Senzorji nivoja tekočine v rezervoarju vam omogočajo tako trenutno merjenje količine napolnjene tekočine kot poročanje o doseganju njenih mejnih vrednosti. Takšne naprave so sestavljene iz občutljivega senzorja, ki se odziva na določene fizične parametre, in merilnih, krmilnih in indikacijskih vezij. Glede na aplikacijo se uporabljajo naprave, ki se razlikujejo po principu delovanja.
Informacije, predstavljene v članku, vam bodo pomagale spoznati načela delovanja različnih tipov senzorjev in področja njihove uporabe. Izveden bo kratek pregled njihovih prednosti in slabosti, navedeni bodo glavni proizvajalci, ki so se izkazali na trgu.
Razvrstitev aparatov
Tenzorji nivoja tekočine v rezervoarju so lahko merilniki nivoja ali signalne naprave. Prvi od njih je zasnovan za neprekinjeno merjenje nivoja tekočine v trenutnem trenutku.čas. Uporabljajo senzorje, ki delujejo na različnih fizikalnih principih. Nadaljnjo obdelavo signalov, ki prihajajo iz njih, izvajajo analogna ali digitalna elektronska vezja, ki so del merilnikov nivoja. Dobljeni indikatorji so prikazani na elementih zaslona.
Signalne naprave opozarjajo na doseganje določene vrednosti nivoja tekočine v rezervoarju, ki jo prednastavijo nastavitveni elementi. Njihovo drugo ime so senzorji nivoja vode v rezervoarju za izklop njegove nadaljnje oskrbe. Njihov izhodni signal je diskreten. Opozorilo je lahko izdano v obliki svetlobnega ali zvočnega alarma. V tem primeru je delovanje sistemov za polnjenje ali praznjenje samodejno blokirano.
Metode merjenja nivoja
Odvisno od lastnosti tekočine, ki se meri v rezervoarju, se uporabljajo naslednje merilne metode:
- kontakt, pri katerem senzor nivoja tekočine v rezervoarju ali njegovem delu neposredno sodeluje z izmerjenim medijem;
- brezkontaktno, izogibanje neposredni interakciji senzorja s tekočino (zaradi njegovih agresivnih lastnosti ali visoke viskoznosti).
Kontaktne naprave se nahajajo v rezervoarju neposredno na površini merjene tekočine (plavci), v njeni globini (hidrostatski manometri) ali na steni rezervoarja na določeni višini (ploščati kondenzatorji). Za brezkontaktne merilnike (radarske, ultrazvočne) je treba zagotoviti območje neposredne vidljivosti površine merjene tekočine in odsotnosti neposrednega stika znjo.
Načela delovanja
Tako nivojski merilniki kot signalne naprave za izvajanje svojih funkcij uporabljajo različna načela delovanja. Najpogosteje se uporabljajo naslednje vrste naprav:
- plavajoči senzorji za nivo tekočine v rezervoarju;
- kapacitivna;
- hidrostatski senzorji nivoja tekočine;
- radarske naprave;
- ultrazvočni senzorji.
Plovec je lahko mehanski, diskreten in magnetostriktiven. Prve tri skupine senzorjev vključujejo naprave, ki uporabljajo kontaktno metodo merjenja, drugi dve sta brezkontaktni napravi.
Mehanska plovna stikala
Lahek plovec, ki je nenehno na površini tekočine v rezervoarju, je s sistemom mehanskih vzvodov povezan s srednjim priključkom potenciometra, ki je krak uporovnega mostu. Z minimalno količino tekočine v rezervoarju se most šteje za uravnotežen. V merilni diagonali ni napetosti.
Ko se rezervoar polni, plovec spremlja položaj nivoja tekočine s premikanjem gibljivega kontakta potenciometra skozi vzvodni sistem. Sprememba upora potenciometra vodi do kršitve uravnoteženega stanja mostu. Napetost, ki se pojavi na njeni merilni diagonali, uporablja elektronsko vezje prikazovalnega sistema. Njegovi analogni ali digitalni odčitki ustrezajo količini tekočine v rezervoarju v trenutnem času.
Diskretna plovna stikala
Diskretni signal v obliki vezjaali odpiranje kontaktov reed stikala se uporablja z elektronskim indikacijskim in signalnim vezjem za obveščanje, da je nivo tekočine v rezervoarju dosegel določeno vrednost. Kovinski kontakti, ki so izdelani iz materiala z nizkim kontaktnim uporom, ko so zaprti, so nameščeni v votlo izolirano stekleno žarnico.
Senzor nivoja vode v rezervoarju z diskretnim izhodom vključuje vodilo v obliki votle cevi, v katero tekočina iz rezervoarja ne vstopa. Kontakti enega ali več relejev so pritrjeni znotraj vodila. Njihova lokacija je odvisna od primera, v katerem je treba prejeti alarm, ko nivo tekočine doseže nastavljeno vrednost.
Plovec senzorja z vgrajenim majhnim trajnim magnetom se premika vzdolž vodila, ko se spremeni nivo tekočine v rezervoarju. Delovanje kontaktne skupine se pojavi v trenutku, ko vstopi v magnetno polje trajnega magneta plovca. Signal preko žic, ki so priključene na kontakte senzorja nivoja vode v rezervoarju stikala, gre v alarmni krog.
Magnetostriktivni plovni senzorji
Senzorji te vrste zagotavljajo stalen signal glede na nivo tekočine v rezervoarju. Glavni element, tako kot v prejšnjem primeru, je plovec s trajnim magnetom v notranjosti, ki se nahaja na površini tekočine in se premika v navpični ravnini vzdolž vodila.
Notranjo votlino vodila, izolirano od tekočine, zaseda valovod. Izdelana je iz magnetostriktorjamaterial. Na dnu elementa je vir tokovnih impulzov, ki se širijo po njem.
Ko sevani impulz doseže lokacijo plovca z magnetom, dve magnetni polji medsebojno delujeta. Rezultat te interakcije je pojav mehanskih vibracij, ki se širijo nazaj vzdolž valovoda.
Ob generatorju impulzov je pritrjen piezoelektrični element, ki zajema mehanske vibracije. Zunanje elektronsko vezje analizira časovni zamik med oddanimi in sprejetimi impulzi ter izračuna razdaljo do plovca, ki je nenehno na površini tekočine. Indikacijsko vezje nenehno poroča o nivoju tekočine v rezervoarju.
Kapacitivni senzorji
Delovanje senzorjev te vrste temelji na lastnostih kondenzatorja, da spremeni svojo električno kapacitivnost, ko se spremeni dielektrična konstanta materiala, ki zapolnjuje prostor med njegovimi ploščami. Uporabljajo se koaksialni kondenzatorji, ki so par koaksialnih votlih kovinskih valjev različnih premerov.
Slednje so kondenzatorske plošče, med katerimi lahko prosto prodira tekočina. Dielektrične konstante zraka in tekočega medija imajo različne vrednosti. Polnjenje rezervoarja vodi do spremembe vrednosti skupne dielektrične konstante koaksialnega kondenzatorja in s tem njegove električne kapacitivnosti.
Frekvenca nihajnega kroga, invezje, v katerega je priključen kondenzator, se spreminja sorazmerno s spremembo njegove kapacitivnosti. Elektronski frekvenčni/napetostni pretvornik spremlja to spremembo in prikaže vrednost, sorazmerno s stopnjo napolnjenosti rezervoarja.
Hidrostatski senzorji
Drugo ime za takšno napravo je detektor ali pretvornik tlaka. Lahko so stacionarni, pritrjeni na dnu rezervoarja, napolnjenega s tekočino, ali prenosni. V slednjem primeru so tlačni pretvorniki opremljeni s kablom velike dolžine. To jim omogoča uporabo za rezervoarje različnih geometrijskih velikosti.
Občutljivi element hidrostatičnega senzorja je membrana, ki zaznava pritisk stolpca tekočine nad njim. Njegova nastavitev je narejena tako, da atmosferski tlak ne povzroči deformacije membrane. Tlak na merilni točki se lahko uporabi za določitev višine stolpca tekočine ali stopnje napolnjenosti rezervoarja.
Količina deformacije membrane se pretvori v električno sorazmerno vrednost, ki se nato uporabi za prikaz nivoja tekočine v rezervoarju. Uporabijo se popravki, ki upoštevajo gostoto merjenega medija in gravitacijski pospešek na točki meritve.
Radarski tip senzorja
Senzor nivoja tekočine v rezervoarju uporablja brezkontaktno merilno metodo, ki temelji na lastnostih tega medija katere koli gostotein viskoznost, da odraža električni signal. Frekvenca oddanega signala radarja, ki se nahaja nad površino izmerjene tekočine, se spreminja po linearnem zakonu.
Ko se odbije od površine, prispe do sprejemne naprave z zamudo, ki je določena z dolžino prevožene poti. Tako obstaja razlika med frekvencami obeh signalov. Z velikostjo frekvenčnega premika analitska naprava lokatorja določi pot, ki jo prepotuje signal ali nivo odbojne tekočine glede na lokacijo radarja.
Ultrazvočni nivojski senzorji
Merilna shema, ki se uporablja za senzorje te vrste, ustreza tisti, ki je bila obravnavana v prejšnjem razdelku članka. Metoda merjenja lokacije se uporablja v območju ultrazvočnih valovnih dolžin.
Prejeti podatki določajo časovno razliko med oddanim oddajnikom in signali, ki jih sprejema sprejemnik. Na podlagi podatkov o hitrosti širjenja ultrazvoka v prostoru nad površino tekočine analizator določi razdaljo, ki jo signal prepotuje, oziroma nivo tekočine v rezervoarju.
Kratek pregled proizvajalcev
Senzorji nivoja tekočine v rezervoarju "ARIES" vam omogočajo, da opravite potrebne meritve na visoki ravni. Oglaševanje njihovih izdelkov je mogoče najti na številnih tujih straneh.
Zasluži si pozornost izdelkov domačega razvijalca in proizvajalca L-CARD, vključenih v državni register merilnih instrumentov. Alta Group, ki je na ruskem trgu že več kot 10 let, jezaslužen pozitiven odziv.
Sklep
Senzorje nivoja tekočine v rezervoarju je treba izbrati glede na pogoje njihove uporabe, lastnosti tekočin, zahtevane kazalnike točnosti merjenja. Najbolj natančne odčitke je mogoče dobiti z radarskimi senzorji, magnetostriktivnimi merilniki.
Zapomniti si je treba, da absolutna natančnost zahteva višje materialne stroške. Plovni senzorji in signalne naprave so najpreprostejše naprave, vendar je njihova uporaba omejena zaradi vibracijskih pogojev zaradi penjenja tekočine, njene viskoznosti in agresivnosti medija..
Optimalna rešitev, ki temelji na razmerju med ceno in kakovostjo, je uporaba hidrostatičnih in kapacitivnih senzorjev, ob upoštevanju omejitev, ki veljajo za lastnosti merjene tekočine.
