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[内容摘要] 目前，在北京地铁既有线路的给排水系统中,并存着三种液位控制方式。它们分别为浮球液位控制、压力传感器液位控制、超声波液位控制。这三种控制方式由于各有所长，所以分别适用于不同的工作环境中。本文将简要阐述三种控制方式的工作原理、适用场合、安装技术要求，并探讨总结在实际应用中如何通过技术改进抵抗监测干扰。
[关键词]: 地铁；液位控制；浮球；压力传感器；超声波
一、引言
在北京地铁早期运营线路的给排水系统中，污废水池的液位控制采用的是JYB-714液位继电器或浮球液位控制器。但是，随着1、2号线设备改造及新线建设中大量新型自动化设备的引进，压力传感器（投入式液位计）和超声波液位计得了到广泛应用，并实现了液位信号远程线性传输和液位数值实时在线监测。
本文在阐述三种控制方式的工作原理、适用场合、安装技术要求的基础上，针对在实际应用中出现的环境干扰因素，探讨、总结出若干项技术措施。
开关悬空吊在固定杆上，当液位上升触及开关时，球体在浮力的作用下发生倾斜，依靠水银的流动性和导电性使得开关断开或闭合，从而控制水泵启停或发出异常水位报警信号。
例如，在蓄水池中，吊装两个液位开关，分别用于控制水泵启动和停止；若还需异常水位报警功能，则需要装设更多的液位开关。
当连杆浮球液位开关与水泵控制箱配套使用时，开关输出与液面位置相对应的干簧接点信号，可控制水泵启停，从而保证液面在设计范围内浮动；若输出至报警回路，可用于异常液位报警。通常，液位开关接线盒防护等级应在IP65 以上。
正是基于以上所述结构特点，浮球易被水中较大颗粒或黏性污物卡阻，不能随液面顺利上浮或下沉，造成延误水泵启停。同时，在实际使用中发现，由于连杆底部材料抗腐蚀能力有限，易发生锈蚀，造成干簧管进水，导通电路，造成水泵误动作。因此，连杆浮球液位开关宜装设于浊度较低且pH值呈中性的水池内。
液位开关的安装位置宜远离入水口，以尽量减小由于跌水或水流冲击造成的开关误动作。若水池内有搅拌设备或液体波动剧烈，如开关附近安装有潜水泵，则可加装防波管。
传感器迎液面（正压腔）受到的压力由如下公式表达：
Ρ＝ρ×g×H＋Po，其中：
P：传感器迎液面受到的绝对压强；ρ：被测液体密度；g：当地重力加速度；Po：当地大气压强； H：传感器投入液体的深度而在传感器的背液面（负压腔），受到的当地大气压强Po，以抵消传感器迎液面的 Po ，使传感器测得的压力为ρ×g×H。显然，通过测取压强P，可以得到压力传感器所处的液位深度。
由于压力传感器在工作时必须与被测液体接触，所以为了减轻水体对传感器的锈蚀，当前在北京地铁既有线路中，压力传感器多安装于局部排水泵贮水池，车站及区间废水泵贮水池，以及洞口排雨泵贮水池。这些水池中水质浊度较低且pH值适中。
与浮球液位控制器相比，压力传感器最大的优势在于其通过液位变送器可以输出4～20mA模拟量，通过预先设定的程序换算，可以实现液位的实时在线监测；同时，还可以根据实际需要，集成其它传感器（例如温度传感器），实现复合监测。
为确保监测数值稳定，应尽可能使压力传感器置于静止的水体中，所以在安装时应尽量远离水池入水口，避免传感器直接受到水流的冲击而不断摆动，影响测量精度。如果现场条件不允许，可以将传感器固定在竖直安装且内径为45mm至50mm的不锈钢穿孔花管内，水流通过孔洞漫入花管，管内外液位持平；如果打孔时选择在水流冲击的背面，可以获得更好效果。当然，在水池入
在水池底部，经常会沉积一层污泥，并且随着时间延长，沉积物厚度不断增加。因此，宜在测量传感器底部距池底之间保留50mm距离，以免池底沉积物堵塞传压孔。对于安装于穿孔花管内的传感器，可在钢管打孔时预留出距离，即仅在距管下端头50mm以上的位置打孔。
在实践中，我们发现尽管传感器与池底间留有距离，但随着使用时间的延长，仍会有小颗粒伴随水流颤动进入传压孔并将其阻塞，或小颗粒进入传压孔后大量聚集在正压腔内，从而压迫内部感应膜片，使水位监测数值失准。经过试验效果比较，最终的解决方案是在传感器上套一个橡胶薄膜，并在薄膜内充水。原因是如果膜内为空气，而空气密度远小于水，相对而言空气是可压缩介质，而水是不可压缩介质，测量数值将偏小达100mm左右。
参数设定的第二步就是在液位显示器上将电流值与实际水深建立关系，例如：将4mA定义为水面达到的下限值，将20mA定义为水面允许上升的高度（图1）。
[关键词]: 地铁；液位控制；浮球；压力传感器；超声波
一、引言
在北京地铁早期运营线路的给排水系统中，污废水池的液位控制采用的是JYB-714液位继电器或浮球液位控制器。但是，随着1、2号线设备改造及新线建设中大量新型自动化设备的引进，压力传感器（投入式液位计）和超声波液位计得了到广泛应用，并实现了液位信号远程线性传输和液位数值实时在线监测。
本文在阐述三种控制方式的工作原理、适用场合、安装技术要求的基础上，针对在实际应用中出现的环境干扰因素，探讨、总结出若干项技术措施。
二、浮球液位控制器
目前在北京地铁给排水系统中，总共采用两种浮球液位控制器。一种是球形水银液位开关，主要应用于车站小型局部排水泵贮水池的起停泵控制；另一种是连杆浮球液位开关，主要安装在冷却塔蓄水池内，用于高、低水位报警。(一)球形水银液位开关
开关外壳由具有一定抗腐蚀能力的不锈钢或塑料材质制成，形状为球体或椭球体，表面光滑，不易附着污物，可在含有较高浊度的废水或粪便污水中使用。其内部装设水银开关，水银开关接于软质电缆上，通过调整电缆长度，达到相应目标水位。开关悬空吊在固定杆上，当液位上升触及开关时，球体在浮力的作用下发生倾斜，依靠水银的流动性和导电性使得开关断开或闭合，从而控制水泵启停或发出异常水位报警信号。
例如，在蓄水池中，吊装两个液位开关，分别用于控制水泵启动和停止；若还需异常水位报警功能，则需要装设更多的液位开关。
(二)连杆浮球液位开关
连杆浮球液位开关是一种安全可靠、使用方便、结构简单的液位控制器，与球形水银液位开关相比，其优势在于一支开关即可实现多点控制。但是，其液位控制原理与前者具有相似之处。在密封的非磁性金属管或塑胶管内根据使用需要设置一点或多点磁簧开关，再将内部装有环形磁铁的浮球套在连杆上，并固定在对应杆内磁簧开关的位置上，使浮球在一定范围内上下浮动。利用浮球内的磁铁吸引磁簧开关的闭合或打开，从而引发开关动作，输出通断信号。当连杆浮球液位开关与水泵控制箱配套使用时，开关输出与液面位置相对应的干簧接点信号，可控制水泵启停，从而保证液面在设计范围内浮动；若输出至报警回路，可用于异常液位报警。通常，液位开关接线盒防护等级应在IP65 以上。
正是基于以上所述结构特点，浮球易被水中较大颗粒或黏性污物卡阻，不能随液面顺利上浮或下沉，造成延误水泵启停。同时，在实际使用中发现，由于连杆底部材料抗腐蚀能力有限，易发生锈蚀，造成干簧管进水，导通电路，造成水泵误动作。因此，连杆浮球液位开关宜装设于浊度较低且pH值呈中性的水池内。
液位开关的安装位置宜远离入水口，以尽量减小由于跌水或水流冲击造成的开关误动作。若水池内有搅拌设备或液体波动剧烈，如开关附近安装有潜水泵，则可加装防波管。
三、压力传感器（投入式液位计）
(一)工作原理
压力传感器（投入式液位计）也被称作静压液位变送器。顾名思义，其工作原理是将传感器投入被测液体，液体介质的静压力直接作用于传感膜片，静压力的大小与传感器所处的液体深度成正比，静压力使测量膜片产生位移，导致膜片的电阻值发生变化，液位变送器将这一变化进行检测、放大并转换为4～20mA DC信号进行输出。传感器迎液面（正压腔）受到的压力由如下公式表达：
Ρ＝ρ×g×H＋Po，其中：
P：传感器迎液面受到的绝对压强；ρ：被测液体密度；g：当地重力加速度；Po：当地大气压强； H：传感器投入液体的深度而在传感器的背液面（负压腔），受到的当地大气压强Po，以抵消传感器迎液面的 Po ，使传感器测得的压力为ρ×g×H。显然，通过测取压强P，可以得到压力传感器所处的液位深度。
由于压力传感器在工作时必须与被测液体接触，所以为了减轻水体对传感器的锈蚀，当前在北京地铁既有线路中，压力传感器多安装于局部排水泵贮水池，车站及区间废水泵贮水池，以及洞口排雨泵贮水池。这些水池中水质浊度较低且pH值适中。
与浮球液位控制器相比，压力传感器最大的优势在于其通过液位变送器可以输出4～20mA模拟量，通过预先设定的程序换算，可以实现液位的实时在线监测；同时，还可以根据实际需要，集成其它传感器（例如温度传感器），实现复合监测。
(二)安装方法与技巧
在北京地铁房山线的给排水系统中，大量采用了压力传感器液位控制技术。通过不断摸索，我们总结出了一套经过实践检验行之有效的安装方法和技巧，并以此来抵抗由于水流冲击和水中泥沙对测量精度的干扰。为确保监测数值稳定，应尽可能使压力传感器置于静止的水体中，所以在安装时应尽量远离水池入水口，避免传感器直接受到水流的冲击而不断摆动，影响测量精度。如果现场条件不允许，可以将传感器固定在竖直安装且内径为45mm至50mm的不锈钢穿孔花管内，水流通过孔洞漫入花管，管内外液位持平；如果打孔时选择在水流冲击的背面，可以获得更好效果。当然，在水池入
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水口加装水流扩散装置，将大水流打散；或将引入管管口略微上翘，使水流分散地从上空扬下，也可降低水流对传感器的冲击力度。在水池底部，经常会沉积一层污泥，并且随着时间延长，沉积物厚度不断增加。因此，宜在测量传感器底部距池底之间保留50mm距离，以免池底沉积物堵塞传压孔。对于安装于穿孔花管内的传感器，可在钢管打孔时预留出距离，即仅在距管下端头50mm以上的位置打孔。
在实践中，我们发现尽管传感器与池底间留有距离，但随着使用时间的延长，仍会有小颗粒伴随水流颤动进入传压孔并将其阻塞，或小颗粒进入传压孔后大量聚集在正压腔内，从而压迫内部感应膜片，使水位监测数值失准。经过试验效果比较，最终的解决方案是在传感器上套一个橡胶薄膜，并在薄膜内充水。原因是如果膜内为空气，而空气密度远小于水，相对而言空气是可压缩介质，而水是不可压缩介质，测量数值将偏小达100mm左右。
(三)参数设定与调整
由于液位变送器是根据压力传感器的电阻变化值以4～20mA模拟量线性输出，所以参数设定的第一步就是用尺实地测量出各待定液位控制点。大多数贮水池为侧壁进水，根据经验，一般在传感器底部以上30mm～50mm处设为低水位报警点，在进水口下边缘以下50mm处设高水位报警点。在以上两个报警点之间从下至上依次设置停泵点、一号泵启泵点，二号泵启泵点（如果设置两台泵的话）。依照GB50015-2003_建筑给水排水设计规范(2009版)规定，污水泵每小时启动次数不宜超过6次，以此标准根据水泵排水流量以及池底面积确定水池的调节容积，进而确定启停泵水位。参数设定的第二步就是在液位显示器上将电流值与实际水深建立关系，例如：将4mA定义为水面达到的下限值，将20mA定义为水面允许上升的高度（图1）。