康明斯动力（深圳）有限公司

 

性能特点和作用说明

柴油发电机组液位传感器的类别和工作原理

 

摘要：柴油发电机液位传感器主要包括浮子一簧片开关式、可变电阻式、热敏电阻式、电极式液位和电容式传感器。可用于检测柴油发电机机油盘内的机油油位、柴油发电机散热器内的冷却液液位、燃油箱内的燃油油位。康明斯产品通常采用电容式传感器，因此，康明斯公司在本文中着重介绍了电容式液位传感器特点和工作原理。

 

柴油发电机在运转过程中，会产生大量的热量，这些热量需要通过防冻液或者水作为热载体，经过强冷却空气散热。那么存储防冻液或者水就需要一定容量的散热水箱。柴油发电机在运转过程中，由于各种原因，可能会导致防冻液或者水的缺失，这样就会影响散热效果，会使柴油发电机在运转的过程中产生高温，轻者造成活塞缸体等部件损坏，严重时会造成柴油发电机的报废。现有的柴油发电机散热水箱存在的问题是当发生缺水或者漏水无法发出声光报警停机信号；当缺水或者漏水严重时通过高水温报警停机，会造成事故的严重扩大。因此，康明斯公司提醒用户在选购柴油发电机组时，尽量要求经销商在设备中配备液位传感器，防止缺水现象的发生。

 

一、浮子式液位传感器（用于燃油箱）

浮子液位传感器以用于检测水箱液面高度，液面处于低位时进行报警。一般液位传感器常用的安装方式为螺纹竖直安装或螺纹侧装。

1、浮子一簧片开关式。

浮子一簧片开关式液位传感器，主要由内装簧片开关的树脂空心轴管和嵌有永久磁铁的环状浮子组成。簧片开关内有两片很薄的金属触点。当液位低于规定位置时，浮子及嵌人的永久磁铁下移，接近簧片开关，通过簧片开关的磁力线增多，两触点相互吸引而闭合，电路接通，警告灯点亮示警。当液位在规定位置时，浮子上移，没有磁力线穿过簧片开关，触点在自身弹力的作用下打开，仪表停止提示。该类型传感器通常用于冷却液液位、润滑油液位等的检测。

2、浮子一可变电阻式。

可变电阻式液位传感器是由内装滑动电阻的浮子本体及连接两者的浮子臂构成。传感器中的浮子可随液面上下移动，通过滑动臂在电阻上的滑动，从而改变电阻器的电阻值，并利用这一电阻值的变化控制回路中电流的大小，最终通过仪表显示出来或将信号传送至柴油发电机控制器。这种传感器大多与燃油表相配合，用于检测燃油箱中的燃油量(液位)。

 

浮子式液位传感器示意图

 

 

二、热敏电阻式液位传感器 （用于燃油箱）

 

主要由传感器本体和热敏电阻组成，多用来检测燃油箱中燃油的液位。其工作过程是，对热敏电阻施加电压，并在通电电流的作用下，其自身就会发热。当将热敏电阻浸没在燃油中时，由于散热快，温度不上升，电阻值较高；反之，当热敏电阻暴露在空气中时，由于散热慢，温度升高，使其电阻值减小。利用这一原理。将其连接在电路中，即可检测出燃油箱内燃油的液位，通常与液位警告灯相连接。

 

三、电极式液位传感器 （用于蓄电池） 

 

电极式液位传感器由铅棒电极及相关电路组成，主要用于检测蓄电池内的电解液液位(液量)。当蓄电池内的电解液液位符合规定值时，传感器铅棒的端部浸没在电解液中，铅棒上产生电动势，三极管T1导通，此时A点的电位接近于零，三极管T1处于截止状态，警告灯不亮。当蓄电池内的电解液液位低于规定值时，电解液与传感器铅棒的端部分离，铅棒不再浸没在电解液中，铅棒上不产生电动势，三极管T1截止；此时A点的电位升高，三极管T2导通，警告灯点亮，告知蓄电池中电解液液量不足，应予加添。

 

四、电容式液位传感器  （用于散热水箱）

 

 

康明斯散热水箱低液位报警停机装置包括：柴油发电机组部分、低液位传感器、自动化控制屏部分；在散热水箱上部的上水室安装低液位传感器，散热水箱一侧连接发动机，发动机一端连接发电机，发电机上部为自动化控制屏。

 

1、工作原理

 

电容液位传感器是把液位转换成电容的变化，然后再用测量电容的方法求知液位，它是根据圆柱形电容器原理工作的。电容式传感器的取样部件是分别涂有绝缘漆的两金属同心圆柱，它们作为电容的内、外两电极。其中R1，R2分别为外电极内径和内电极外径，ε0、εr分别为空气和被测液体的介电常数，L为两极板相互重叠部分的长度，h为液位高度。如果在圆柱形电容器的中间有液体存在，则有可见，如果圆柱形电容传感器内的液位高度h发生变化，电容式液位传感器两极间总的介电常数随之变化，传感器的电容值也发生了变化，测量此时的电容值就可以推算出物质的液位高度。由上式可以看出，液位的高度h与电容值之间是线性关系，电容式液位传感器的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值。常见的电容传感器测量电路有变压器电桥式、运算放大器式及脉冲宽度式等。这类传感器适用于液体液面的连续测量与位式测量，用于位式测量的电容液面计宜采用垂直安装型，用于连续测量的电容液面计宜采用水平安装型。由于水的介电常数远大于空气，因此当电容传感器浸人水中时，其电容量将明显增大，利用这一特点可实现水位的测量。将传感器电容与电阻组成RC振荡电路，电容增大时，电路阻抗降低，流过的电流增大，取出相应的电流变化即可确定水位的高低。

 

电容式液位传感器工作原理图

 

 

2、康明斯液位传感器的工作过程

 

康明斯柴油发电机水位传感器通常为电容式。该水位器装于发电机组水箱上部，它有1个插入水中的探头，1个工作指示灯和3个接线端，分别是接地端、电源端、控制信号输出端。当发电机组正常起动后，主控板为其提供24V的工作电压，此电压经二极管后分两路，一路为继电器供电，另一路经1000电阻为运放ICLM258供电。

 

电容式液位传感器尺寸接线图

 

（1）当散热水箱中的液位超过低液位传感器的安装位置时，低液位传感器中的开关量触点断开，不向柴油发电机组自动化智能控制器发出信号。

（2）如果散热水箱中的液位低于低液位传感器的安装位置时，低液位传感器中的开关量触点闭合，向柴油发电机组自动化智能控制器发出信号，柴油发电机组自动化智能控制器接受到信号后，经过程序控制，先发出低液位声光报警，经过8s延时后，使柴油发电机供油继电器停止工作，立即断开柴油发电机电子调速器及柴油发电机供油电磁阀的电源，使柴油发电机执行器断电停止工作，柴油发电机马上停机。

（3）根据低液位传感器安装高度，来确定散热水箱液位的，当防冻液或者水低于低液位传感器的安装位置，低液位传感器输出开关量信号，使柴油发电机组的自动化智能控制器接受到信号，立即进行逻辑运算，先期发出报警信号，经过一定时间延时后，使柴油发电机控制电源中断，确保柴油发电机的故障停机。

 

 

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