Датчики уровня жидкости
Жидкость относится к одному из агрегатных состояний веществ. Она обладает высокой текучестью и способностью принимать форму емкости, в которой находится. Чтобы контролировать уровень жидкости внутри резервуара или трубопровода, используют специальные уровневые датчики. По своему действию и особенностям конструкции они делятся на две группы – уровнемеры, сигнализаторы.
Интерактивный подбор датчика уровня жидкости
Уровнемер – представляет собой устройство постоянного замера значения уровня жидкой среды в закрытых системах. Его функционирование основано на возможности преобразования величины уровня в пропорциональный электрический сигнал, который подается на аналоговый или цифровой выход. Процесс преобразования происходит в электронном модуле.
Сигнализатор – прибор, используемый для определения уровней жидких сред во время заполнения/опустошения емкостей, трубопроводов. Особенность таких датчиков в том, что у них используется дискретный сигнал – релейный либо же транзисторный. Принцип работы заключается в том, что устройство сработает тогда, когда жидкость дойдет к чувствительному элементу сигнализатора или освободит его от воздействия. В этот момент происходит подача выходного электрического сигнала.
Какой тип уровневого датчика устанавливать, выбирают исходя из тех задач, которые предстоит решать. Часто бывает так, что нужно использовать параллельно оба датчика. Например, когда нужно защитить насосные установки от «сухого хода», исключить переливание жидкостей, обеспечивать их точное дозирование.
Также вид устройства зависит от физических, химических свойств жидкой среды. Нужно учитывать ее вязкость, показатели электропроводности, агрессивности среды и прочее. Кроме этого, на выбор влияют и особенности технологических процессов: величина давления среды, ее температура, скорость течения и др.
Чтобы получить оптимальное решение вашей задачи, заполните опросный лист,
и наши специалисты свяжутся с Вами, чтобы предложить готовый ответ.
 Скачать опросный лист в PDF |
По принципу взаимодействия чувствительного элемента датчика с жидкой средой устройства делятся на две категории:
- Контактные – весь уровнемер или его отдельная часть находится в контакте со средой.
- Бесконтактные – замеры происходят без непосредственного контакта с жидкостью.
Для каждого из этих двух видов датчиков характерны свои положительные и отрицательные стороны.
Контактные датчики используют, чтобы контролировать уровень в емкостях, используемых для реализации технологических процессов, реализуемых в сложных эксплуатационных условиях. К ним относят:
- температура среды выше +90…100°С;
- давление жидкости более 3 бар.
Часто именно контактный тип датчиков устанавливают, когда нужно контролировать уровень пенящихся жидкостей. Например, пива, молочной молока, соков, газировки. Учитывая сильное рассеивание сигнала бесконтактного датчика в узких резервуарах большой высоты, в таких случаях также лучше использовать контактные уровнемеры.
Бесконтактный датчик уровня используют в тех случаях, когда среда может негативно влиять на эксплуатационные характеристики устройств. На корректность замеров и функционирование уровнемеров могут серьезно влиять:
- жидкие среды с высоким коэффициентом вязкости;
- агрессивные жидкости.
Кроме бесконтактных уровнемеров, для замеров уровня агрессивной среды могут применяться контактные устройства, выполненные из специальной коррозиеустойчивой нержавейки.
Кроме того, что уровневые датчики отличаются по функциональным возможностям (сигнализатор/уровнемер) или способу измерения (контактный/бесконтактный), у них еще может быть и разный принцип работы.
Более детальную информацию о каждом принципе действия, его положительных и отрицательных сторонах можно найти на нашем сайте. Ниже будут представлены отличия и возможности практического применения каждого из представленных в таблице уровневых датчиков.
Емкостные датчики уровня – это недорогие измерители уровня различных жидкостей. Их используют, когда нет необходимости в проведении высокоточных измерений, а среда не вспенивается и не налипает на измерительном датчике. Как правило, емкостные датчики устанавливают внутри небольших по объему емкостей. Для контроля уровня агрессивной среды и жидких пищевых заготовок используют модели датчиков с зондом, который покрыт пластиком. Недостаток этих устройств — в высокой погрешности измерений для сред, у которых невысокие показатели диэлектрической проницаемости (ε = от 1,5 до 3). Для диэлектрической среды емкостный тип устройств вообще не подходит.
Чтобы минимизировать этот недостаток емкостных датчиков, был разработан емкостно-частотный сигнализатор. Применение RF-технологии позволило измерять уровень слабопроводящих сред и исключить погрешности, создаваемые пеной.
Гидростатические уровневые датчики также стоят недорого, но их точность существенно выше, нежели емкостных устройств. Принцип замеров заключается в определении величины уровня по значению давления, создаваемого столбом жидкости. Эти устройства можно устанавливать не только в открытых, но и закрытых емкостях, где жидкость находится под атмосферным давлением. Если давление выше/ниже, результаты замеров будут некорректными.
На точность полученных замеров влияет величина плотности жидкости, а точнее ее постоянство на протяжении всего периода времени, когда проводятся измерения. Учитывая этот фактор, такие датчики лучше не использовать при контроле жидкостей, плотность которых может меняться с изменением температурного режима. Такие устройства подойдут для чистой воды, стоков, жидких пищевых сред, а также различных химических растворов. Приборы незаменимы в тех случаях, когда нужно проводить замеры в глубоких скважинах.
Байпасные уровнемеры – функционирование базируется на принципе обобщающих сосудов. Такого рода датчики можно применять в закрытых емкостях, которые находятся под надменным давлением, а температура среды составляет до +250°С. Байпасные датчики могут применяться вместе с магнитострикционными устройствами, что открывает возможность их внедрения в автоматические системы управления. Этот тип уровнемеров не следует применять для жидкостей с высокой вязкостью, а также тех сред, показатели вязкости которых растут с понижением температуры.
Магнитострикционные и магнитные датчики – это измерители поплавкового типа. Поплавок является частью измерительного механизма, он находится на поверхности среды, уровень которой контролируется. Для таких устройств характерна достаточно высокая точность измерений. Учитывая этот фактор, их часто используют при коммерческом учете нефтепродуктов, топлива, химических растворов.
Микроволновые рефлексные датчики конструкционно состоят из волновода и электронного модуля. Волновод должен иметь длину, соответствующую глубине резервуара, в котором проводится замер. Датчики этого типа характеризуются высокой точностью замеров и возможностью применения в сложных условиях — при повышенном давлении среды, высокой температуре. Кроме этого, уровнемеры хорошо работают с липкими и пенящимися средами. Это наиболее универсальный тип датчиков, который подходит для различных жидкостей и практически не имеет ограничений на практике.
Микроволновый радарный датчик – универсальный уровнемер для постоянного мониторинга уровня жидкой среды. Он характеризуется высокой точностью замеров и владеет теми преимуществами, которые предоставляет бесконтактный способ работы. Устройство подходит практически к любой жидкости, помехи могут создавать газовые подушки, формируемые над ее поверхностью. Тогда лучше остановить свой выбор на FMCW-радарных измерителях. Чаще всего микроволновые уровнемеры используют в емкостях, где уровень меняется медленно. Недостаток таких устройств в их достаточно высокой цене.
Ультразвуковые датчики уровня – измерители бесконтактного типа с хорошей точностью и доступной стоимостью. Устройства хорошо работают с различными жидкостями. Исключение составляют пенящиеся среды, а также резервуары, в которых формируется газовая подушка из испаряемой жидкости.
Оптические сигнализаторы – очень компактные устройства, которые используют для замеров внутри небольших емкостей, на которые воздействуют вибрации.
Вибрационные сигнализаторы врезают в резервуар на определенной высоте. Чувствительный элемент постоянно вибрирует, что позволяет делать замеры пенящихся и густых жидкостей.
Поплавковые датчики – это простые и недорогие сигнализаторы уровня, используемые для контроля уровня чистых жидкостей, стоков, слабоагрессивных растворов. Отличаются невысокими показателями точности. Чаще всего их применяют для контроля процесса включения и отключения насосных установок. Существует два вида сигнализаторов: кабельные, магнитные. Кабельные устройства могут погружаться внутрь емкости через ее верх на глубину, равную длине кабеля. Магнитные датчики врезаются в боковые стенки резервуаров на необходимом уровне. Для замеров в агрессивных средах поплавок и кабель должен быть сделан из специального пластичного состава.
Разновидности датчиков уровня жидкостей
Чтобы правильно подобрать датчик уровня под реализуемую задачу, рекомендуем обратиться к нашим инженерам.
