Контроль уровня жидкости
Контроль уровня жидкости осуществляется с помощью уровнемеров и сигнализаторов уровня. Уровнемеры применяются для непрерывного контроля и измерения уровня жидкостей хранящихся в различных емкостях, резервуарах. Уровнемеры для контроля уровня жидкости будут непрерывно измерять уровень жидкостей в емкостях, и по средствам аналогового выходного сигнала 4-20 мА передавать информацию в режиме реального времени на контроллер АСУТП , gsm-модем, видеографический регистратор, щитовой индикатор.
Уровнемеры для жидкостей различаются по принципу действия:
В основе принципа работы преобразователя уровня лежит измерение времени, за которое микроволновый импульс с высокой частотой проходит от излучателя преобразователя уровня до поверхности продукта и отразившись вернется обратно. Для данного вида измерения важна диэлектрическая проницаемость продукта измерения.
Принцип работы ультразвукового преобразователя уровня основан на измерении времени, необходимого для пролета акустического сигнала генерируемого излучателем прибора и отраженного от поверхности измеряемой среды и принятого все тем же излучателем преобразователя уровня. Преобразователь уровня фактически измеряет время пролета с генерируемого акустического сигнала, необходимое для пролета его до поверхности среды и обратно. Для данного вида измерения важно, чтобы излучатель и измеряемый продукт были перпендикулярны.
Принцип работы микроволнового уровнемера основано на генерации преобразователем уровня высокочастотных электромагнитных импульсов, распространяясь по зонду или волноводу отражаться от поверхности раздела фаз (измеряемый продукт — газовая среда), где происходит значительное и резкое изменение диэлектрической постоянной. Это изменение и считается электроникой прибора как уровень продукта. Излучаемые прибором электромагнитные импульсы имеют, низкую мощность и распространяются вдоль металлической направляющей, что позволяет избежать потерь энергии импульса. Это позволят допустить, что амплитуда распространяемого и отражаемого импульса одинаковая и не зависит от применяемого типа зонда и его длины. Для данного вида измерения важна диэлектрическая проницаемость продукта измерения.
Работа емкостного уровнемера основана на принципе изменения емкости конденсатора, который образуется с одной стороны измерительным зондом (прибора), с другой стороны опорным зондом, которым обычно является проводящая стенка емкости или дополнительно установленный опорный зонд. Изолятором диэлектриком конденсатора в таком случае будет являться продукт измерения. В зависимости от уровня продукта, емкостные датчики уровня будут изменять емкость конденсатора, значение которого оборудование преобразует в аналоговый выходной сигнал 4-20мА. Стенка емкости, в которую установлен прибор, должна быть из легко проводящего материала (металлическая) и должна располагаться строго параллельно зонду прибора. При не соблюдении этих требований, необходимо использовать прибор с ответным зондом. При первом применении уровнемера необходимо провести его калибровку на пустой емкости и на полностью заполненной емкости для определения преобразователем уровня необходимых параметров измерения уровня.
Принцип действия магнитострикционного преобразователя уровня следующий: внутри полой направляющей находится волновод, который образует катушку и по которой проходят импульсы тока. Поплавок передвигается по направляющей и в нем размещен магнит. Перемещающийся по волноводу магнит и возникающие магнитные токовые поля генерируют импульсы продольной деформации, которые распространяются по волноводу и измеряемые пьезоэлементом, конструктивно расположенном в центре. Электроника датчика анализирует измеренные значения, измеряет время распространения этих импульсов и позволяет преобразовывать эти измеренные значения в выходной токовый сигнал 4-20 мА.
Уровнемер гидростатического принципа действия используются для непрерывного контроля за уровнем гидростатического столба жидкости, находящегося в емкости. Следует учитывать, что зная заранее плотность среды, электроника прибора позволяет пересчитывать измеренное значение давления в высоту измеряемого в емкости столба жидкости. Конструкция датчика имеет в своем составе мембрану, которая соединена с сенсорным элементом, работающим в зависимости от модификации датчика либо на полупроводниковом принципе действия, либо на емкостном принципе действия. Необходимо учитывать, что размещать уровнемер необходимо максимально ближе ко дну резервуара, для уменьшения зоны не чувствительности уровнемера и увеличения рабочего диапазона измерения датчиком уровня.
Скважинный уровнемер разработан и используется для измерения параметра гидростатического давления столба измеряемой жидкости различной высоты, который не должен превышать заводскую калибровку прибора. Имея измеренное значение давления контролируемого столба жидкости, и зная ее плотность, электроника скважинного преобразователя уровня позволяет пересчитывать измеренное давление в измеряемую высоту этого столба жидкости (плотность применяется равной 1000 кг/м3). Конструктивно, данные датчики имеют в своем составе мембрану, которая соединена с сенсорным элементом, работающим либо на емкостном, либо на полупроводниковом принципе. Так как принцип работы прибора позволяет измерять уровень продукта только выше мембраны преобразователя уровня, то для уменьшения значения «мертвой», не измеряемой зоны, гидростатический датчик уровня желательно размещать максимально ближе от дна емкости.
Использование этого уровнемера позволяет непрерывно и визуально следить за уровнем жидкого продукта размещаемого в закрытых или открытых резервуарах, в емкостях с избыточным давлением. Установка байпасной (измерительной) камеры вплотную к емкости осуществляется по принципу сообщающихся сосудов, при этом создаются одинаковые условия и в измерительной камере и в емкости с измеряемым продуктом. Конструктивно поплавок оснащается системой с постоянным магнитом, по средством которого осуществляется передача измеренных значений уровня на размещенный на корпусе сигнализатора локальный индикатор. Используемая система магнитов в поплавке зависит от выбранного способа индикации, указываемого при заказе прибора. Индикация может либо активизировать флажковые магнитные пластины, которые соответствуют уровню измеряемой жидкости, либо осуществляют взаимодействие с магнитный удаленным цифровым указателем. Снимать показания можно визуально в соответствии от положения вертикально расположенных флажков, или при заказе такой модификации, снимать информацию с локального индикатора.
Подробнее со всей продукцией можно ознакомиться в разделе «Уровнемеры для жидкости»
Сигнализаторы уровня жидкости используются для сигнализации о переполнении или опустошении емкостей с различными жидкостями. Сигнализатор уровня жидкости при достижении требуемой точки срабатывания, будет замыкать или размыкать реле, которое будет заведено на механизм, который будет отключать или включать подачу жидкостей в емкость хранения. Выходной сигнал с сигнализатора уровня можно дальше будет завести на любой световой или звуковой сигнал, или на gsm-модем.
Сигнализаторы уровня жидкости различаются по принципу действия:
Поплавковый выключатель NivoFLOAT является наиболее простым прибором для сигнализации о переливе. Наиболее распространенное применение данного прибора это защита насоса от сухого хода, а также управление его работой (отключение при достижении верхнего уровня и его включение при достижении верхнего положения)
Поплавковый выключатель NivoFLOAT бывает двух видов:
- круглой формы для применения в продуктах без возможности налипания на корпус
- прибора грушевидной формы для применения в сточных водах, где возможно налипание продукта измерения на корпус прибора.
Измерение предельного уровня продукта в емкости, с использованием поплавкового метода измерения уровня, является одним из наиболее простых методов измерения предельного уровня жидкостей. Металлический поплавок размещается на одном конце штанги датчика, на другом его конце установлен магнит, перемещение поплавка в продукте вызывает перемещение магнита, который через герметичную стенку датчика управляет герконовым релейным выходом с памятью положения. Шарнирный механизм, с частью штанги с магнитом, может быть предварительно защищен от агрессивного воздействия продукта дополнительно устанавливаемым силиконовым колпачком. Главным преимуществом использования датчика является его простота в использовании, отсутствия питания и высокую надежность. Релейный выход прибора работает в режиме переключающегося типа.
В основе метода поплавкового измерения, как видно из названия, является поплавок (или несколько поплавков). Внутри поплавка, перемещаемого по направляющей, расположен магнит который переключает микропереключатели, меняя свое состояние. Для агрессивных жидкостей возможно использование сигнализатора уровня с покрытием металлической направляющей фторопластовым покрытием и материалом самого поплавка из фторопласта PVDF.Одной из важных характеристик поплавкового сигнализатора предельного уровня является высокая точность срабатывания по измерению уровня ± 1 мм. Количество точек может быть не более 5 штук на одной направляющей и с удлинением не более 3 метров. Область применения описываемого метода широкая. Но к недостаткам метода поплавкового измерения уровня можно отнести его невозможность работы в средах с образованием налипания, отложений осадка и примесей на поплавке и направляющей, не возможность надежной работы средах вызывающих коррозию поплавка и коррозию направляющей (необходимость применения версии прибора с покрытием). Поплавковый метод сигнализации уровня может также успешно использоваться для контроля уровня сильно пенящихся продуктов. Обычно рассматриваемый сигнализатор уровня широко применяется при контроле за уровнем топлива (светлых нефтепродуктов), легких нефтепродуктов, химически агрессивных жидкостей и различных масел в относительно небольших по высоте емкостях и цистернах в различных технологических процессах.
Принцип действия датчика основывается на изменении среды, в которой происходит колебание вибрирующей части вилки, которая вызывает изменение подсоединенной массы колебательной системы, это в свою очередь изменяет собственную резонансную частоту колебания. Излучатель датчика генерирует колебания, а приемник датчика их воспринимает. При размещении вилки в измеряемую среду собственная резонансная частота колебания вилки изменяется, это изменение отслеживается приемником. Резонансная частота колебания, на которую реагирует микроконтроллер, позволяет использовать прибор на разные жидкости с минимальной плотностью 700 кг/м3.
В основе принципа работы емкостного сигнализатора уровня лежит так называемый принцип изменения емкости образовываемого проводимой стенкой или опорным зондом и измерительным зондом конденсатора. В качестве диэлектрика изолятора в этом конденсаторе выступает непосредственно продукт измерения. В зависимости от уровня продукта, будет изменяться емкость конденсатора. На основе измеренного значения электроника прибора осуществляет управление дискретным релейным выходом. Сигнализатор уровня предназначен для контроля уровня жидкостей с диэлектрической проницаемостью выше 1.5.
Работа сигнализатора уровня основана на принципе электропроводности жидкости с допустимой проводимостью не менее 10 мкСм/см. Для контроля уровня электроды сигнализатора погружаются в ёмкость, которые вместе с его стенкой, если она сделана из проводящего материала или дополнительного опорного электрода являются контактами в общей электрической цепи.
Подробнее со всей продукцией можно ознакомиться в разделе «Сигнализаторы уровня жидкости»
Датчики непрерывного контроля уровня жидкости
Как и уровнемеры-сигнализаторы (выключатели) предельного уровня жидкости датчики непрерывного контроля уровня жидкости бывают контактными и бесконтактными по способу размещения измеряющего элемента датчика уровня жидкости относительно измеряемой среды, моноблочными и модульными в зависимости от компоновки и взаимного расположения блока измерения и блока преобразования/регистрации полученных данных, работают на базе основных физических методов измерения — емкостном, фазово-емкостном, фотоэлектрическом, электроконтактном, гидростатическом, радиоволновом, ультразвуковом, механическом, электромеханическом или их комбинациях.
Ключевыми преимуществами средств (датчиков) непрерывного контроля уровня жидкости в сравнении с уровнемерами-сигнализаторами предельного уровня является возможность непрерывного контроля уровня заполнения резервуара/емкости и полная интеграция датчиков уровня жидкости в системы автоматизации производственно-технологических процессов, что дает возможность, как настройки, получения/обработки результатов дистанционно по коммуникациям цифровых сетей, так и контролируемой автоматикой коммутации датчиков с исполнительными механизмами/устройствами (мешалками, запорной арматурой, электронасосами).
На отечественном рынке средств контроля и измерения можно купить датчик уровня жидкости на базе практически всех известных физических способов, но наиболее популярны на текущий момент зонды и датчики непрерывного контроля уровня жидкости: поплавковые (и буйковые), в том числе герконовые датчики уровня жидкости (около 24% объема продаж), вибрационные датчики уровня жидкости (около 21%), гидростатические, кондуктометрические, емкостные датчики непрерывного контроля уровня жидкости (20%, 5% и 15% соответственно), средства и датчики непрерывного контроля уровня жидкости на основе измерения и регистрации времени прохождения сигнала (радиоволновые, направленного электромагнитного излучения, ультразвуковые – порядка 15%).
Контактные датчики непрерывного измерения уровня жидкости.
Механические датчики уровня жидкости.
Простейший контактный датчик контроля уровня жидкости – буйковый и построен на механическом способе измерения глубины погружения буйка.
Рис. Механический датчик непрерывного измерения уровня жидкости.
Равновесие сил на погруженном в жидкую среду буйке описывается уравнениями: F(A) – F(G) + F(R) = 0; F(A) = g*(V1*p1 + V2*p2); F(G) = g*m(s), где F(A) – подъемная сила, F(G) – сила тяжести буйка, F(R) – сила реакции измерительного прибора, p1 и p2 – плотности жидкой среды и воздуха соответственно, V1 и V2 – частичные объемы буйка в жидкости и воздухе соответственно (V1 + V2 = Vбуйка). Изменение частичных объемов буйка при известном сечении буйка позволяет определять глубину его погружения в жидкость: ∆ V1 = — ∆ V2 = — А*∆Н, где А – площадь сечения буйка.
Как правило, такие буйковые датчики оборудуются механическим способом передачи и регистрации данных, используются для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах с однородными и не налипающими на измерительный элемент жидкими средами.
Достоинства механических датчиков уровня жидкости: простота конструкции, установки, регистрации.
Недостатки механических датчиков уровня жидкости: невысокая точность измерения, существенная зависимость от температуры среды, давления воздуха, вязкости, химической агрессивности, физической однородности жидкости, скорости заполнения/опорожнения резервуара.
Гидростатические датчики непрерывного измерения уровня жидкости.
Контактные датчики непрерывного измерения уровня жидкости такого типа основаны на измерении и регистрации изменений гидростатического давления жидкой среды на дно резервуара/емкости (p), которое зависит от высоты столба среды над измерительным элементом датчика (h) и плотности жидкой среды (ρ), и для неподвижных сред определяется уравнением p=ρ*g*h, откуда соответственно h=p/(ρ*g). Наиболее распространены сегодня мембранные датчики гидростатического давления и гидростатические зонды.
Типовые гидростатические зонды имеют встроенный преобразователь сопротивления из проволоки специального материала для определения температуры в месте измерения, измерительный элемент с керамической диафрагмой, смещающейся при изменении давления на 0,005 мм, а также специальную трубку для компенсации давления на тыльной стороне диафрагмы.
Рис. Типовой гидростатический зонд непрерывного измерения уровня жидкости.
Перемещение диафрагмы под воздействием давления столба жидкой среды вызывает изменение емкости измерительного элемента, которое преобразуется электронным блоком в регистрируемые электрические сигналы, пропорциональные текущим значениям давления и, соответственно высоты столба/уровня жидкости в резервуаре.
Мембранные гидростатические датчики непрерывного измерения уровня жидкости имеют чувствительный измерительный элемент – керамическую или металлическую диафрагму и емкостной первичный преобразователь, могут исполняться в виде моноблока или зонда с чувствительным элементом на тросе или стержне, устанавливаться снизу, сбоку резервуара или подвешиваться/фиксироваться на крышке резервуара/емкости.
Рис. Мембранные гидростатические датчики непрерывного измерения уровня жидкости с керамическим (слева) и металлическим (справа) измерительным элементом.
Рис. Мембранные гидростатические датчики непрерывного измерения уровня жидкости – моноблочные для установки на внешней стороне резервуара (слева) и из двух блоков – анализаторы разности давлений над поверхностью среды и столба жидкости (справа) для установки на внешней стороне резервуара.
Рис. Мембранные гидростатические датчики непрерывного измерения уровня жидкости на тросе (слева) и на стержне (справа).
Достоинства мембранных датчиков гидростатического давления и гидростатических зондов: высокая точность измерений, могут использоваться для контроля уровня загрязненных жидкостей, в том числе с осадком и слоем плавающих фракций, не имеют подвижных деталей/узлов, просто монтируются и обслуживаются.
Недостатки мембранных датчиков гидростатического давления и гидростатических зондов: точность измерений зависит от стабильности среды (уровень подвижных сред регистрируется с ошибками), необходима компенсация атмосферного давления на чувствительном элементе, зависимость точности измерений от плотности жидкой среды.
Емкостные контактные датчики непрерывного измерения уровня жидкости.
Емкостные контактные датчики непрерывного измерения уровня жидкости, как правило исполняют в виде погружных зондов (см. рис. ниже) с частично или полностью изолированным электродом (1 на рис. ниже), трубчатым электродом (2 на рис. ниже), электродом в виде тросика (3 на рис. ниже), электродом противоположного знака (4 на рис. ниже), электродом в виде металлической ленты (5 на рис. ниже). Вторым электродом «конденсатора-резервуара» служит корпус (6 на рис. ниже).
Рис. Емкостные погружные зонды (датчики) непрерывного измерения уровня жидкости.
По сути, при таком способе измерения уровня жидкости в резервуаре одновременно анализируются емкости двух «конденсаторов» (или многослойного конденсатора), образованных зондом и корпусом резервуара – конденсатора с воздухом (выше уровня жидкости) и конденсатора с жидкой средой, имеющей свою относительную диэлектрическую проницаемость.
Достоинства емкостных погружных зондов (датчиков) непрерывного измерения уровня жидкости: отсутствие подвижных элементов/узлов, простота монтажа/обслуживания, достаточно высокая точность измерения уровня сравнительно неподвижных однородных сред без слоя плавающих фракций.
Недостатки емкостных погружных зондов (датчиков) непрерывного измерения уровня жидкости: зависимость точности измерений от подвижности, температуры среды, наличия слоя плавающих фракций, необходимость использования токов высокой частоты при измерении емкости, практическая непригодность для измерения сильнозагрязненных сред с крупными фракциями из разных материалов, имеющих различную относительную диэлектрическую проницаемость.
Справка: Аналогичную конструкцию и способ монтажа, а также почти идентичные достоинства/недостатки имеют погружные зонды – кондуктометрические датчики непрерывного измерения уровне жидкости, регистрирующие изменения электрического сопротивления «двухслойной» среды – воздуха над жидкостью и жидкости.
Погружные магнитные зонды (герконовые датчики) непрерывного измерения уровня жидкости.
Погружные магнитные зонды непрерывного измерения уровня жидкости или герконовые датчики конструктивно исполняют в виде направляющей трубы с модулями язычковых герметизированных контактов (ГерКон – ГЕРметизированныйКОНтакт), замыкаемыми или размыкаемыми магнитным полем тороидального магнита, установленного в двигающимся по направляющей трубе поплавке.
Рис. Погружные магнитные зонды (герконовые датчики) непрерывного измерения уровня жидкости
Достоинства погружных магнитных зондов – герконовых датчиков непрерывного измерения уровня жидкости: простой принцип действия, монтаж и обслуживание, нет необходимости в регулировках по месту установки, малая чувствительность к дисперсности, загрязнениям, турбулентности, температуре измеряемой среды.
Недостатки погружных магнитных зондов – герконовых датчиков непрерывного измерения уровня жидкости: подъемная сила определяется размерами поплавка, зависимость точности измерений от плотности измеряемой среды, ограничения по длине направляющей трубы (обычно не более 3 м) и плотности измеряемой среды (не менее 0.6 г/см3), плохая пригодность к измерениям сильно загрязненных сред с налипающими фракциями.
Контактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения.
Контактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения используют способ измерения коэффициента отражения электромагнитных волн посредством совмещения прямого и отраженного испытательных сигналов (time-domain reflectometry). В отличие от микроволновых радарных датчиков (см. ниже) на базе метода измерения и регистрации времени прохождения сигнала (генерируемых передатчиком электромагнитных волн) в контактных датчиках непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения генерируемый микроволновой поток фокусируется специальным волноводом (погружным зондом) в виде троса или стержня, благодаря чему практически полностью нивелируются основные недостатки ультразвуковых и электромагнитных (радарных) бесконтактных датчиков – сильное рассеивание излучаемого сигнала в резервуара и снижение точности измерений из-за ложных показаний отражений от стенок резервуара.
Рис. Контактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения.
Достоинства контактных датчиков непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения: универсальность (используются для измерения уровня и сыпучих, и жидких сред), высокая точность измерения даже при наличии на поверхности среды пены (плавающих фракций), возможность эффективного нивелирования паразитных отражений от стен резервуара, арматуры, наростов, независимость измерений от плотности, диэлектрической постоянной, проводимости, химической агрессивности, температуры, давления среды, а также пыли, тумана в воздухе над измеряемой жидкой средой.
Недостатки контактных датчиков непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения: диэлектрическая постоянная жидкой среды должна быть больше 1.6, клейкие вещества в среде могут привести к отказам в работе, жесткие требования к монтажу (см. рис. ниже).
Рис. Рекомендуемый монтаж контактных датчиков непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения
Бесконтактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости.
Наиболее популярные на текущий момент бесконтактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости базируются на методах измерения и регистрации времени прохождения сигнала – ультразвукового или электромагнитного и соответственно этому делятся на ультразвуковые датчики непрерывного контроля уровня жидкости и радарные электромагнитные датчики (микроволновые радарные уровнемеры).
Бесконтактные ультразвуковые датчики непрерывного измерения уровня жидкости в большинстве случаев располагают вверху резервуара, уровень жидкости определяется, как разность расстояний от крышки до дна резервуара и от излучателя/приемника ультразвуковых волн по поверхности измеряемой среды, а расстояние от излучателя/приемника ультразвуковых волн по поверхности измеряемой среды – по времени прохождения ультразвуковой волны от передатчика датчика к поверхности среды и обратно к приемнику-регистратору.
Рис. Метод непрерывного измерения уровня жидкости по времени прохождения ультразвукового сигнала
Ультразвуковые датчики исполняют с одной (передатчик одновременно является приемником ультразвука) или двумя головками (отдельные передатчик и приемник ультразвука), что минимизирует границу «слепой зоны» — расстояния от датчика до среды, при котором излучаемый и обратный сигнал накладываются друг на друга. Все ультразвуковые датчики непрерывного измерения уровня жидкости характеризуются значительным рассеиванием излученного сигнала, что приводит к появлению существенного числа паразитных отражений от стенок, арматуры и конструктивных элементов корпуса, наслоений на стенках и пр.
Рис. Принцип работы ультразвукового датчика непрерывного измерения уровня жидкости.
Достоинства ультразвуковых датчиков непрерывного контроля уровня жидкости: нет контакта с измеряемой средой, могут использоваться для измерения уровня сильнозагрязненных сред, малая зависимость от плотности измеряемой среды.
Недостатки ультразвуковых датчиков непрерывного контроля уровня жидкости: значительное рассеивание излучаемого потока ультразвуковых волн, что обуславливает большое количество паразитных сигналов, большая зависимость точности измерений от температуры, состава воздуха, наличия в нем пыли, грязи, водных паров, искажение результатов измерений при наличии пены на поверхности измеряемой среды, зависимость точности от турбулентности измеряемой среды, достаточно большие «слепые» зоны из-за сравнительно малой скорости ультразвука (в сравнении, например, с микроволновым электромагнитным излучением).
Таблица. Время прохождения расстояний ультразвуковыми и электромагнитными волнами.
Радарные электромагнитные датчики (микроволновые радарные уровнемеры) отличаются от ультразвуковых датчиков непрерывного измерения уровня жидкости: использованием передатчика/приемника микроволнового излучения электромагнитного спектра, меньшими размерами «слепой зоны» благодаря более высокой скорости прохождения через воздух электромагнитной волны, независимостью работы и измерений от пакета факторов, влияющих на распространение ультразвука в воздухе.
Рис. Радарный электромагнитный датчик измерения уровня жидкости (микроволновой радарный уровнемер)
Достоинства и недостатки радарных электромагнитных датчиков непрерывного измерения уровня жидкости почти аналогичны датчикам на базе измерения и регистрации времени прохождения ультразвукового сигнала.
Датчики уровня воды: функциональные возможности, виды, применение
Необходимость измерения уровня жидкости и других веществ в различных емкостях возникает не только на производстве, но и в бытовых условиях. Для этих целей применяются специальные устройства — датчики уровня жидкости. Данные приборы позволяют осуществлять постоянный контроль уровня воды, а также сыпучих материалов в резервуарах. О том, какие функции выполняют такие устройства, какие их разновидности представлены, а также как выбрать подходящий вариант, мы подробно расскажем в этой статье.
Датчики уровня: функциональные возможности
Данные устройства реагируют на любые изменения объема жидкости и других веществ и оперативно сигнализируют в случае превышения предельно допустимого значения. Датчики уровня могут использоваться для включения реле сигнализации. С помощью таких приборов осуществляется передача показателей уровня жидкости и других веществ на табло пульта управления. Устройства используются для организации системы автоматического контроля воды в емкости.
Основные разновидности датчиков уровня
1. По принципу действия устройства подразделяются на следующие виды: Поплавковые датчики уровня. Одним из ключевых достоинств таких приборов является достаточно простая конструкция. Наиболее часто поплавковые датчики используются совместно с электрическими реле. Принцип работы устройств несложен. Как только уровень жидкости повышается и достигает предельно допустимого значения, вода начинает воздействовать на поплавок. Он, в свою очередь, меняет исходное положение. После этого замыкается контакт реле, с которым взаимодействует поплавковый выключатель. Гидростатические. Приборы такого типа реагируют на изменения показателей гидростатического давления столба жидкости в емкостях. Датчики фиксируют изменение его значения и, в соответствии с полученными данными, определяют уровень водного столба. Среди ключевых преимуществ такого оборудования можно выделить сравнительно небольшие габариты, надежность и оптимальную стоимость. При выборе гидростатических датчиков стоит учитывать, что их эксплуатация в агрессивных средах недопустима. Емкостные. Датчики этого типа представляют собой пластины, которые располагаются с разных сторон заполненного резервуара. Эти устройства фиксируют любые изменения показателей емкости, которые происходят в результате изменения количества измеряемого вещества. Отсутствие подвижных элементов в конструкции емкостных датчиков делает их одними из самых надежных и простых. При этом следует учитывать, что такое оборудование является достаточно требовательным к температурному режиму. Наиболее часто емкостные датчики используются для контроля уровня сыпучих веществ. Радарные. Такие датчики осуществляют контроль уровня воды и других веществ посредством сравнения частотного сдвига, задержки между излучением и достижением отраженного сигнала. Таким образом, устройства выполняют функцию излучателя и улавливателя отражения радиоволны. Среди достоинств радарных устройств можно выделить следующие:
- отсутствие подвижных конструкционных частей;
- неприхотливость к эксплуатационным условиям;
- отсутствие контакта с контролируемой средой;
- высокая точность измерений.
Ультразвуковые. По алгоритму работы и схеме такие устройства аналогичны радарным. Основное отличие заключается в том, что излучение происходит в ультразвуковом диапазоне. Генерируемое ультразвуковое излучение, достигая поверхности воды, отражается и попадает на приемник устройства. Расчет расстояния до поверхности жидкости осуществляется с учетом скорости перемещения и других параметров. Ультразвуковые датчики отличаются простотой конструкции и не требуют соблюдения особых эксплуатационных условий.
2. По способу измерения объема жидкости и других веществ приборы делятся на следующие виды:
Бесконтактные. Устройства, работающие таким образом, предназначаются для измерения объема вязких, токсичных, жидких, твердых, сыпучих веществ.
Контактные. Приборы, которые функционируют таким образом, размещаются в емкости на определенном уровне. Как только измеряемое вещество достигает определенных показателей, устройство срабатывает.
Особенности выбора датчика уровня воды и других веществ
Отдавая предпочтение конкретному устройству, необходимо учитывать целый ряд нюансов. Среди них стоит выделить следующие:
Тип и характеристики измеряемого вещества. Различные виды датчиков могут эксплуатироваться в разных средах. Знание параметров измеряемого вещества поможет подобрать подходящее устройство.
Особенности резервуара. В зависимости от того, из какого материала изготовлена емкость с измеряемым веществом, подбирается уровнемер с определенным принципом действия.
Функциональные особенности датчика. Некоторые устройства имеют расширенный функционал, например, позволяют осуществлять обработку и преобразование аналогового сигнала.
Предельные параметры измеряемой величины. Если требуется осуществлять контроль уровня жидкости в длинных емкостях и при этом объем воды регулярно меняется, стоит отдать предпочтение не поплавковым, а радарным датчикам.
Условия эксплуатации прибора. В ряде отраслей, например в пищевой промышленности, выбор измерительного оборудования должен осуществляться в строгом соответствии с предписанными санитарными нормами.
Наличие необходимых разрешений и сертификатов. Не все разновидности датчиков уровня можно использовать во взрывоопасных и других специфических средах. Возможность эксплуатации устройств в определенных условиях указана в сопутствующей документации.
Где используются датчики уровня?
Такое оборудование находит широкое применение в разных отраслях. Датчики уровня воды и других веществ используются в сельскохозяйственной сфере. С их помощью осуществляется контроль уровня системы полива, удобрений и проч.
Активно применяются такие приборы в пищевой промышленности. Здесь с их помощью осуществляется контроль уровня различных типов жидкостей (воды, молока и проч.).
Уровнемеры находят широкое применение в нефтехимической отрасли. С их помощью осуществляется регулярное измерение количества нефти, бензина и масла.
Датчики уровня используются в фармацевтической промышленности. Здесь они контролируют производство жидких лекарственных препаратов.
Кроме того, такое оборудование применяется в системах водоснабжения и водоотведения, а также в теплоэнергетической отрасли.
Обратившись в компанию «ОвенКомплектАвтоматика», вы можете заказать различные модификации датчиков уровня воды и других веществ. Все оборудование, которое представлено на нашем сайте, имеет необходимые сертификаты и полностью соответствует установленным стандартам качества, надежности и безопасности.
Датчики уровня воды и другая реализуемая продукция подвергается обязательному тестированию перед поступлением в продажу. Такой подход позволил нашей компании заручиться доверием тысяч заказчиков. Сегодня реализуемое организацией оборудование находит широкое применение по всей России.
Всю продукцию, представленную на нашем сайте, мы предлагаем приобрести по стоимости, свободной от наценок посредников. Наша компания сотрудничает с производителями оборудования напрямую, не привлекая сторонних исполнителей. Это позволяет нам формировать действительно выгодные цены. Также наши клиенты могут рассчитывать на дополнительные бонусы в виде скидок, которые предоставляются при оптовых заказах и постоянном сотрудничестве.
Выбирая продукцию на нашем сайте, вы можете воспользоваться услугой доставки. Мы привезем оборудование абсолютно бесплатно в любую точку столицы при заказе изделий на 35 000 рублей, а также по области, если итоговая сумма чека составит не менее 100 000 рублей.
Также наши специалисты осуществляют гарантийное и послегарантийное обслуживание приборов.
Сделать заказ на нашем сайте можно в онлайн-режиме. Задать все интересующие вопросы вы можете нашим специалистам, обратившись по указанному на сайте номеру.
Система контроля уровня воды
Система контроля уровня воды в реке, озере, водохранилище, и других водоемах позволяет следить за уровнем воды в различных водоемах в режиме реального времени и оперативно узнавать о критических измерениях уровня. Особенно в условиях начала паводка, когда оперативная информация о изменении уровня воды в реке позволяет более быстро принимать решения по предотвращению чрезвычайный ситуаций.
C помощью ультразвукового уровнемера и системы мониторинга можно дистанционно контролировать уровень воды в реке или в любом другом водоеме. Система мониторинга позволяет передавать измеренный уровнемером, уровень воды в реке на персональный компьютер, установленный удаленно в операторской с использованием беспроводных сетей сотовой связи.
Система контроля уровня воды можно оснащаться системой автономного бесперебойного питания, что позволяет использовать систему измерения уровня в местах, где отсутствует подключения к стационарным сетям, или существует опасность периодического отключения электроэнергии.
Система контроля уровня воды можно комплектовать следующими датчиками уровня:
Принцип работы ультразвукового преобразователя уровня основан на измерении времени, необходимого для пролета акустического сигнала генерируемого излучателем прибора и отраженного от поверхности измеряемой среды и принятого все тем же излучателем преобразователя уровня. Преобразователь уровня фактически измеряет время пролета с генерируемого акустического сигнала, необходимое для пролета его до поверхности среды и обратно. Для данного вида измерения важно, чтобы излучатель и измеряемый продукт были перпендикулярны.
Скважинный уровнемер разработан и используется для измерения параметра гидростатического давления столба измеряемой жидкости различной высоты, который не должен превышать заводскую калибровку прибора. Имея измеренное значение давления контролируемого столба жидкости, и зная ее плотность, электроника скважинного преобразователя уровня позволяет пересчитывать измеренное давление в измеряемую высоту этого столба жидкости (плотность применяется равной 1000 кг/м3). Конструктивно, данные датчики имеют в своем составе мембрану, которая соединена с сенсорным элементом, работающим либо на емкостном, либо на полупроводниковом принципе. Так как принцип работы прибора позволяет измерять уровень продукта только выше мембраны преобразователя уровня, то для уменьшения значения «мертвой», не измеряемой зоны, гидростатический датчик уровня желательно размещать максимально ближе от дна емкости.
Подробнее со всей продукцией можно ознакомиться в разделе «Уровнемеры для жидкости»
Поплавковый выключатель NivoFLOAT является наиболее простым прибором для сигнализации о переливе. Поплавковый выключатель NivoFLOAT бывает двух видов:
— круглой формы — для применения в продуктах без возможности налипания на корпус
— прибора грушевидной формы — для применения в сточных водах, где возможно налипание продукта измерения на корпус прибора.
Подробнее со всей продукцией можно ознакомиться в разделе «Сигнализаторы уровня жидкости»