Приборы для измерения и регулирования уровня
Указатели уровня Сигнализаторы уровня
Датчики уровня кондуктометрические
Датчики контроля и измерения уровня сыпучих материалов и жидких сред INNOLevel
|
Датчики INNOLevel для сыпучих материалов
|
Датчики INNOLevel для жидких сред
|
Принцип работы
Механические и магнитные поплавковые уровнемеры
Принцип действия основан на замыкании поплавком контактов, расположенных на различных уровнях направляющего стержня. В магнитных поплавковых уровнемерах используются герконы, а в механических – микровыключатели.
Преимущества
- просто
- дёшево
Недостатки
- контактный метод, при выборе поплавка необходимо учитывать: химическую совместимость со средой, плавучесть, вязкость, плотность и температуру
- не подходит для измерения уровня очень вязкой жидкости, шлама
- а также жидкости, которая прилипает к поплавку и стержню
- или содержит металлические кусочки, которые могут вызвать ложные срабатывания магнитных выключателей.
Магнитострикционные уровнемеры
Это поплавковые уровнемеры непрерывного действия, в которых используются магнитострикционный эффект. Поплавок с постоянным магнитом внутри перемещается вдоль направляющего стержня, в котором натянута проволока из магнитострикционного материала (волновод). В волновод подаются токовые импульсы. В месте расположения магнита (поплавка) при взаимодействии магнитного поля с током, возникают импульсы продольной деформации, которые регистрируются пьезоэлементом вверху стержня. Время прохождения импульса пропорционально расстоянию до поверхности.
Буйковые уровнемеры
На частично погружённый в жидкость буёк действует выталкивающая сила Архимеда, пропорциональная глубине погружения.
Ультразвуковые уровнемеры (Ultrasonic)
Принцип действия ультразвуковых уровнемеров основан на измерении времени распространения звуковой волны высокой частоты (20-200 кГц) от антенны уровнемера до поверхности жидкости и обратно.
Ультразвуковые уровнемеры подходят для измерения уровня вязких жидкостей и сыпучих материалов.
Недостатки
- звуковой сигнал не может распространяться в вакууме
- на показания оказывают влияние: температура, влажность, давление, турбулентность, пена, пар, изменение концентрации жидкости.
Микроволновые радарные уровнемеры (Radar)
Принцип действия радарных уровнемеров основан на измерении времени распространения электромагнитной волны (радиоволны) сверхвысокой частоты (1-30 ГГц) от антенны уровнемера до поверхности жидкости и обратно.
Радары подходят для использования во влажной, туманной и пыльной среде, а также при переменной температуре.
Импульсный метод – измерение времени прохождения импульса до поверхности и обратно – очень сложно реализовать, т.к. это время измеряется в наносекундах.
Более распространён способ непрерывного линейного частотного модулирования радиосигнала - FMCW (Frequency Modulated Continuous-Wave). При этом способе излученный и отражённый сигналы смешиваются, и образуется сигнал, частота которого равна разности частот этих сигналов. Эта разность пропорциональна расстоянию от антенны до поверхности.
Преимущества
- радиоволны могут распространяться и в вакууме, на них не влияет температура, давление, влажность и пыль
Недостатки
- электромагнитные волны поглощаются (не отражаются) диэлектриками (пластмасса, стекло, бумага и т.д.)
- высокая цена (чем выше частота, тем точнее измерения и тем дороже)
Гидростатическое измерение уровня
Используется зависимость давления столба жидкости от уровня. Давление столба жидкости измеряется с помощью дифференциальных датчиков давления - один датчик измеряет давление на дне резервуара, а другой – давление над поверхностью жидкости.
Емкостные уровнемеры (Capacitance)
В резервуар опускается конденсатор, представляющий собой длинную трубку с металлическим стержнем внутри. Вместе с резервуаром заполняется и трубка - из-за разной диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха ёмкость конденсатора изменяется пропорционально уровню.
В качестве опорного электрода (внешних обкладок конденсатора) могут использоваться стенки резервуара.
Кондуктометрические сигнализаторы уровня
Используются для контроля уровня в проводящих жидкостях. В резервуар опускается пара электродов, и как только уровень повышается так, что электроды оказываются погружёнными в жидкость – уменьшается сопротивление между электродами и срабатывает выключатель. Для контроля нескольких уровней используются несколько пар электродов разной длины.
Вибрационные сигнализаторы уровня (Vibrating Switch)
Применяются для сигнализации уровня жидких и сыпучих веществ. Используется эффект камертона – в резонаторе, имеющем форму вилки, пьезоэлектрическим способом возбуждаются механические резонансные колебания, которые затухают и гасятся при погружении резонатора в сыпучее вещество.
Как выбрать
Измеряемая среда
- Измеряемая среда (жидкость, шлам, ил, сыпучее и т.п.)
- Диапазон рабочих температур измеряемой среды
- Давление измеряемой среды
- Электрическая проводимость
- Плотность
- Вязкость
- Диэлектрическая проницаемость
- Прилипает к зонду
- Содержит металлические включения
- Есть пена на поверхности
Окружающая среда
- Температура окружающей среды
- Влажность
- Наличие агрессивных сред
- Взрывоопасная зона
Технология
Хранение
- жидкости
- сыпучего вещества
Сепарация (определение уровня разделения несмешивающихся жидкостей)
Процесс (перемешивание, нагрев)
Реактор (химический процесс)
Измерение уровня
- Непрерывное
- Дискретное (сигнализация уровня), количество уровней
Способ измерения уровня
Контактный:
- поплавковый
- буйковый
- емкостной
- гидростатический
Бесконтактный:
- радарный
- ультразвуковой
- радиоактивный
Конструкция резервуара
- Наличие оборудования в ёмкости (циркуляционный насос, мешалка, нагреватель и т.п.)
- Размеры
- Материал
- Верх (открытый, форма крышки)
- Форма дна
- Расположение входных и выходных труб
- Место установки датчика, присоединение (фланцевое, врезное).
Измерение
- Диапазон измерения уровня
- Погрешность измерения
Преобразователь
- Питание
- Индикатор
- Место установки
- Кабельный ввод
- Выходной сигнал:
- Токовый 4...20 мА
- Релейный выход
- Полевая шина:
- HART
- PROFIBUS PA
- Foundation Fieldbus
