動控制無法完成，自動控制形同虛設。 如果在設計中注意到這個問題，施工時將浮球的電纜綁在一根鋼管上，僅留一小段能自由運動的長度以避免纏繞。 但這樣其他問題仍無法徹底解決。 而且在實際運行中當浮球出現故障， 要解決和修復已出現的問題，只能等待停泵時進行。 不但影響生產且沉淀污泥產生的危害人體的有害氣體使工作危險性加大。 針對浮球開關的這些不足和局限， 如果采用超聲波液位計， 這些問題便可迎刃而解。
2超聲波液位計的使用
我公司各泵站的池壁上為監視水位而裝了1 個超聲波液位計，在5a 的正式運行中一直處于良好的狀態，且精度較高，維護、校驗也很方便。 為增進可靠度，也可以考慮再增加1 個超聲波液位計，以防因液位計的故障導致進水泵的誤操作。
(1)根據原設計思路和圖1 所示尺寸，可以將原 PLC 程序控制順序改為：
設 2 個液位計測量值為 X1、X2，儀表的精度為 0.2%，表頭至池底的高度為 8.7m，可能偏差 .034m，取為 0.04m。當 X1-X2〉0.04m 時，取消進水泵的自動控制功能。
開泵的順序為：(假設最多有 5 臺泵)
當液位上升至 2.90m 時，發出低液位報警;
當液位上升至 3.12m 時，開 1 臺泵;
當液位上升至 3.34m 時，開 2 臺泵;
當液位上升至 3.56m 時，開 3 臺泵;
當液位上升至 3.78m 時，開 4 臺泵;
當液位上升至 3.90 米時，開 5 臺泵，并發出高液位報警。停泵的順序為：
當液位下降至 3.78m 以下時，關 1 臺泵(開 4 臺);
當液位下降至 3.56m 以下時，關 1 臺泵(開 3 臺);
當液位下降至 3.34m 以下時，關 1 臺泵(開 2 臺);
當液位下降至 3.12m 以下時，關 1 臺泵(開 1 臺);
當液位下降至 2.90m 以下時，進水泵全關，并發出低液位報警;
每臺泵的開停順序同浮球液位開關。 具體流程見圖3。
(2)除上述方法外，也可以充分利用 PLC 的計算和判斷功能，用新的思路重新設計，使程序簡化。
根據原工藝設計， 最下部的浮球液位開關與池底高度為2.90m，每相鄰兩個的距離為 0.22m，液位上升時 ，將所測值減去最底浮球液位開關的高度除以 0.22m 后取整， 即為將要開啟的泵的臺數;液位下降時，將所測值減去最底浮球液位開關的高度除以 0.22m 后取整加一，即為將要開啟的泵的臺數。 液位高于 3.96m 時高液位報警，液位低于 2.90m 時低液位報警。新的流程如圖 4 所示。
3實現的可能性
在我公司各個控制點的實際應用中，可以根據實際需要，合理利用浮球液位開關以及
超聲波液位計 2 種控制方式。 在已設立 PLC 控制柜的生產現場，以超聲波液位計控制為主;但在尚未安裝 PLC 控制柜的生產現場，從經濟角度出發，暫時用浮球液位開關直接接在設備控制柜的自控接口上， 也可達到根據液位控制潛水泵起停的控制要求， 而且可以很方便地調節起停液位。 等整個管線基本正常運行后，再投入 PLC 自控系統。 由于 PLC 自控系統的可靠性較高，配合超聲波液位計對泵的開停時間、臺次進行科學合理的安排，避免人為失誤，增加了控制的可靠性、安全性和穩定性。
參考文獻
1 張華,趙文柱.熱工測量儀表 I S B N 7-5024-3992-7, 2006
2 鐘肇新,彭 侃. 可編程序控制器原理及應用 .廣州 ： 華南理工大學出版社,2003。
作者簡介：周海平(1972~)，浙江工業大學本科畢業，工程師，主要從事設備管理及自動化控制工作。