在一般的污水处理厂及泵站中，均设有潜水泵。 在潜水泵的控制系统设计中，为了简便可靠，大多采用浮球液位开关控制进水泵的自动开停。 浮球液位开关是一种靠液体的浮力改变自身状态来达到控制目的的设备。 它用一根电缆线连接，置于液面之上，内部装有一个开关，当液位达到或降至某一高度时，浮球液位开关改变原来直立或倾斜的状态，内部开关状态随之改变，开关信号传至控制机构。 现盐仓污水处理厂以及长安、周王庙等泵站的水泵自动控制方式即采用这种控制方法。
1浮球液位开关控制原理
现以我司为例介绍浮球开关的典型应用事例。 进水泵前的污水池设有 6 个浮球液位开关，分成2 组，信号送至可编程序逻辑控制器 (工业常用的一种能按一定顺序完成自动控制功能的设备，以下简称PLC)。 浮球液位开关的位置如图1 所示。
开泵的控制过程为：
当液位低于 1# 浮球液位开关时， 将发出低液位报警信号;
当液位高于 2# 浮球液位开关时，开 1 台进水泵;
当液位高于 3# 浮球液位开关时，开 2 台进水泵;
当液位高于 4# 浮球液位开关时，开 3 台进水泵;
当液位高于 5# 浮球液位开关时，开 4 台进水泵;
当液位高于 6# 浮球液位开关时，开 5 台进水泵，并发出高液位报警信号。
为防止进水泵频繁开停，关泵顺序为：
当液位下降至 5# 浮球液位开关以下时， 关 1 台进水泵(开 4 台);
当液位下降至 4# 浮球液位开关以下时， 关 1 台进水泵(开 3 台);
当液位下降至 3# 浮球液位开关以下时， 关 1 台进水泵(开 2 台);
当液位下降至 2# 浮球液位开关以下时， 关 1 台进水泵(开 1 台);
当液位下降至 1# 浮球液位开关以下时， 进水泵全关，并发出低液位报警。
为避免1 台泵重复启动， 水泵将依次循环投入工作先开先停，先停先开。 当 1 台水泵因故障停止工作时，另一台水泵自动投入运行。 控制流程图如图2 所示。
但在实际使用中，为使浮球达到要求的高度和自由动作，要求一段长度的电缆。 电缆用支架固定在提升井内。 但在如此大容量的进水的开停冲击及水流的带动下，电缆线极易缠绕。加之长期多次重复动作、电缆老化等原因造成的电缆折断、电缆外皮破裂等损坏问题，使控制受到影响，使进水泵的自动控制无法完成，自动控制形同虚设。 如果在设计中注意到这个问题，施工时将浮球的电缆绑在一根钢管上，仅留一小段能自由运动的长度以避免缠绕。 但这样其他问题仍无法彻底解决。 而且在实际运行中当浮球出现故障， 要解决和修复已出现的问题，只能等待停泵时进行。 不但影响生产且沉淀污泥产生的危害人体的有害气体使工作危险性加大。 针对浮球开关的这些不足和局限， 如果采用超声波液位计， 这些问题便可迎刃而解。
2超声波液位计的使用
我公司各泵站的池壁上为监视水位而装了1 个超声波液位计，在5a 的正式运行中一直处于良好的状态，且精度较高，维护、校验也很方便。 为增进可靠度，也可以考虑再增加1 个超声波液位计，以防因液位计的故障导致进水泵的误操作。
(1)根据原设计思路和图1 所示尺寸，可以将原 PLC 程序控制顺序改为：
设 2 个液位计测量值为 X1、X2，仪表的精度为 0.2%，表头至池底的高度为 8.7m，可能偏差 .034m，取为 0.04m。当 X1-X2〉0.04m 时，取消进水泵的自动控制功能。
开泵的顺序为：(假设最多有 5 台泵)
当液位上升至 2.90m 时，发出低液位报警;
当液位上升至 3.12m 时，开 1 台泵;
当液位上升至 3.34m 时，开 2 台泵;
当液位上升至 3.56m 时，开 3 台泵;
当液位上升至 3.78m 时，开 4 台泵;
当液位上升至 3.90 米时，开 5 台泵，并发出高液位报警。停泵的顺序为：
当液位下降至 3.78m 以下时，关 1 台泵(开 4 台);
当液位下降至 3.56m 以下时，关 1 台泵(开 3 台);
当液位下降至 3.34m 以下时，关 1 台泵(开 2 台);
当液位下降至 3.12m 以下时，关 1 台泵(开 1 台);
当液位下降至 2.90m 以下时，进水泵全关，并发出低液位报警;
每台泵的开停顺序同浮球液位开关。 具体流程见图3。
(2)除上述方法外，也可以充分利用 PLC 的计算和判断功能，用新的思路重新设计，使程序简化。
根据原工艺设计， 最下部的浮球液位开关与池底高度为2.90m，每相邻两个的距离为 0.22m，液位上升时 ，将所测值减去最底浮球液位开关的高度除以 0.22m 后取整， 即为将要开启的泵的台数;液位下降时，将所测值减去最底浮球液位开关的高度除以 0.22m 后取整加一，即为将要开启的泵的台数。 液位高于 3.96m 时高液位报警，液位低于 2.90m 时低液位报警。新的流程如图 4 所示。
3实现的可能性
在我公司各个控制点的实际应用中，可以根据实际需要，合理利用浮球液位开关以及
超声波液位计 2 种控制方式。 在已设立 PLC 控制柜的生产现场，以超声波液位计控制为主;但在尚未安装 PLC 控制柜的生产现场，从经济角度出发，暂时用浮球液位开关直接接在设备控制柜的自控接口上， 也可达到根据液位控制潜水泵起停的控制要求， 而且可以很方便地调节起停液位。 等整个管线基本正常运行后，再投入 PLC 自控系统。 由于 PLC 自控系统的可靠性较高，配合超声波液位计对泵的开停时间、台次进行科学合理的安排，避免人为失误，增加了控制的可靠性、安全性和稳定性。
参考文献
1 张华,赵文柱.热工测量仪表 I S B N 7-5024-3992-7, 2006
2 钟肇新,彭 侃. 可编程序控制器原理及应用 .广州 ： 华南理工大学出版社,2003。
作者简介：周海平(1972~)，浙江工业大学本科毕业，工程师，主要从事设备管理及自动化控制工作。