Современные промышленные отрасли и хозяйства, работающие с большими объемами жидких веществ, должны контролировать их уровень и объем, чтобы обеспечить эффективность и безопасность процесса производства. Для этих целей активно используют датчики уровня жидкости. В статье рассмотрим разные виды устройств, чем они отличаются и как работают.
Для чего нужны датчики уровня жидкости?
Приборы используют как в промышленных отраслях, так и в быту:
- пищевых и фармацевтических предприятиях — для измерения и контроля уровня в емкостях и резервуарах;
- горнодобывающей отрасли — для определения уровня воды в скважинах;
- коммунальном хозяйстве — для контроля воды в колодцах и сточных вод в очистных системах;
- рыбной промышленности — для поддержания уровня воды в резервуарах с рыбой.
Также датчики активно применяют в нефтепереработке, химической промышленности и автомобилестроении.
Особенности приборов для сигнализации и измерения предельного уровня жидкости
Устройства используют в случаях, когда необходимо проконтролировать момент достижение жидкости конкретной точки. При этом прибор подает световой или звуковой сигнал.
Из чего состоит датчик уровня воды?
Датчик уровня воды содержит три основных узла:
- чувствительный элемент — следит за передвижением жидкости в емкости;
- балласт — уравновешивает чувствительную часть прибора;
- исполнительный элемент — приводит в действие световые и сигнальные индикаторы.
Важно при техобслуживании системы проверять все три узла, чтобы исключить сбои в работе.
Виды датчиков
В зависимости от назначения, принципа работы и конструкции различают пять основных типов устройств: поплавковый, гидростатический, радарный, ультразвуковой, емкостный радиометрический.
Поплавковый
Поплавковые датчики имеют самый простой принцип работы — поплавок выталкивается измеряемой жидкостью и на заданном уровне контакты замыкаются. Выглядит как небольшой электронный блок со встроенным стержнем или кабелем. В качестве контакта используют геркон или микропереключатель.
Конструкцию с микровыключателем обычно применяют в устройствах с подвесным датчиком. Считывающее устройство размещают на кабеле и опускают в емкость. Когда жидкость достигает поплавка, он переворачивается и контакты замыкаются. Такой тип обычно используют в вязких субстанциях, где возможно налипание веществ на конструкцию, например, для растительного масла.
Более востребованы датчики с герконом (герметизированный контакт). Принцип работы заключается в том, что в стержень датчика, который погружен в жидкость, встраивают герметизированный контакт и надевают поплавок в магнитном корпусе. Обычно монтируют два геркона: вверху и внизу емкости. Когда уровень жидкости падает или поднимается, магнитный поплавок достигает геркона и замыкает или размыкает контакты, в зависимости от назначения датчика.
Поплавковые устройства ценят за простоту конструкции, высокую точность и дешевизну. Однако любые механические вибрации могут немного искажать показания. Работают приборы при температуре 0–70 °С. Применяются в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, быту. В домашних условиях датчик устанавливают в скважины и колодцы для контроля уровня воды и сточных вод.
Гидростатический
Гидростатический датчик выглядит как зонд длиной около 10–13 сантиметров. Его погружают на глубину резервуара или в скважину. По способу монтажа бывает врезного и погружного типа.
Отлично зарекомендовал себя в работе на глубине до 250 метров, а также в труднодоступных местах. Используется для непрерывного контроля уровня жидкости в различных ситуациях:
-
скважинах, бассейнах, водоемах;
-
узких трубах, где доступ к жидкости затруднен;
-
рыболовстве для измерения глубины;
-
мониторинге уровня сточных вод.
Применяется в работе с жидкими, вязкими, не агрессивными, абразивными жидкостями. Некоторые модели оснащены мембраной и корпусом из химически устойчивых материалов, поэтому допустимо использование в агрессивной среде.
Хорошо работают приборы при температуре от -40 до +150 °С. Чтобы исключить боковое смещение зонда, необходимо устанавливать его подальше от потоков движущейся жидкости.
Радарный
Принцип работы радарного устройства заключается в излучении преобразователем микроволн, которые отражаются от измеряемой жидкой поверхности и возвращаются в преобразователь в виде электромагнитного сигнала. Данные обрабатываются в специальном электронном блоке и отображаются на дисплее устройства в виде цифр, которые показывают расстояние. По этим данным специалисты проверяют уровень веществ в резервуаре.
Состоит датчик из нескольких частей:
-
антенны — различают рупорную, трубчатую, параболическую, планарную и стержневую;
-
блока приема и передачи сигнала;
-
сигнального процессора;
-
коммуникационного контроллера.
Преимуществом радарного контроллера является то, что его волны имеют свойство проходить через пластик и отражаться непосредственно от жидкости, уровень которой контролируется. Поэтому датчики используют для веществ с агрессивными свойствами, например, кислотами. Устройство размещают на верхней пластмассовой крышке бака, где нет прямого контакта с агрессивной средой.
Радарные контроллеры широко применяют в насосных установках по очистке сточных вод, так как они не боятся налипаний, загрязнений и конденсата. Особенность работы преобразователя заключается в том, что он может одновременно подавать и принимать сигнал. В таком случае мертвые зоны в районе датчика отсутствуют и вероятность затопления или перелива ничтожна.
Универсальны, имеют высокую точность, просты в установке и доступны по цене. Работают при температуре от -40 до +90 °С.
Ультразвуковой
Используют для контроля уровня жидких веществ как в открытых емкостях, так и закрытых резервуарах под давлением. Принцип работы аналогичен радарному, главная особенность — преобразователь излучает ультразвуковые колебания, а не микроволны. Применяется для измерения веществ разной консистенции и химического состава. В зависимости от модели допустимая рабочая температура от -30 до +90 °С.
Достоинства:
-
хорошо зарекомендовал себя в работе с веществами, различными по составу: вода, масло, нефтепродукты, кислоты;
-
не требует погружения, поэтому может работать в агрессивной среде;
-
доступен по цене;
-
некоторые модели имеют встроенные функции GPS, SMS, удаленной передачи информации.
На достоверность показателей устройства влияют: температура, давление, ветер, влажность, запыленность, конденсат. Чтобы устройство работало корректно, все факторы обязательно должны учитываться. Из этого следует, что условия, при которых будет использован ультразвуковой измеритель, должны быть приближены к идеальным.
Емкостный радиометрический
Используют при автоматическом наполнении емкостей. Оснащен электродами, которые вместе с резервуаром, образуют конденсатор. При заполнении емкости, на которой установлен емкостный датчик, изменяется диэлектрическая проницаемость. Этот процесс вызывает изменение значения емкости конденсатора и отражается на работе схемы — на контроллер приходит сигнал.
Устанавливают прибор на стенку резервуара, если он состоит из диэлектрического материала. Если емкость хорошо проводит ток, то в стенке вырезают отверстие и вставляют люк из диэлектрика (стекло, органическое стекло). Датчик монтируют вплотную к стене, без воздушной прослойки, чтобы показания были корректными. Если корпус датчика выполнен из нержавеющей стали, то допустимо устанавливать устройство внутрь резервуара.
Достоинства:
-
имеют прочный корпус из латуни, нержавеющей стали или пластмассы;
-
выдерживают высокие температуры в зависимости от модели от -25 до +105 °С;
-
устойчивы к высокому давлению;
-
просты в установке.
Широко применяются в химической и пищевой промышленности.
Рабочая среда сигнализаторов уровня
Для устройств погружного типа большое значение имеет среда, в которой он будет работать. В случае, если измеряемая жидкость имеет агрессивные свойства, корпус и узлы датчика должны быть выполнены из устойчивого материала: поливинилхлорида, керамики, фторопласта.
На корректность сигнала и получаемых данных влияет химический состав жидкости и консистенция. Для каждого ее вида необходимо подбирать датчик соответствующего типа.
Как выбрать датчик контроля уровня жидкости: на что обратить внимание?
Благодаря новым разработкам в продаже представлено огромное количество датчиков контроля уровня жидкости. Чтобы сделать правильный выбор и не ошибиться с покупкой, учитывайте ряд факторов:
-
в какой среде будет работать устройство — химический состав и плотность жидкости;
-
для каких целей предназначен прибор — измерение объема или контроль уровня;
-
условия для работы — влажность, пыльность, температура, наличие механических колебаний.
Соблюдая рекомендации возможно подобрать устройство, соответствующее особенностям любого производственного процесса.
