CN115479651A - 液位检测装置和液位检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种液位检测装置和液位检测系统。所述液位检测装置包括：固定导杆、位置检测组件、浮动组件和漏水检测组件，位置检测组件设置在固定导杆内部，位置检测组件包括至少一个磁簧开关，位置检测组件用于输出位置信号，浮动组件包括至少一个浮球，每一浮球内部均设置有磁铁，每一浮球均贯穿设置于固定导杆上，漏水检测组件包括至少一个漏水检测开关，每一漏水检测开关对应设置于浮球内部，漏水检测组件用于输出漏水信号。通过在浮球内部设置漏水检测开关，当浮球出现破损并漏水时，漏水检测开关即会产生漏水信号，液位检测系统在接收到漏水信号后，可以向用户示警，提醒用户及时进行维修，减少浮球漏水对液位检测结果准确性的影响。

Description

液位检测装置和液位检测系统

技术领域

本申请涉及液位检测技术领域，特别是涉及一种液位检测装置和液位检测系统。

背景技术

换流阀冷却系统是直流输电工程中换流阀的核心辅助设备，内冷水在换流阀内加热升温后，进入室外冷却塔内的换热盘管，喷淋水泵从室外地下水池抽水均匀喷洒到冷却塔的换热盘管表面，喷淋水吸热后形成水蒸气并通过冷却塔风扇排至大气，换热盘管内的内冷水通过冷却降温后，由循环水泵再送至换流阀，以此完成冷却循环过程。

换流阀冷却系统的冷却塔在运行时，需要通过喷淋水不断进行蒸发换热，为了保证冷却塔中喷淋水系统的正常运行，通常会在室外设置一个起缓冲作用的喷淋水池，喷淋水池中配置有液位检测装置用于检测水位，以辅助控制工业水泵进行自动补水。

传统技术中的液位检测装置通过浮球来检测液位的高低，但浮球在使用过程中容易产生破碎，导致漏水，从而影响液位检测结果的准确性。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够检测浮球是否漏水的液位检测装置和液位检测系统。

第一方面，本申请提供了一种液位检测装置，包括：固定导杆、位置检测组件、浮动组件和漏水检测组件，所述位置检测组件设置在所述固定导杆内部，所述位置检测组件包括至少一个磁簧开关，所述位置检测组件用于输出位置信号，所述浮动组件包括至少一个浮球，每一所述浮球内部均设置有磁铁，每一所述浮球均贯穿设置于所述固定导杆上，所述漏水检测组件包括至少一个漏水检测开关，每一所述漏水检测开关对应设置于所述浮球内部，所述漏水检测组件用于输出漏水信号。

上述液位检测装置通过在浮球内部设置漏水检测开关，当浮球出现破损并漏水时，漏水检测开关即会产生漏水信号，液位检测系统在接收到漏水信号后，可以向用户示警，提醒用户及时进行维修，减少浮球漏水对液位检测结果准确性的影响。

在其中一个实施例中，液位检测装置还包括：卡顿检测组件，所述卡顿检测组件包括至少一个压力传感器，每一所述压力传感器设置在所述浮球表面，所述卡顿检测组件用于输出卡顿信号。

在其中一个实施例中，液位检测装置还包括：防波管，所述防波管表面设置有至少一个过水孔，所述防波管围绕所述固定导杆设置。

在其中一个实施例中，每一所述过水孔上覆盖设置有过滤网。

在其中一个实施例中，液位检测装置还包括：限位组件，所述限位组件包括至少一个限位块，每一所述限位块固定设置在所述固定导杆上，所述限位块用于阻碍所述浮球的移动。

在其中一个实施例中，所述位置检测组件包括：高液位磁簧开关和低液位磁簧开关，所述浮动组件包括：高液位浮球和低液位浮球，所述限位组件包括：高液位限位块和低液位限位块。

第二方面，本申请还提供了一种液位检测系统，包括：上述第一方面实施例中的液位检测装置、信号隔离控制器和可编程逻辑控制器，所述液位检测装置用于输出位置信号和漏水信号；所述信号隔离控制器连接所述液位检测装置，所述信号隔离控制器的采样输入端用于接收位置信号和漏水信号，所述信号隔离控制器用于通过继电器将所述位置信号转换为降压位置信号，所述信号隔离控制器用于通过继电器将所述漏水信号转换为降压漏水信号；所述可编程逻辑控制器连接所述信号隔离控制器，所述可编程逻辑控制器用于根据所述降压位置信号生成水位报警信号，所述可编程逻辑控制器用于根据所述降压漏水信号生成漏水报警信号。

上述液位检测系统通过液位检测装置获取位置信号，并通过信号隔离控制器将位置信号转换为降压位置信号，可编程逻辑控制器再根据降压位置信号生成水位报警信号，水位报警信号用于提醒用户当前水位状况。且信号隔离控制器可以将液位检测装置与可编程逻辑控制器进行电气隔离，当液位检测装置发生短路或接地故障时，不会对可编程逻辑控制器产生影响。

在其中一个实施例中，所述信号隔离控制器还包括：故障检测模块，所述故障检测模块用于检测所述位置信号的电流大小，并根据所述电流大小输出故障信号。

在其中一个实施例中，所述故障检测模块包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述磁簧开关并联，所述第二电阻与所述磁簧开关串联。

在其中一个实施例中，所述信号隔离控制器的采样输入端还用于接收卡顿信号，所述信号隔离控制器用于通过继电器将所述卡顿信号转换为降压卡顿信号，所述可编程逻辑控制器用于根据所述降压卡顿信号生成卡顿报警信号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中液位检测装置的结构示意图；

图2为一个实施例中防波管的结构示意图；

图3为另一个实施例中液位检测装置的结构示意图；

图4为一个实施例中液位检测系统的结构框图；

图5为一个实施例中信号隔离控制器的示意图；

图6为一个实施例中可编程逻辑控制器报警的示意图。

附图标记说明：

固定导杆110、位置检测组件120、浮动组件130、漏水检测组件140、防波管150、限位组件160、过滤网151、高液位浮球131、低液位浮球132、高液位限位块161、低液位限位块162、液位检测装置100、信号隔离控制器200、可编程逻辑控制器300。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种液位检测装置，包括：固定导杆110、位置检测组件120、浮动组件130和漏水检测组件140，位置检测组件120设置在固定导杆110内部，位置检测组件120包括至少一个磁簧开关，位置检测组件120用于输出位置信号，浮动组件130包括至少一个浮球，每一浮球内部均设置有磁铁，每一浮球均贯穿设置于固定导杆110上，漏水检测组件140包括至少一个漏水检测开关，每一漏水检测开关对应设置于浮球内部，漏水检测组件140用于输出漏水信号。

具体的，固定导杆110设置为空心的管状结构，其需要浸入水中的一端为封闭结构，另一端与固定座连接。由于固定导杆110内部需要设置磁簧开关，磁簧开关需要根据磁场的变化来进行开闭，因此固定导杆110需要为非导磁材料，例如非导磁不锈钢或合成树脂等。

位置检测组件120由设置在固定导杆110内部的至少一个磁簧开关组成，磁簧开关通常由两片磁簧片构成，两片磁簧片呈重叠状态，但中间间隔有空隙，外界磁场会使两片磁簧片接触，从而生成对应的位置信号。浮动组件130中的浮球贯穿设置于固定导杆110上，浮球可以随着水位的变化，沿着固定导杆110的轴向移动，当移动到磁簧开关附近时，浮球内部的磁铁会向磁簧开关施加磁场，从而使磁簧开关闭合，发出位置信号。磁簧开关的数量可以根据检测的需要任意设置。例如，仅设置一个磁簧开关用于检测水位是否偏低或偏高；或者设置两个磁簧开关，用于检测水位偏高和偏低；或者按照一定的间隔排列设置多个磁簧开关，用于检测当前水位高低。

浮动组件130由至少一个浮球组成，当设置为多个浮球时，可以通过限位部件将不同浮球的移动位置限制在固定导杆110的不同区段，每一个浮球仅能在固定的区段移动。浮球设置为空心结构，内部设置有磁铁和漏水检测开关，漏水检测开关可以通过防水电缆输出漏水信号。在一些其他实施例中，浮球内部也可以通过设置无线通信装置，以无线通信的方式来传输漏水信号。

漏水检测组件140由至少一个漏水检测开关组成，漏水检测开关的数量与浮球的数量相同，每一浮球内部均设置有漏水检测开关。漏水检测开关可以为接触式检测或非接触式检测。接触式检测是基于液体导电的原理，利用电极检测是否有水浸入，然后利用传感器转换成干触点输出，通常设置为常开状态，当检测到水时漏水检测开关会闭合；非接触式检测是利用光在不同介质截面的折射与反射原理进行检测，通过设置LED和光电接收器，当漏水检测开关置于空气中时，绝大部分LED光子被光电接收器接收，当漏水检测开关浸入水中时，光电接收器接收的光子即会减少，从而检测是否有水浸入。

上述液位检测装置通过在浮球内部设置漏水检测开关，当浮球出现破损并漏水时，漏水检测开关即会产生漏水信号，液位检测系统在接收到漏水信号后，可以向用户示警，提醒用户及时进行维修，减少浮球漏水对液位检测结果准确性的影响。

在一个实施例中，液位检测装置还包括：卡顿检测组件(图中未示出)，卡顿检测组件包括至少一个压力传感器，每一压力传感器设置在浮球表面，卡顿检测组件用于输出卡顿信号。

具体的，浮球在日常使用过程中，会经常与固定导杆110摩擦，由于水池中存在杂质，因此浮球在移动过程中与导杆的摩擦力会增大，浮球在固定导杆110上移动时，会产生卡顿，导致浮球无法及时上浮或下落。通过在浮球表面设置压力传感器，由于浮球在空气中和水中所受到的压力不同，因此通过压力传感器可以检测出浮球是否浸入水中。例如，可以在浮球的表面设置压力传感器用于分别检测浮球上表面和下表面的压力，以此检测上表面或下表面是否置于水中。当浮球未产生卡顿时，浮球下表面浸入水中，浮球上表面暴露在空气中；当浮球上表面和下表面均浸入水中时，说明浮球在水位上升时发生卡顿；当浮球上表面和下表面均置于空气中时，说明浮球在水位下降时发生了卡顿。在一些其他实施例中，也可以仅在浮球下表面设置压力传感器，通过与正常的预设阈值进行比较，可以检测出浮球的下表面的压力是否正常，从而判断浮球是否卡顿。通过设置卡顿检测组件来检测浮球的卡顿情况，可以判断出液位检测装置当前得到的位置信号是否可信，且便于用户及时发现并处理卡顿故障。

在一个实施例中，如图2所示，液位检测装置还包括：防波管150，防波管150表面设置有至少一个过水孔，防波管150围绕固定导杆110设置。为了防止大体积的异物卡住浮球，在固定导杆110周围设置一个防波管150，防波管150上可以设置数量不等的过水孔，用于使水流通过并阻挡异物。

在一个实施例中，每一过水孔上覆盖设置有过滤网151。参照图2，本实施例中，防波管150设置为正四棱柱状，在防波管150的侧面上开有多个方形的过水孔，每一过水孔上均设置有一个过滤网151，过滤网151的孔径可以为2毫米。通过设置过滤网151，在过滤网151上附着大量杂物的情况下，可以仅拆卸下过滤网151来进行清洗，便于用户清洗防波管150。

在一个实施例中，还包括：限位组件160，限位组件160包括至少一个限位块，每一限位块固定设置在固定导杆110上，限位块用于阻碍浮球的移动。具体的，在仅设置一个浮球的情况下，可以在固定导杆110的最末端设置一个限位块，防止浮球从固定导杆110上脱落。当设置多个浮球的情况下，可以在每两个浮球之间设置一个限位块，用于将不同浮球的移动位置限制在固定导杆110的不同区段，使每一个浮球仅能在固定的区段移动，从而完成使用多个浮球对水位的检测。

在一个实施例中，如图3所示，位置检测组件120包括：高液位磁簧开关和低液位磁簧开关(图中未示出)，浮动组件130包括：高液位浮球131和低液位浮球132，限位组件160包括：高液位限位块161和低液位限位块162。本实施例中，分别设置两个磁簧开关、两个浮球和两个限位块。高液位磁簧开关设置在固定导杆110内部的靠近高液位限位块161的位置，当水位推动高液位浮球131上升至接近高液位磁簧开关时，浮球内的磁铁即会使高液位磁簧开关闭合，位置检测组件120即会输出对应的位置信号，此时提醒用户水位过高，浮球在接触高液位限位块161后停止移动。在水位过高的情况下，低液位浮球132由于低液位限位块162的阻挡，将完全浸没在水中，此时，无需考虑低液位浮球132是否卡顿，低液位浮球132内的压力传感器可以不工作。低液位磁簧开关设置在固定导杆110的末端位置，当水位过低时，位置检测组件120即会输出低液位的位置信号，此时高液位浮球131在低液位限位块162的阻挡下，会完全暴露在空气中，此时即无需考虑高液位浮球131是否卡顿，高液位浮球131内的压力传感器可以不工作。

在一个实施例中，如图4所示，本申请还提出了一种液位检测系统，包括：上述实施例中的液位检测装置100、信号隔离控制器200和可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)300，液位检测装置100用于输出位置信号和漏水信号；信号隔离控制器200连接液位检测装置100，信号隔离控制器200的采样输入端用于接收位置信号和漏水信号，信号隔离控制器200用于通过继电器将位置信号转换为降压位置信号，信号隔离控制器200用于通过继电器将漏水信号转换为降压漏水信号；可编程逻辑控制器300连接信号隔离控制器200，可编程逻辑控制器300用于根据降压位置信号生成水位报警信号，可编程逻辑控制器300用于根据降压漏水信号生成漏水报警信号。

具体的，液位检测装置100中的磁簧开关和漏水检测开关的无源接点可以通过防水电缆连接至信号隔离控制器200。下面以磁簧开关为例进行说明，磁簧开关与信号隔离控制器200中继电器的线圈串联，共同在220V电压的作用下工作，继电器的触点连接至可编程逻辑控制器300，可编程逻辑控制器300用于对继电器的触点进行DI(数字开关量输入)采样。当磁簧开关闭合时，继电器的线圈中即会产生电流，从而使继电器的触点闭合，可编程逻辑控制器300通过DI采样后，即可得到降压位置信号。通过设置信号隔离控制器200，实现了磁簧开关输出的位置信号和接入可编程逻辑控制器300中的降压位置信号的隔离，避免因磁簧开关发生短路或接地故障时，对可编程逻辑控制器300产生不良影响。同样的，在本实施例中，漏水检测开关也可以采用相同的信号传输方式，以对漏水信号和降压漏水信号进行隔离。

可编程逻辑控制器300通过内部设置的可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的装置。当可编程逻辑控制器300接收到降压位置信号后，根据接收的降压位置信号所代表的当前水位与预设水位进行比较，在当前水位超出预设水位限制的情况下发出水位报警信号。水位报警信号可以直接输入蜂鸣器中，使蜂鸣器发出报警音，从而提示用户查看水位。同样的，对降压漏水信号生成的漏水报警信号也可以采用相同的处理方式，以使蜂鸣器发出报警音。在一些其他实施例中，报警信号也可以通过输入指示灯中的方式来进行报警提示。

在一个实施例中，信号隔离控制器200还包括：故障检测模块，故障检测模块用于检测位置信号的电流大小，并根据电流大小输出故障信号。故障检测模块通过检测位置信号的电流大小，可以判断出磁簧开关是否正常闭合，当用户对液位检测装置100进行检修时，无需将液位检测装置100拆开，仅需要通过检测位置信号的电流大小，即可判断磁簧开关的闭合是否正常，大大减少了检修的工作量。

在一个实施例中，如图5所示，故障检测模块包括：第一电阻和第二电阻，第一电阻与磁簧开关并联，第二电阻与磁簧开关串联。具体的，图5中的LS为磁簧开关，第一电阻、第二电阻和故障检测回路共同组成故障检测模块。磁簧开关的两端并联有第一电阻，然后再与第二电阻串联。在信号隔离控制器200向磁簧开关施加直流电压U的情况下，当DI采样回路采集到的信号有效时，故障检测回路检测到的电流大小为U/R2；当磁簧开关未动作时，故障检测回路检测到的电流大小为U/(R1+R2)。当检测到的电流大小不属于这两种电流大小的误差范围时，即可判断当前的磁簧开关出现故障。

在一个实施例中，信号隔离控制器200的采样输入端还用于接收卡顿信号，信号隔离控制器200用于通过继电器将卡顿信号转换为降压卡顿信号，可编程逻辑控制器300用于根据降压卡顿信号生成卡顿报警信号。具体的，本实施例中，卡顿检测组件中压力传感器得到的卡顿信号，也可以采用信号隔离控制器200进行转换，从而得到降压卡顿信号，可编程逻辑控制器300根据内置的控制指令，根据降压卡顿信号判断浮球是否产生卡顿，从而输出对应的卡顿报警信号。

参照图6，为一实施例中，可编程逻辑控制器300进行报警的示意图。图6中的LS为磁簧开关，LD为漏水检测开关，PT为压力传感器。可编程逻辑控制器300通过DI采样，分别采集得到降压位置信号和降压漏水信号，并分别对应进行液位高低报警和浮球漏水报警，可编程逻辑控制器300通过AI(模拟输入)采样，得到电流大小为4至20mA的降压卡顿信号，并进行浮球卡涩报警。通过获取液位检测装置100检测得到的不同种类的信号，并分别生成对应的报警信号，用户在使用时不仅可以检测出当前的水位高低，而且可以检测出漏水和卡顿的异常情况，从而及时对液位检测装置100进行检修，提高液位检测装置100得到的检测结果的准确性。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液位检测装置，其特征在于，包括：

固定导杆；

位置检测组件，所述位置检测组件设置在所述固定导杆内部，所述位置检测组件包括至少一个磁簧开关，所述位置检测组件用于输出位置信号；

浮动组件，所述浮动组件包括至少一个浮球，每一所述浮球内部均设置有磁铁，每一所述浮球均贯穿设置于所述固定导杆上；

漏水检测组件，所述漏水检测组件包括至少一个漏水检测开关，每一所述漏水检测开关对应设置于所述浮球内部，所述漏水检测组件用于输出漏水信号。

2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，还包括：卡顿检测组件，所述卡顿检测组件包括至少一个压力传感器，每一所述压力传感器设置在所述浮球表面，所述卡顿检测组件用于输出卡顿信号。

3.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，还包括：防波管，所述防波管表面设置有至少一个过水孔，所述防波管围绕所述固定导杆设置。

4.根据权利要求3所述的液位检测装置，其特征在于，每一所述过水孔上覆盖设置有过滤网。

5.根据权利要求1至4任一项所述的液位检测装置，其特征在于，还包括：限位组件，所述限位组件包括至少一个限位块，每一所述限位块固定设置在所述固定导杆上，所述限位块用于阻碍所述浮球的移动。

6.根据权利要求5所述的液位检测装置，其特征在于，所述位置检测组件包括：高液位磁簧开关和低液位磁簧开关，所述浮动组件包括：高液位浮球和低液位浮球，所述限位组件包括：高液位限位块和低液位限位块。

7.一种液位检测系统，其特征在于，包括：权利要求1至6任一项所述的液位检测装置，所述液位检测装置用于输出位置信号和漏水信号；

信号隔离控制器，所述信号隔离控制器连接所述液位检测装置，所述信号隔离控制器的采样输入端用于接收位置信号和漏水信号，所述信号隔离控制器用于通过继电器将所述位置信号转换为降压位置信号，所述信号隔离控制器用于通过继电器将所述漏水信号转换为降压漏水信号；

可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器连接所述信号隔离控制器，所述可编程逻辑控制器用于根据所述降压位置信号生成水位报警信号，所述可编程逻辑控制器用于根据所述降压漏水信号生成漏水报警信号。

8.根据权利要求7所述的液位检测系统，其特征在于，所述信号隔离控制器还包括：故障检测模块，所述故障检测模块用于检测所述位置信号的电流大小，并根据所述电流大小输出故障信号。

9.根据权利要求8所述的液位检测系统，其特征在于，所述故障检测模块包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述磁簧开关并联，所述第二电阻与所述磁簧开关串联。

10.根据权利要求7所述的液位检测系统，其特征在于，所述信号隔离控制器的采样输入端还用于接收卡顿信号，所述信号隔离控制器用于通过继电器将所述卡顿信号转换为降压卡顿信号，所述可编程逻辑控制器用于根据所述降压卡顿信号生成卡顿报警信号。

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