КАК ВЫБРАТЬ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Датчики уровня — это устройства, позволяющие отслеживать количество жидкого или сыпучего вещества по уровню его поверхности в некоторой ёмкости. Датчики уровня могут выдавать дискретный (по достижении некоторого уровня) или непрерывный сигнал (абсолютная высота текущего уровня) в зависимости от принципа действия, что сказывается на их технической сложности, а также на цене. Кроме того, датчики уровня могут быть контактными и бесконтактными, что также сказывается на стоимости и на области их применения.

Для того чтобы выбрать правильный датчик уровня жидкости, важно понимать различные факторы системы управления уровнем жидкости. Переключатель является важнейшим элементом в системе, и при выборе переключателя важно учитывать тип измерения, тип коммутатора, конфигурацию, а также полюс.

ТИП ИЗМЕРЕНИЯ

ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

ОПИСАНИЕ

Оптические датчики используют видимый, инфракрасный или свет лазера для обнаружения уровня жидкости. Они полагаются на способность материала пропускать, отражать и преломлять световые лучи. Оптические датчики могут использоваться в контактном и бесконтактном зондировании. В бесконтактных системах, свет направлен вниз на поверхности жидкости и отраженный свет обнаруживается с помощью фотоэлемента. Различные жидкости могут быть обнаружены на разных уровнях, если используется несколько фотоэлементов. Эти устройства имеют простую конструкцию и являются надежными, не требующими перекалибровки между загрузками датчиками. Они могут быть интегрированы в системы с различными материалами и условиями проведения процесса. Их время отклика практически мгновенное и имеет высокую точность.

ПРИМЕНЕНИЕ

Оптические датчики могут быть использованы для обнаружения высокого уровня пены или специфических материалов. Они также могут быть использованы для определения достижения материалом требуемой степени вязкости, плотности, непрозрачности, или условий теплопроводности.

 

ВОЗДУШНЫЙ БАРБОТЕР

ВОЗДУШНЫЙ БАРБОТЕР

ОПИСАНИЕ

Воздушный барботер состоит из источника сжатого воздуха, с ограничителем расхода воздуха, чувствительной трубки и датчика давления. Он работает с небольшим количеством воздуха дозируемого в погруженную трубку в резервуаре. Датчик давления контролирует давление воздуха в трубке, для подтверждения того, что давление в трубке равно давлению в нижней части резервуара. Уровень жидкости определяется путем деления величины давления внутри трубки на плотность жидкости. Система может измерять уровень жидкости, как непосредственно пропорциональное давлению до тех пор, пока плотность материала остается постоянной.

Преимущества: С веществом соприкасается только погружная трубка и соответственно она должна быть совместима с этим веществом; точка контакта не имеет электрических частей; управление расположено снаружи резервуара, что делает систему более безопасной.

ПРИМЕНЕНИЕ

Система воздушного барботера не включает движущихся частей, что делает её хорошо подходящей для измерения уровня жидкостей, эмульсий, и шлама. Жесткие среды, такие как градирни, резервуары, вентилируемые топливные баки, истощающие шахты или воздухоочистители.

ДАТЧИКИ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

ДАТЧИКИ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

ОПИСАНИЕ

Датчики уровня дифференциального давления (DP) измеряют разность давлений между верхней и нижней частями бака с жидкостью. Большее давление, оказываемое жидкостью, сравнивается с меньшим опорным давлением (обычно атмосферным). Так как бак открыт в атмосферу, то только соединение большего давления должно быть подключено к переключателю. Низкое давление высвобождается в атмосферу, таким образом, перепад давления это гидростатический напор (вес) жидкости в резервуаре. Максимальная высота жидкости над передатчиком определяет максимальный измеряемый уровень. Если емкость не открыта в атмосферу или заполнена не водой, то требуется оборудование другой конфигурации.

ПРИМЕНЕНИЕ

Датчики перепада давления являются наиболее распространенными датчиками.

ЕМКОСТНЫЙ ИЛИ РАДИОЧАСТОТНЫЕ ДАТЧИКИ (РЧ) 

ЕМКОСТНЫЙ ИЛИ РАДИОЧАСТОТНЫЕ ДАТЧИКИ (РЧ)

ОПИСАНИЕ

Датчик состоит из коаксиального конденсатора. Все поверхности проводника покрыты тонким изолирующим слоем, чтобы предотвратить короткое замыкание цепи когда он погружен в резервуар с водой. Поскольку уровень в емкости увеличивается то вода заполняет больше пространства между датчиком и коаксиальным кабелем. Это приводит к изменению средней диэлектрической проницаемости между проводниками и поэтому изменяется электрическая емкость датчика. Существует линейная зависимость между уровнем в емкости и электрической емкостью датчика. Крутизна наклона зависит от жидкости. Емкость зависит от температуры таким образом датчик температуры также должен всегда присутствовать.

ПРИМЕНЕНИЕ

Емкостные датчики используются во многих отраслях промышленности, включая (но не ограничиваясь) химическую, пищевую, водоочистную, энергетическую и на пивоваренную промышленности.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ИЛИ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ИЛИ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ОПИСАНИЕ

Датчики электрической проводимости служат для координатного зондирования уровня проводящих жидкостей, таких как вода и очень едких жидкостей. Они используют низкое напряжение, источник питания с ограниченной силой тока и применяется через отдельные электроды. Датчики с более высоким напряжением предназначены для работы в менее проводящих (с большим сопротивлением) материалах. Эти датчики безопасны за счет использования низких напряжений и токов. Они также просты в использовании и установке, но должны быть проверены на налипание материала на зонд. Так он будет продолжать нормально функционировать.

МЕМБРАННЫЕ ДАТЧИКИ

МЕМБРАННЫЕ ДАТЧИКИ

ОПИСАНИЕ

Мембранные датчики имеют переключатель, чувствительный к давлению. Они передают давление на внутренний датчик через органический или тонкометаллическую мембрану. Принцип измерения с использованием датчика данного типа, основан на принципе пропорциональности давления к уровню жидкости, умноженной на удельный вес. В этих устройствах уровень равен измеренному гидростатическому напору (давлению) деленному на плотность жидкости.

ДАТЧИКИ ПОПЛАВКОВОГО ТИПА — МЕХАНИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ И ДР.

ДАТЧИКИ ПОПЛАВКОВОГО ТИПА - МЕХАНИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ И ДР.

ОПИСАНИЕ

Механические, магнитные или другие датчики поплавкового типа осуществляют включение или выключение механического переключателя. Это происходит при непосредственном контакте с переключателем или магнитном действии геркона. Магнитные поплавки используют постоянный магнит запечатанный внутри поплавка, который поднимается или опускается до уровня срабатывания. Механические поплавки используют миниатюрный переключатель, в противоположную сторону которого двигается поплавок. Поплавковые датчики уровня не могут быть использованы с высоко загрязненными материалами. Преимущества: Низкая стоимость, простота, надежность.

ПРИМЕНЕНИЕ

Поплавковые датчики уровня могут быть использованы для определения уровня границы сред в системах разделения водонефтяных материалов, а также в сенсорных многопараметрических системах.

РАДАРНЫЕ ИЛИ МИКРОВОЛНОВЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ

РАДАРНЫЕ ИЛИ МИКРОВОЛНОВЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ

ОПИСАНИЕ

Микроволновые (иначе RADAR) датчики используют электромагнитную энергию вместо молекул воздуха, чтобы передать энергию, таким образом они будут проникать в температурные и паровые слои и могут быть использованы в вакууме. Электромагнитная энергия отражается объектами с повышенными проводящими свойствами, такими как металл и проводящая вода. Есть два основных способа обработки; измерение коэффициента отражения это измерение времени прохождения сигнала деленное на скорость прохождения. FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) — техника РЛС непрерывного излучения с частотной модуляцией используется в доплеровских системах. Микроволновые датчики выпускаются с различными частотами. Обычно, чем выше частота, тем более точным и дорогим является датчик. Бесконтактная технология.

Радиочастотные (РЧ) устройства излучают высокочастотный/низкомощностной радиосигнал от зонда. Когда материал контактирует с зондом, мост становится разбалансированным и схема сравнения реализует изменения. Это заставляет выход реле изменить состояние.

ПРИМЕНЕНИЕ

Микроволновые датчики используются во влажных, парообразных и запыленных помещениях. Они также используются в системах, в которых имеется колебание температуры.

ЗВУКОВЫЕ ИЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

ЗВУКОВЫЕ ИЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

ОПИСАНИЕ

Датчики излучают высокочастотные акустические волны, которые отражаются обратно и обнаруживаются преобразователем. На выходной сигнал датчика влияет турбулентность, пена, пары, испарения, а также изменения концентрации. Правильное крепление датчика является важным условием для обеспечения четкого ответа на отраженный звук и емкость должна быть свободна от объектов, которые будут искажать этот эхо отклик. Они могут быть использованы для непрерывного и точечного зондирования уровня, а также в связке с другими устройствами. Ультразвуковые датчики уровня обычно не дорогие и многофункциональные.

ПРИМЕЧАНИЕ

Ультразвуковые датчики уровня используются для бесконтактных измерений уровня материалов с высокой вязкостью, а также сыпучих продуктов. Они используются в системах, требующих удаленного, беспроводного мониторинга и сетевых коммуникаций завода.

КАМЕРТОНЫ

КАМЕРТОНЫ

ОПИСАНИЕ

Эти датчики используют различные технологии (как правило, пьезоэлектрические) для создания колебаний зонда с частотой около 85 Гц, а затем постоянно отслеживают изменения в вибрации. Камертоны обнаруживают демпфирование, при погружении вибрирующего зонда в технологическую среду. Один пьезоэлектрический кристалл заставляет зонд вибрировать, в то время как другой обнаруживает вибрацию. Есть три конструкции: геркон, зонд и камертон. Конструкции отличаются своей конфигурацией и рабочими частотами. Они могут быть использованы для обнаружения некоторых типов жидкостей. Камертоны просты, надежны и могут быть очищены на месте. Они допускают покрытие материалом и могут быть модернизированы для цели самоочищающения.

ТИП ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ

  • Электромеханический переключатель — электромеханические выключатели имеют механические контакты или реле. Эти типы выключателей могут контролировать более широкий спектр токов и напряжений. Они не подвержены влиянию загрязнений, тумана, магнитных полей или температурных диапазонов вблизи абсолютного нуля и 1000°С. Электромеханические переключатели могут адаптироваться к смещению в установке / приложении для обеспечения отсутствия тока утечки что делает их доступными во многих схемах, приводах и типах корпусов. К недостаткам можно отнести их цену, ограниченный жизненный цикл контакта, большой размер и большое время отклика.
  • Твердотельный переключатель — Твердотельные переключатели электрические устройства, которые не имеют движущихся частей способных к износу. Они способны переключаться быстрее, без искры между контактами и без проблем связанных с коррозией контактов. Их недостатки включают в себя высокую стоимость для встраивания в процессы с большой силой тока.

КОНФИГУРАЦИЯ

При выборе датчика уровня, пользователь должен определить, будет ли электрическая цепь с нормально разомкнутыми или с нормально замкнутыми контактами.

  • Нормально открытые (НО) переключатели находясь в свободном положении не допускают прохождения тока. Они должны «активировать» контакт.
  • Нормально закрытые переключатели (NC) в свободном положении позволяют проходить току, и нужно «разомкнуть» контакт (открыть), для того чтобы его активировать.

ПОЛЮСА / ПОЗИЦИИ

Большинство переключателей имеют один или два полюса и один или два броска, но некоторые производители производят датчики уровня для специальных применений. Число полюсов описывает количество отдельных контуров, которые могут проходить через коммутатор одновременно. Количество позиций описывает количество контуров, полюса которого можно контролировать. Это отмечено конфигурацией цепи (NO / NC). Размыкания это разрывы цепи, вызванные разделением контактов. Реле вводится в каждую цепь и его задача открывать или разрывать цепь.

  • Однополюсный однопозиционный (SPST) — переключатель замыкающий или размыкающий один проводник в одном контуре. У них обычно есть два терминала и они называются однополюсными переключателями.
  • Однополюсный двухпозиционный (SPDT) — переключатель разрывающий или подключающий один проводник с любым из двух других одиночных проводников. Обычно имеют три терминала и используются парами. SPDT переключатели иногда также называют трехходовыми переключателями.
  • Двухполюсный, однопозиционный (DPST) — переключатели замыкают или размыкают цепь состоящую из двух контуров проводников схемы в одноветочной цепи. Как правило, они имеют шесть терминалов и доступны как в мгновенных, так и в поддерживающих контакт версиях.
  • Двухполюсный, двухпозиционный (DPDT) — переключатели замыкающие или размыкающие соединение между двумя проводниками в два раздельных контура. Как правило, они имеют шесть терминалов и доступны как в мгновенных, так и в поддерживающих связь версиях.
  • Другие — специальные виды с более чем двумя полюсами и специальными типами позиций. Примеры включают переключатели, предназначенные для разделения нагрузки на раздельные контура (например, переключатель фар).

datchiki-urovnia-poliusa

ДИАПАЗОН ИЗМЕРЕНИЙ

Диапазон измерения является наиболее важной характеристикой для изучения при выборе сигнализаторов уровня жидкости. Он определяется как диапазон уровня, который способны измерять приборы. Диапазон измерения определяется максимальным и минимальным уровнем материала в емкости. Пользователь должен также учитывать колебания уровня материала. Если выбран правильный диапазон измерения, то количество данных потерянных во время превышения диапазона измерения будет меньше.

  • Допустимый выход за пределы диапазона — Спецификация выхода за пределы диапазона ограничивает диапазон подходящих продуктов в указанном диапазоне, умноженный на выбранный коэффициент превышения диапазона. Это сохраняет возвращенные совпадения, близкие к требованию диапазона и отфильтровывает продукты с более широким диапазоном, чем нужно. Чтобы активировать эту опцию должны быть указаны «Из», «В» и «Выход за пределы диапазона».

ПРИМЕР: Пользователь настраивает датчик с диапазоном от 0-100. Без превышения диапазона указанного в спецификации, датчики с диапазонами 0-100, 0-1000, и -10000 до +10000, возвращаются в виде отношения. Выход за пределы диапазона указанного в спецификации на 50% будет отфильтровать какие-либо датчики с полномасштабным диапазоном 150.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Также важной составляющей является сила тока и напряжение требуемые для реле. Аналоговые выходы из реле уровня могут быть сигналами тока или напряжения. Также возможны импульсные или частотные.

  • Максимальный ток-максимальная номинальная токовая нагрузка устройства.
  • Максимальное переменное напряжение-максимальное номинальное напряжение переменного тока устройства.
  • Максимальное постоянное напряжение Максимальное напряжение постоянного тока устройства.
  • Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) — ТТЛ драйвер заставляет переключатель контролироваться уровнем логического входа ТТЛ. Питание может подаваться через пару силовых клемм, а затем управлять работой переключателя с контрольной цепью 5 вольт.

ИНТЕРФЕЙС СВЯЗИ

Есть два основных коммуникационных интерфейса:

  • Серийный — биты данных передаются в последовательном (один за другим) пути по одной линии. Преимуществом последовательной связи является то, что данные могут быть отправлены на более дальнее расстояние, а кабельное соединение является более простым и использует меньшее количество проводов. Последовательные интерфейсы используют протоколы последовательной связи, такие как универсальные последовательные шины (USB), RS232, или RS485.
  • Параллельный — Параллельное соединение означает, что количество битов данных отправляется одновременно. Больше информации может быть отправлено быстрее и надежнее, однако время обработки дольше. Параллельные интерфейсы используют протокол параллельной связи, например шина интерфейса общего назначения (GPIB).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Технологические условия эксплуатации — На рассмотрение предлагается два условия:

  • Максимальное рабочее давление — Максимальное рабочее давление материала, на которое рассчитано устройство.
  • Диапазон температур материала — Максимальная температура материала, для измерения уровня которых рассчитано устройство.

Удельный вес жидкости — удельный вес жидкости является отношением относительной плотности вещества к плотности воды при 4°C. Плотность может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:
Удельный вес = Плотность жидкости (г / мл) / плотность воды (1,00 г / мл), где плотность воды определяется как масса / объем

МОНТАЖ

Монтаж можно проводить как сбоку, сверху и снизу. Установка датчика зависит от условий системы, характеристики емкостей, и выбор между контактным или бесконтактным методом измерения. Эти датчики могут быть установлены на верхней, нижней или боковой стороне контейнера, содержащего вещество, уровень которого необходимо отслеживать. Некоторые дополнительные факторы, которые следует учитывать при выборе монтажной опции это размер переключателя или датчика, и пространство, доступное для установки. Переключатель должен быть прочен, чтобы не учитывать влияния окружающей среды.

ОСОБЕННОСТИ

Некоторые функции, которые могут сделать реле уровня жидкости более применимыми это программируемость, наличие контроллера, рекордера или функций сумматора и встроенный индикатор сигнализации, будь то звуковой или визуальный сигнал.

  • Устройства с регулируемыми диапазонами измерений позволяют пользователю настроить диапазон измерения в зависимости от материала, емкости и условий окружающей среды.
  • Для санитарных целей-устройства рассчитанные на санитарные приложения, такие как фармацевтическая и пищевая промышленности.
  • Обработчики суспензии / взвешенных веществ-устройства которые могут обрабатывать шламы и материалов с содержанием взвешенных частиц, таких как сточные воды.
  • Встроенная Сигнализация/Индикатор -устройства которые имеют встроенную звуковую или световую сигнализацию, который является чем-то большим, чем переключатель реле.
  • Программируемые-устройства, которые могут быть запрограммированы для различных диапазонов, материалов, выходов и т. д.
  • Функции регулятора-устройства имеющие или получающие входы для датчиков, обеспечивающие функции управления (например, ограничения, ПИД, логические), и выход управляющего сигнала.

ПРИМЕНЕНИЕ

Мониторинг уровня жидкости играет важную роль в самых разнообразных направлениях. Любой промышленный процесс, включающий заполнение или хранение жидкости в резервуаре получают преимущества от использования реле уровня жидкости. Они также являются важной частью системы управления технологическими процессами, которая управляет расходом «в» и «из» емкости хранения или реактора.

Датчики уровня жидкости могут быть использованы для обнаружения утечек и перезаполнения, сигнализации максимального и минимального положений, а также выступать в роли регулировочного интерфейса между уровнями различных сред. Их можно найти в самых разнообразных отраслях — не ограничиваясь производством продуктов питания и напитков, химической и фармацевтической промышленностями, морских отраслях, а также в топливно-энергетических отраслях.

 


 

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

[/su_posts]