双（两）台泵交替循环使⽤电路图
GKY2X是双台泵交替使⽤循环⼯作的设计⽅案，采⽤GKY液位传感器和仪表来控制两台⽔泵的⼿动、⾃动，具有液位显⽰、双台泵交替使⽤、应急时同时⾃动、⽔泵故障报警等功能。 现在的液位（⽔位）传感器种类很多，但使⽤寿命⼀般不超过三年，⽽且⼤部分不能于污⽔和热⽔。详细分析可参见本⽂附录“各类液位传感器检测原理和性能分析”。GKY液位（⽔位）传感器可以在污⽔、清⽔和温度不⾼的热⽔中使⽤。但在80、90度⾼温的热⽔中还是建议采⽤传统玻璃管液位计加装光电监控探头的⽅法⽐较好。为什么选择GKY液位传感器？是因为GKY 液位（⽔位）传感器是⽬前液位传感器市场上唯⼀⼀款敢于承诺三年内包换的液位传感器。 GKY2X⽔泵控制箱采⽤直接启动⽅式，具有液位显⽰，供⽔排⽔选择，⼿动，⾃动控制双台泵交替使⽤，应急时同时启动的功能。直接启动⼀般⽤于功率较⼩的⽔泵，如⼩于22KW。因为功率⼤的⽔泵，直接启动会对电⽹产⽣冲击波，影响周围的⽤电同时对电机也会造成伤害，影响⽔泵寿命。所以功率较⼤的⽔泵可以通过软启⽅式或变频⽅式启动。GKY2X具体设计⽅案如下：
1、GKY2X控制箱⼀般配上限、中间、下限3个GKY液位传感器，如果需要配更多，则在其后标注传感器数量就可以了。如需要配4个传感器，则在其后增加标注“-4T”。如果不标传感器数量则默认为3个传感器。
2、该控制箱具有排⽔或供⽔选择功能。选择排⽔型则⾼液位启动，低液位停泵。选择供⽔型则低液位启动，⾼液位停泵。
3、该控制箱具有⽔泵故障报警功能。控制箱热继电器的常开触点接⼊GKY仪表，当⽔泵电流过⼤，触点吸合，仪表发出声光报警。这时应断开电源，排除故障，再按下热继电器复位按钮即可。
4、GKY液位传感器适⽤于污⽔、清⽔和70°C以下的热⽔。如果要⽤于控制⾼温热⽔，则需采⽤传统玻璃管液位计加装光电监控探头的⽅式，在其后加标“-BLR”。
5、双台泵交替使⽤是指这次⾃动启动⼀台泵，下次⾃动启动另⼀台泵，交替使⽤。这样可以均衡负载，防⽌⼀台泵长期不⽤⽽锈死。以排⽔型为例，在⽔位⾼于中间传感器时启动⼀台泵，低于下限时停⽌，循环使⽤。应急时同时⾃动是指当⽔位⾼于上限时双台泵同时启动。
6、如果需要配通讯接⼝的仪表，则在其后加标传感器数量和“TR”。⽐如，3个传感器加标“-3TR”，4个传感器加标“-4TR”等。这类控制箱的仪表⽀持MODBUS通信协议，具有RS485接⼝。每台仪表具有唯⼀的地址标识，上位机根据地址发查询指令，该仪表可以返回⽔泵控制
箱的运⾏状态和液位信息。例如地址为ox81的仪表，上位机发送数据0x810x030x000x200x000x01给仪表，仪表会返回运⾏状态和液位信息，如液位的⾼度、⽔泵的运⾏状态、是否有故障等等，具体可
以参考相应仪表协议说明书。如果该控制箱配DTU 远程控制单元，则可以将信号上传⽹络，可以通过⼿机直接控制⽔泵的开关。
7、GKY2X 液位控制箱设计原理图
该设计原理图同时适⽤于GKY2X-3TR 、GKY2X-BLR ，具体如下图：
附录、各类液位传感器检测原理和性能分析
液位控制/⽔位控制的核⼼在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使⽤寿命。液位控制显⽰仪表做得好坏，可以起到景上添花的作⽤，可以增加很多功能，但并不是决定液位控制系统寿命的核⼼。⽬前⼤部分液位传感器在清⽔中使⽤寿命最长。⼀般⼀年多，好⼀点的两年，⼀般不超过三年，差的仅⼏个⽉。在热⽔中绝⼤部分液位传感器不能使⽤，在污⽔中液位传感器的使⽤寿命会⼤打折扣。所以，现有的液位⾃动控制系统使⽤寿命⼀般就是⼀两年，这和现代微电⼦技术的发展形成鲜明对⽐。现代微电⼦技术如我们的冰箱彩电等使
*该液位控制系统可以配3-5个GKY 液位传感器，且只需要铺设2根BV2.5的远传导线到⽔箱、⽔井或⽔池边，传输距离可达⼗⼏公⾥。按摩靠背
⽤寿命⾄少都在七⼋年以上。下⾯我们对现有液位传感器技术，如电极式、光电式、GSK/UQK/GKY
、压⼒传感器、超声波传感器等的原理和性能分析⼀下。 ⼀、电极式液位控制/⽔位控制原理
电极式是最早的液位控制/⽔位控制⽅式，其控制原理很简单：因为⽔是导体，有⽔的时候两个电极间导电，交流接触器吸合。图1.1为电极式在⽔中控制原理⽰意图。但是电极在⽔中会分解⽽且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作⽤。所以电极式液位传感器在清⽔中使⽤也只有⼏个⽉的寿命，在污⽔和热⽔中均不能使⽤。电极式液位控制技术，简单便宜，但使⽤寿命较短。为了弥补电极式液位控制技术的缺陷，⼈们想办法将电极和⽔分离出来，于是出现了⼲簧管，形成了UQK和GSK两种液位控制技术。
⼆、UQK液位控制/⽔位控制原理
⼲簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以⼈们在浮球⾥放⼀块磁铁和上、下两个⼲簧管，通过导线将浮球固定于⽔池中，如图2.1。这就是UQK的液位控制/⽔位控制⽅式。当⽔池⽆⽔的时候，浮球下垂，磁铁在下限⼲簧管处，故下限⼲簧管吸合。当⽔池有⽔的时候如图2.2，浮球上翻，磁铁在上限⼲簧管处，故上限⼲簧管吸合。将⼲簧管触点串接交流接触器，就可以控制⽔
泵启动，见图2.3。这种⽅式依靠⽔的浮⼒使浮球上下翻转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时导线使⽤⼀段时间后，变得僵化发硬，翻转很不灵活。于是浮⼦翻转有时⾼⼀点，有时低⼀点，上下限位置很不准确。于是出现了定位准确的GSK⽅式。
三、GSK液位控制/⽔位控制原理
GSK也采⽤⼲簧管，它将⼲簧管固定在管壁内固定的位置。浮⼦随着浮⼒沿着管壁上下滑动，见图3.1。浮⼦内有磁铁，经过⼲簧管时，触点吸合。⼲簧管触点也是直接串接交流接触器，可以控制⽔泵启动，见图3.2。GSK上下限位置精确，但管壁不能有脏东西，安装不能倾斜（⼩于30°），否则会影响浮⼦的上下移动。⼲簧管使⽤的环境温度不能过⾼，管壁和浮⼦之间仅1mm左右的缝隙，很容易被脏东西卡住。所以GSK也不适⽤于污⽔和热⽔。
以上为传统的液位控制/⽔位控制⽅式，可直接接220V或380V交流电，属于强电产品。但是，直接使⽤强电，电极插在⽔中很不安全。⽽⼲簧管因⽔位波动，触点频繁吸合，使⽤寿命⼤幅降低。于是，出现了直接采⽤弱电的⼏种液位控制/⽔位控制⽅式。
四、压⼒传感器
压⼒式液位传感器利⽤液体压⼒来检测液位，它将压⼒模拟量通过量化转化为数字显⽰。其间的传输距离不能太远，最好在200⽶以内，且需要屏蔽线传输。因为存在量化、电流飘移
和传输⼲扰等影响，显⽰的液位⾼度和实际的液位⾼度往往存在较⼤的误差。如果⽤在密闭的管道系统中，这种误差对使⽤者并⽆⼤碍。⽐如显⽰5MPa，因为误差，实际并不是准确的5MPa。但客户⽆所谓，如果觉得压⼒过低，再调⾼⼀些就可以了。⾄于是不是准确的5MPa，没有多⼤关系。但要是⽤在敞开的容器，如⽔箱⽔池，这种误差就容易产⽣误动作。⽐如显⽰的液位⾼度为2.4⽶，实际上可能超过2.8⽶。所以在⽔箱或⽔池中使⽤这种传感器经常由于不准确⽽造成⾃动控制失灵，越⼩的⽔箱越容易失控。另外这种传感器不能在污⽔中使⽤，因为透⽔孔径很⼩，很容易被泥沙堵住。所以投⼊式压⼒传感器⼀般要求安装不能放在⽔池/⽔箱底部，因为常有泥沙堵住透⽔孔，可见其耐污性较差。压⼒传感器内部有电⼦元件，不能⼯作于较⾼的温度，所以也不适⽤于热⽔。
五、超声波液位计
超声波液位计在⼯业⾃动化中的应⽤越来越多。下⾯，我们分析⼀下超声波液位计的原理，看看使⽤超声波液位计时应注意哪些问题。超声波液位计是通过换能器表⾯震动推动空⽓产⽣超声波。超声波发出后换能器会有瞬间的静⽌，⽬的是为了接受返回的超声波。发出的超声波遇到⽔⾯反射回来再传
回到换能器，引起换能器表⾯震动，这就接收了超声波。这样⼀发⼀收，根据其时间差就可以计算出液位的⾼度了。所以超声波液位计的核⼼在于返回的波能够引起换能器表⾯的震动，接收到返回的超声波。我们可以设想⼀下，如果换能器表⾯覆盖⼀层油污，或者⼀个⽔滴，换能器还能接收到超声波吗？所以超声波液位计使⽤时⼀定要注意防潮、防污，不适⽤于污⽔池，或挥发性强的液体中。因为排污池的周围环境⼀般⽐较脏，⽔泵等很多设备的机油排放在周围，换能器表⾯很容易粘上⼀层油污。挥发性液体会产⽣雾⽓吸收超声波，削弱回波的强度。
涡轮分子泵根据以上的分析，我们把超声波液位计的使⽤注意事项总结⼀下：
第⼀，超声波液位计都存在盲区（⼀般为400mm），且安装时不能离容器壁太近（最好⼤于500mm）。⽐如，排污池⼀般都很⼩，⾥⾯⼜有⽔泵及管道，这些障碍物都会反射波，造成误判。
第⼆，超声波传感器检测的液⾯要求⽐较平稳，不能有太⼤的波动。⽽排污泵在排⽔时搅动⽔⾯，或者容器内有搅拌机时都会造成较⼤的波动，影响检测的准确度。氟塑料离心泵结构图
第三，雾⽓会吸收超声波，影响检测。有些排污池会排放⼀些热⽔，产⽣⼀些⽔蒸⽓，造成误判断。所以超声波液位计也不适⽤于挥发性强的液体中，如浓度较⾼的酸性、碱性液体。
第四，就是我们前⾯提到的，超声波液位计的换能器表⾯不能太脏，不能有⽔滴。
钨杆
所以超声波液位计也不适⽤于污⽔和热⽔，因为热⽔有⽔蒸汽。
四、光电式液位控制/⽔位控制原理
光电式液位控制/⽔位控制采⽤光反射原理：当传感器玻璃反射⾯有⽔时，如图4.1，发射光从反射⾯透射出去，不发⽣全反射。这时接收端检测不到光，输出很⼩的电流，说明有⽔。当传感器反射⾯⽆⽔时，如图4.2，发射的光在玻璃反射⾯回来，
发⽣全反射。这时接收端可以检测到光，输出毫安级的电流，说明⽆⽔。光电式传感器⼯作于12V直流电，属于弱电。毫安级电流传输损耗少，可以传很远的距离。但光电式液位传感器的反射玻璃⾯如果变脏或被脏东西挡住时，即使有⽔，光也会被反射回来，造成判断失误。另外，光电式液位传感器内部的光接收元件也不能⼯作于⾼温环境，所以光电式液位传感器不能⽤于污⽔和热⽔。合成氨变换工段
储值卡系统
五、GKY液位控制/⽔位控制原理
GKY结合传统浮⼦和光电式液位控制的传输特性。其⼀，GKY液位传感器利⽤液体浮⼒改变传感器⽅向，如图5.1。这⼀点类似传统浮⼦，传感器通过细软线固定在悬索的某⼀点，这样它可以随⽔位灵活上下翻转，检测这⼀点是否有⽔，检测位置精确。其⼆，密封在传感器内部的微电路可以在不同⽅向
下产⽣不同的电流（类似⼿机⾃动旋转屏幕），这⼀点类似光电式液位控制：有⽔时电流很⼩，⽆⽔时产⽣毫安级的电流。毫安级的电流传输衰耗少，传输距离可达⼏⼗公⾥。GKY液位传感器⼯作于12V安全电压，短路电流仅3mA，属于本安型电路。其检测⽅式和⽔质⽆关，所以可以⽤于清⽔、污⽔和70°C以下的热⽔中。该传感器只需两根普通传输线传输，接线简单，安装⽅便。
以上这些都是随着液位传感器的变化⽽产⽣的不同的液位控制/⽔位控制⽅式。液位传感器决定了它们使⽤的局限性，如电极式只能⽤于清⽔，⽽且使⽤过程中过⼀段时间需清理⼀下电极。如果⽤于污⽔很快就会吸附很多杂质⽽⽆法使⽤。GSK也不能⽤于污⽔，因为GSK浮⼦和管壁之间只有1-2mm的缝隙，很容易被脏东西堵住，造成浮⼦上下滑动不灵活。光电式也不能⽤于污⽔，因为玻璃反射⾯脏了就会出现误判断。压⼒传感器、超声波等都不能⼯作于较脏的环境。只有GKY可以在污⽔和清⽔中使⽤，是⽬前市场上唯⼀⼀款敢于承诺三年内包换液位传感器。
六、有关热⽔的⽔位控制
以上的液位传感器绝⼤部分不能⽤于热⽔。因为热⽔有⽔蒸汽，电极式、光电式、超声波都不能使⽤。因为环境温度较⾼，压⼒传感器、⼲簧管就不能使⽤。GKY液位传感器可以在70°C以下的热⽔中使⽤。所以热⽔的液位控制⼀直是⼀个难点，尤其是⾼温热⽔。⽬前，热⽔中⽔位控制主要采⽤磁翻
板⽅式。磁翻板是磁性浮球在钢管内，管外加装⼲簧管和标尺。浮球上下浮动，可以吸合管外的⼲簧管。但从实际使⽤效果来看，如果⽔温在70℃以下时，使⽤寿命还可以。⼀旦超过70℃甚⾄到90℃以上时，使⽤寿命就⼤打折扣了。因为磁性材料的磁性会随着温度的升⾼⽽衰减，到100℃时会下降到常温的70%。现在，介绍⼀种新的⾼温热⽔控制⽅式，就是采⽤传统玻璃管液位计外加光电监控探头来实现。光电监控探头就是在玻璃管外加装⼀红外发光管，发射红外线。另⼀⽅安装⼀红外接收管，接收红外线。在玻璃管内放⼀个浮⼦。当浮⼦经过红外探头时，遮住光路，就将液位信号发送出去。具体原理图如下：
如果是普通的⽔，在玻璃管内放⼀个普通的浮⼦就可以了。玻璃管外放置红外探头。当浮⼦经过探头时，遮住光路，转换器就将⽔位信号发送出去。
如果是热⽔，玻璃管最好采⽤⽯英管，它的硬度、透明度、耐酸性、耐⾼温性和耐磨性都要远⾼于玻璃管。液位计两端的拷克阀门也要采⽤可⽤于热⽔的不锈钢阀门。在⽯英管内放⼀个耐⾼温的浮⼦，热⽔浮⼦采⽤新兴的有机⾼分⼦材料制作，可以耐受150℃以上的⾼温。浮⼦随⽔位上下浮动。玻璃管外放置⼀发光电管，另⼀端接⼀根光纤，将光信号引出来。因为光接收管易受温度影响，所以必须⽤光纤引出光信号。当浮⼦经过时，遮住光路，转换器就将⽔位信号发送出去。这种⽅式光信号由光纤引出，电⼦元件不接触⾼温，因⽽使⽤寿命长。
综上所述，液位控制/⽔位控制技术都是围绕液位传感器发展起来的，虽然液位传感器是核⼼，但液位控制仪表也可以起到延长传感器使⽤寿命，增加许多辅助性功能的作⽤。例如可以增加液位显⽰、报警等基本功能。还增加⼀些复杂的控制功能，如双台泵交替使⽤。这个可以均衡负载，避免⼀台泵长期不使⽤⽽锈死的现象。还有RS485通讯接⼝，可以直接接⼊⽹络。还有循环⼯作控制功能，可以⽤于多台泵的控制。所以GKY仪表有通⽤的，还有⽤于2台泵、3台泵、4台泵等专⽤仪表，便于制作各种功能的⽔泵控制箱。
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