伟思水位计说明书

国家实用新型专利号： ZL 01217574.9 WFX-40型自收缆水位计 使用说明书 徐州市伟思信息系统工程研究所 二O O三年 WFX-40型自收缆水位计使用说明

1 特点

· 高分辨力

1.0cm、0.5cm二种可选。 · 高可靠性

传感器为浮子和绝对值型旋转编码器，所测数据只与测压管的水位变化有关，无温度、零点漂移。 · 传输、通信组网方便

在一条屏蔽双绞线上，可以连接32个或更多个具有RS485通信接口的大坝测压传感器、闸位传感器或库水位传感器，组成多点、多参数监测、监控系统。 · 经济性好

传感器加上通信接口、通信电缆的总成本低于其它系统，可靠性及使用寿命（光电传感器的寿命达10万小时）高于其它系统，其综合性能价格比最优。 2 组成及工作原理

根据用户的需求，我单位研制了全数字化的WFX-40型自收缆水位计，该系统由WFX型水位传感器、RS485通信接口、测控计算机等组成。

该系统的工作原理是：WFX-40型传感器以直径Φ45mm或Φ100mm的浮子感测水位管的水位变化；力矩自动平衡装置自动释放或提升测缆带动测轮驱动编码器旋转，输出对水位变化对应的全量型格雷码电信号。

WFX型水位传感器的输出码为格雷码（一种有纠错功能的格雷码），它可以通过标准译码程序转换成二进制码。传感器的测量缆为Φ0.5mm的包敷尼龙套的不锈钢索，可以在潮湿环境中长期工作。

水位传感器的力矩自动平衡装置是由贮线轮、卷扬轴、重锺、重锺悬吊钢缆、滑轮组等组成。力矩平衡装置的作用是产生一个自动平衡力拉直测量缆，并使浮子工作在正常吃水深度上。当测压管中的水位发生变化，浮子即可通过测量缆将这一微小变力传递给力矩平衡装置并驱动编码器测轮转动，输出与水位变化量相对应的编码数据。

本类型水位计可选装三种不同的输出方式与计算机联接使用：

（1）并联总线方式：传感器通过14-16芯屏蔽电缆分别与计算机联接；

（2）RS485串行总线联接方式：多个传感器通过一对屏蔽双绞线与计算机联接。 （3）采用模拟量4-20mA信号与计算机联接。

3 主要技术参数

3.1 传感器技术参数

水位（压力）变幅：0-10m；

浮子直径：Φ10cm；Φ4.5cm；Φ4cm

测压管直径：Φ15cm—Φ10cm；进水口面积应不大于管径面积的10%； 分辨力：1cm、0.5cm；

测量准确度：±2cm或0.2%×F·S 输出码：格雷码10～15bit；

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输出形式：触点开关（机械编码器）或OC门（光电编码器）； 电源电压：12V／24VDC； MTBF：≥16000小时；

环境温度：-10℃—80℃（工业级：-25℃—85℃）； 环境湿度：95%/40℃；

尺寸：255×150×285（10m量程）； 重量：6.4Kg。

3.2 RS485通信接口（选装）

传输速率：2400－19.2Kbps； 传输距离：1220mm。

3.3 4－20mA电流环模块（选装） 3.4 系统功能

· 定时唤醒传感器工作，使传感器工作于省电状态；睡眠状态≤0.1mA； · 巡测周期：1分钟――10分钟；

· 有测压管水位上下限设定报警，自动显示、记录各测点水位变化、显示浸润线。 3.5 系统防护接地要求

系统接地电阻<4Ω，仪器机壳及控制室安装可靠地线，联接电缆应穿入铁管埋入地下，并将屏蔽层接地。

3.6 系统可靠性

系统MTBF要求在试运行一年内按自动控制方式运行，传感器的MTBF≥16000小时，中心控制装置的MTBF应不小于7200小时。

4 WFX－40型自收缆水位计安装调试

WFX－40型自收缆水位计的安装原理图如图1所示，它是单浮子式水位仪传感器。它只有一个直径为Φ100mm（或Φ45mm）浮子，工作于直径Φ（150－100）mm的测压管中，测压管的制作和安装须符合如下条件：

井的内壁较光洁，无明显阻滞凸起物，测井井壁的残留凸起物不得阻碍浮子运动；测井的垂直度必须符合要求（倾斜度≤0.5度），或者当浮子沉于井底时，测缆上端不得触碰井口壁。

安装调试步骤如下：

4.1 制作安装传感器支承底座、防淋、防盗箱

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WEISERWEISER3

图1 WFX-D型水位传感器和支承座安装图

按图1的尺寸要求制作传感器支承底座，支承底座之下可用水泥板砌制矩形防护框架，并在仪器过线孔附近留有投放浮子的缺口。支承座距井口上缘的高度为180－200mm，以便于投放浮子，并使测缆垂直穿过支承座的过线孔，对准测井的中心。然后用4个地脚螺钉将仪器底板固定于支承座上。

安装仪器时，先松开仪器防护罩的紧固螺钉，轻轻取下防护罩。为方便包装运输，在仪器出厂之前，已将仪器的力矩平衡装置的平衡锤（重锤）用螺钉紧固于仪器底板上。做测缆牵引试验之前，应当用螺丝刀从底部将重锤固定螺钉拆除，使重锤能作上升运动。拆除工作完成后，应当用胶带堵上孔洞，以防止潮气从孔洞进入仪器。仪器安装调试完毕应罩上防护罩，并应从安全和防护考虑制作必要的防淋、防盗保护箱。

4.2 传感器试验

按照传感器输出插座接线图要求，给传感器和显示器通电，用手转动编码器的测轮，并观察显示器显示值，应能连续显示自“0”显示到最大量程的全部编码数据。 4.3 引出测缆，连接浮子悬吊螺钉。

用手压住测缆，防止测缆从贮线槽中脱出，然后除去固定测缆用的胶带及软塞，将测缆的引出端按图1所示穿过悬浮压线轮缝隙引向测轮的“V”型凹槽，按逆时针方向绕经测轮V形槽后，垂直向下，再穿过仪器底板过线和安装底板的过线孔，然后与浮子盖相连接。连接方法如图2所示。

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图 2

上述步骤完成后，可用手沿顺时针方向转动贮线轮，直至将浮子悬吊螺钉拉至过线孔处为止。然后锁紧贮线轮的两个顶丝。 4.4 测缆牵引试验

用手捏住测量缆，以（40－60）cm/min的速度沿垂直方向拉动测缆运动，使悬吊螺钉进入测井，拉出长度约为2－3米长，边拉边观察测缆是否有阻滞或松脱现象，如无松脱现象即属正常。当牵引测缆运动时，测轮、贮线轮、卷扬轴均会随同旋转，并将重锤提升至一定高度。然后再以（40－60）cm/min的速度慢慢放松测缆，此时～～测轮作顺时针方向旋转、贮线轮作逆时针方向旋转，慢慢将测缆收回贮线轮，直至将悬吊螺钉收回原位，不应有运动阻滞或测缆松脱现象。

如发现有运动阻滞或测缆松脱现象，应调整悬浮压线轮的位置，使测缆运动时，既无阻滞，又不松脱。

注意：作测缆牵引试验时，勿松开手中的测缆（或浮子盖），导致贮线轮高速旋转，使测缆脱离贮线轮。

4.5 投放浮子，对水位

4.5.1 实测测井的水位值H0

可使用带有重锤和音响装置的刻度尺或其它有效的方法测定测井的实际水位值（Hx），并作记录。 4.5.2 投放浮子

a 按照图1所示的要求及测压管埋深和最大水位变幅计算测缆最大长度。绕线轮中的测缆应能满足最低水位的测量要求（订货时，用户须提供测缆长度要求）。

b 松动锁紧贮线轮轴套的两个顶丝，并锁紧测轮轴套与编码器转轴的顶丝，使贮线轮可以绕重锤卷扬轴自由旋转，并按图3方法将浮子盖、密封胶垫与浮子连接，并且用手托住浮子，或者用手指捏住贮线轮不使浮子下沉。

c 将测量缆连同浮子投入测压水位管中，沿顺时针方向慢慢转动贮线轮，直至浮子抵达图1所示Hmax水位高度线。此时浮子的行程为H0。

d 在浮子大致悬垂于最高水位线高度Hmax时，锁紧固定贮线轮的两个锁紧螺钉，然后慢慢释放贮线轮，使浮子以60cm/min的速度逐渐下沉，直至浮子浮于水面平衡位置时，浮子即会自动停止下沉，此时，浮子工作于图1所示Hx高度的 “工作区”位置。在浮子下沉的过程中，重锤钢缆将逐步缠绕于贮线轮的卷扬轴上，并将重锤提升，当浮子不在下沉时，重锤将会稳定在某一高度上。

注意：投放浮子时，不可使浮子处于自由落体状态，否则会因浮子下降过快撞击测井或者产生脱缆现象；投放浮子时，如果有阻塞现象，应沿逆时针方向用手慢慢将浮子提出井口，并对井的内壁进行清理，然后，再重新投放浮子。

图 3

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4.5.3 对水位

给传感器及显示器通电，并按照图1所示，松动测轮轴套的锁紧顶丝。然后用手缓慢旋转编码器主轴（顺时针旋转时读数增加，逆时针旋转时读数减少），直至显示器读数与实际水位高度H0的数值相同时为止，然后锁紧测轮的项丝。对水位即告完成。 4.6 安装防潮气风幕机

在冬季井口喷出潮湿雾状气体的情况下，为保护仪器，可在传感器底板下面安装防潮气风幕机，风幕机吹出干燥的空气，可以隔离井口喷出的潮气，保护仪器。风幕机为单独直流（或交流）电源供电，不使用仪器蓄电瓶供电。 4.7 安装仪器外壳

按照图1所示，先将仪器机芯用紧固螺钉安装于仪器底座上，再安装仪器上防护罩，即可投入正常使用。

5 使用维护注意事项

5.1 仪器投入使用之后，应在安装支承板与测压管井口之间加装防护网罩，防止无关人员向井口中填塞异物或随意拉动测缆，影响仪器工作。

5.2 使用中，请勿将测缆打结或弯曲，严禁弄断测缆，否则仪器不能正常工作。

5.3 在非工作状态下和工作状态下都禁止高速旋转贮线轮和测轮，否则可能损坏仪器。

5.4 仪器投入使用时，应将外壳及防护罩可靠接地，电源线和信号线应从地下管道走线至机房。如无地下管道，应架设金属管，从管中走线，并将金属管接地，以防雷击，损坏仪器。

5.5 定期打开仪器防护罩，检查仪器工作状态，并清理尘埃异物。冬季时，如发现测缆通道或测轮、贮线轮有凝结冰，应及时清除。 6 故障及维修

6.1 脱缆的处理

由于安装调试不慎或其它原因导致测缆从测轮及贮线轮中脱出时，应按如下步骤处理： a 将脱出的测缆轻轻取出，防止测缆弯折；

b 按照安装图1所示，正对贮线轮方向，使贮线轮相对静止，用手将测缆按顺时针方向绕于贮线槽中，直至余下约30～50cm长；

c 将余下的30～50cm测缆的引出端从悬浮压轮和贮线槽中间穿过，绕经测轮的“V”型凹槽，再从滚动压轮和“V”形凹槽的中间穿出，引向过线轮，然后与浮子悬吊螺钉固定即可。 6.2 测量精度超差或者仪器灵敏度失准

出现此类现象的原因，多是因为对水位不准或因外界因素使测缆沿测轮的“V”形凹槽滑动所致，也可能因仪器轴承被污导致摩擦阻力加大所致。排除故障方法是，重新对水位，并清洗仪器轴承，并充浠润滑油（缝纫机轴），即可排出故障。 6.3 显示器出错

问题原因多为引线断线、或因雷击导致电子元件损坏所致。此类故障应由专业人员分析排除。 6.4 无显示

此类故障多为电源线或地线开路或连接插头接触不良所致。此类故障应由专业人员排除。 注意！

检修仪器时，请勿随意打开拆解编码器。如判断为编码器故障，请及时与厂方联系。 7 订货信息

测点数、测井埋深、测井直径、水位动态变化范围、组网方式、线缆长度、计算机型号、操作台及软件配置、分辨力要求、测量精度要求。

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电输出接线图

徐州市伟思信息系统工程研究所 电话：0516-83859755、83859628 地址：徐州市解放南路185号 传真：0516-838597555

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