Применение датчиков уровня воды, на самом деле, гораздо шире, чем кажется на первый взгляд. Они используются для измерения уровня воды в емкостях различного типа и назначения. Различают: Вода используется повсеместно, как в быту, так и на производстве. И везде возникает необходимость контролировать ее уровень, поскольку перелив или опустошение емкости может привести к серьезным негативным последствиям. Измерять уровень можно либо постоянно с помощью уровнемеров и индикаторов уровня, либо точечно, используя сигнализаторы предельного уровня. Как выбрать прибор для измерения уровня воды? Датчики измерения уровня воды применяются для измерения ее количества в условном баке. В нашем каталоге более 30 видов датчиков контроля уровня воды. Готовы проконсультировать, так как важно не ошибиться в выборе. Основным критерием подбора являются условия эксплуатации. Также следует учитывать, какие именно данные необходимо контролировать (достижение водой конкретной точки, непрерывное измерение уровня и пр.), размер и предназначение емкости, возможности монтажа датчика и т.п. Выбрать и купить датчик уровня воды вы можете в интернет-магазине … Сигнализаторы предельного уровня воды Когда возникает либо исчезает контакт со средой, данные устройства сигнализируют о достижении предельного уровня. Сигнализаторы используются для предотвращения перелива ёмкости/сухого хода насоса, поддержания заданного уровня воды в установленных пределах, а также в качестве предупредительной сигнализации.
Уровнемеры для непрерывного измерения уровня воды Эти приборы непрерывно показывают степень заполнения ёмкости. Уровнемеры могут использоваться для:
Большинство уровнемеров (за исключением микроволновых, акустических и радарных) используют для измерения зонд, погружённый в жидкость. Именно здесь начинаются различия принципов действия. В нашем каталоге представлены уровнемеры paзличнoгo назначения. Выбор нужного зависит от многих факторов, таких как: тип емкости, условия и место эксплуатации и т.д.
Индикаторы уровня воды Индикаторы уровня воды применяются исключительно для мониторинга уровня водяного столба. В них нет элементов, преобразующих механическое воздействие (повышение/понижение уровня воды) в электрический импульс. Поэтому управлять изменением уровня с помощью индикаторов можно лишь наблюдая за шкалой на них. Вода необходима практически в любом технологическом процессе. В любой промышленности она используется для разных целей, будь то:
Перечислять области применения можно бесконечно. A где необходимо использование воды, там требуется и её хранение. Соответственно, нужно знать её количество, которое на данный момент подготовлено для использования. Во многих технологических процессах не обойтись без постоянного контроля уровня. В решении таких задач могут помочь сигнализаторы уровня, уровнемеры и индикаторы. Выбрать и купить датчик уровня воды вы можете в интернет-магазине РусАвтоматизация …
Для правильного выбора датчика уровня необходимо знать технологические параметры: проводимость среды, глубину/размер ёмкости, её местоположение и т.п. Для разных целей могут быть применены одни и те же уровнемеры, индикаторы и сигнализаторы уровня, а для некоторых, только специальные датчики. Для консультации по выбору нужных вам датчиков обращайтесь в нашу службу поддержки. Решаем Ваши задачи по контролю и измерению уровня воды! Мы поможем Вам выбрать оптимальное решение под Ваш бюджет. | г. Москва, г. Москва, Новости 07 ПЛК Siemens для модернизации процессов 03 Надежный контроль автоматизированных систем 31 Расширенная версия преобразователя частоты ISD mini 28 Подводим итоги конкурса-викторины «День радио» 24 Звук, свет и цвет для сигнализации в одном корпусе |
Бесконтактные датчики уровня жидкости неинвазивные
Бесконтактный контроль уровня жидкости подразумевает отсутствие непосредственного взаимодействия контролируемого материала и самого датчика уровня.
Различают два вида бесконтактного измерения уровня:
- Применение принципов уровнеметрии, которые не требуют физического контакта с материалом – ультразвуковые, радарные, микроволновые, радиоизотопные;
- Неинвазивные бесконтактные датчики уровня – отсутствует не только физический контакт датчика с жидкостью, но и не нарушается целостность сосуда или резервуара, т.е. датчик устанавливается снаружи емкости, контроль происходит через стенку сосуда с жидкостью.
Выбрать и купить датчик уровня жидкости вы можете в интернет-магазине …
Микроволновые радарные бесконтактные уровнемеры жидкости
Для работы радарных уровнемеров не требуется непосредственный контакт с контролируемой жидкостью, как правило они устанавливаются в крышке емкости или над ней, если материал последней радиопрозрачный.
К тому же микроволновые радарные уровнемеры не восприимчивы к пару, пенообразованию, бурлению. Микроволновое излучение легко проникает через пластик, что позволяет реализовать неинвазивный бесконтактный контроль уровня жидкости.
Ультразвуковые бесконтактные датчики уровня жидкости
Ультразвуковые датчики жидкости и воды также устанавливаются в крышку емкости. В случае применения ультразвука неинвазивное измерение невозможно, так как звуковые волны не проходят сквозь материалы.
Ультразвуковые датчики уровня делят на ультразвуковые сигнализаторы уровня, т.е. сенсоры, контролирующие дискретные изменения (есть/нет), и ультразвуковые уровнемеры (преобразователи уровня), которые формируют электрический или цифровой сигнал пропорциональный изменению уровня жидкости.
Ультразвук капризен, и качество измерений сильно зависит от влажности воздуха, температуры окружающей среды, парообразования, наличия газовых подушек в резервуаре. Пенообразование и бурление делают измерение уровня невозможным.
Бесконтактные неинвазивные датчики уровня жидкости
Существуют обстоятельства, когда контакт с жидкостью невозможен (например, в фармацевтике, пищевом производстве) или нежелателен (жидкость агрессивна, загрязненная), а также когда нельзя вмешиваться в конструкцию резервуара и сверлить в нем какие-то отверстия.
В этом случае решением проблемы будет применение неинвазивного бесконтактного измерения уровня.
Микроволновый сигнализатор уровня
Микроволновое излучение прекрасно проходит сквозь неметаллические материалы, но задерживается жидкостями с диэлектрической постоянной более 3. Это позволяет организовать бесконтактный неинвазивный контроль уровня жидкости с помощью микроволновых сигнализаторов предельного уровня.
Микроволновые сигнализаторы барьерного типа поставляются с четырьмя частотами приема-передачи, чтобы обеспечить установку нескольких барьеров в непосредственной близости друг от друга. К тому же, микроволновое излучение поляризовано, что позволяет устанавливать вплотную два комплекта, работающих на одной частоте, развернув их на 90° относительно друг друга.
Вибрационный неинвазивный сигнализатор уровня
Сенсорная технология построена на методе мониторинга локальных механических свойств резервуара с жидкостью. Датчик воздействует на стенку резервуара и вызывает его вибрацию. Акселерометр является частью датчика и измеряет вибрации, вызванные силой, и передает сигнал на процессор датчика. Алгоритм процессора вычисляет значение вибрации каждый раз, когда датчик выполняет измерение.
Датчик устанавливается снаружи металлических или пластиковых резервуаров для жидкости. Больше не нужно ни монтировать внутри резервуара, ни сверлить отверстия. Датчик имеет встроенную связь Bluetooth для телефонов Android и iOS. Кроме того, датчик имеет два выхода для интеграции, например, в промышленные сети, управляющие реле, сигнальное оборудование или зуммеры.
Блок управления не требуется. Применяется для всех видов жидкостей, таких как пресная вода, топливо, масло, канализационные и сточные воды.
Емкостные бесконтактные датчики уровня жидкости серии KQ10
Емкостной неинвазивный бесконтактный датчик серии KQ10 − это устройство для непрерывного определения уровня жидкостей и масел через стенку непроводящего сосуда. Прибор устанавливается снаружи ёмкости с помощью двухсторонней клейкой ленты без вмешательства в конструкцию резервуара.
Для надежного обнаружения уровня жидкости в проводящем сосуде можно установить датчик на непроводящую байпасную трубу диаметром от 10 мм.
В датчик встроены 3 точечных сигнализатора уровня, которые позволяют контролировать 3 состояния: пустой, заполненный и переполненный резервуар, что уменьшает количество устанавливаемых датчиков и упрощает монтаж.
Накладные неинвазивные емкостные датчики уровня
Накладной емкостный датчик GPLS-25 для контроля уровня через стенку просто и быстро вводится в эксплуатацию за счёт установки с помощью двухстороннего скотча или специальных хомутов. А также благодаря удобной настройке датчика, при которой можно установить режим работы (замыкание/размыкание) и чувствительность.
Накладной датчик отлично подходит для индикации уровня жидкости в стеклянных или пластмассовых указателях уровня ввиде трубки или сосудах цилиндрической формы.
Датчик контроля уровня жидкостей в непроводящих резервуарах
Датчик уровня FLEXI FLD-32 НОВАЯ МЕДУЗА ‒ это неинвазивное бесконтактное устройство для сигнализации уровня жидкости (проводящей и непроводящей) в стеклянном или пластиковом резервуаре.
Прибор имеет гибкий корпус из полиуретанового материала, что позволяет устанавливать его на изогнутых поверхностях (пластиковые контейнеры, канистры, пластиковые ванны, бассейны и т.д.)
Благодаря конструкции датчик уровня НОВАЯ МЕДУЗА можно применять с емкостями без использования дополнительных отверстий, установив устройство снаружи с помощью самоклеящегося слоя и специальной крепежной ленты.
Оптический неинвазивный датчик уровня жидкости
Миниатюрные фотоэлектрические сигнализаторы уровня жидкости BL13-TDT предназначены для установки на прозрачные трубки диаметром от 6 до 13 мм с толщиной стенки не более 1 мм. Материал трубки ФЭП или аналогичной прозрачности. Датчик BL13-TDT сигнализирует наличие или отсутствие жидкости в трубке, на которой он установлен.
Обратитесь к специалистам компании ООО «РусАвтоматизация»
для правильного подбора неинвазивного датчика контроля уровня.
Производитель | STS |
Диапазон измерений, м.в.с. | от 0…1 до 0…250 |
Тип измеряемого давления ?абсолютное давление, избыточное давление, дифференциальное давление | избыточное, абсолютное |
Точность, %ВПИ | ±0,1%, ±0,25% |
Выходные сигналы | 0. ..20мА, 4…20мA, 0…5В, 0…10В |
Температура рабочей среды, °С | -5…80 |
Температура окружающей среды, °С | -5…80 |
Температура процесса, °С | -5…80 |
Степень защиты | IP68 |
Материал корпуса | Нерж. сталь, титан |
Основная измеряемая величина | уровень (гидростатическое давление) |
Ток потребления, мА, не более | 3 мА |
Материалы | Нержавеющая сталь (316L / 1.4435), титан (класс 2), Нержавеющая сталь (316L / 1.4404), титан (класс 2), Viton (стандарт), Этилен-пропилен каучук EPDM, Kalrez, NBR, Полиуретан, тефлон, полиэтилен, ПВХ |
Технологические присоединения | Закрытое, Закрытое, 1. 4435, Открытое, G 1/4 M, G 1/2 M |
Электрическое соединение | ПВХ кабель, синий, IP 68, Полиуретановый кабель, IP 67, черный, Полиэтиленовый кабель, IP 67, черный, Разъемная версия, IP 68, M12x1, Тефлоновый кабель, IP 67, черный, Доступны другие виды соединений по требованию заказчика |
Сертификат утверждения типа | есть |
Среда | жидкости |
Давление | Избыточное, Абсолютное (вакуум) |
Питающее напряжение | 9 . .. 33 В DC |
Защита сенсора | есть |
Отрасли применения | Гидрология и гидрогеология |
Преимущества | Компактное исполнение |
Отрасли | Водоканалы. Водоотведение, Водоканалы. Водоподготовка, Экология и гидрометеорология, Экологический мониторинг |
Дополнительная опция | Электроника в гелевой упаковке: избыт. давление, Электроника в гелевой упаковке: абс. давление |
Опция 3 | Балластный груз 1.4435, Титановое исполнение (без балластного груза), Уплотнитель: Витон (стандарт) , Уплотнитель: Этилен-пропиленовый каучук, Уплотнитель: Kalrez (Уровень) , Уплотнитель: NBR (ACS) , Фильтрующий элемент влажности для манометров (только для кабеля PUR и PE), Раздельная электроника (2 ламповых корпуса) |
Вес | 108 г |
Контроль и измерение уровня воды в реке
Непрерывный контроль за уровнем воды в реке, озере, водохранилище является сложной и важной задачей позволяющий следить за уровнем воды в реке в режиме реального времени и оперативно узнавать о критических измерениях уровня. Особенно в условиях начала паводка, когда оперативная информация о изменении уровня воды в реке позволяет более быстро принимать решения по предотвращению чрезвычайный ситуаций.
C помощью ультразвукового уровнемера и системы мониторинга можно дистанционно контролировать уровень воды в реке или в любом другом водоеме. Система мониторинга позволяет передавать текущий, измеренный уровнемером, уровень воды в реке на персональный компьютер, установленный удаленно в операторской с использованием беспроводных сетей сотовой связи.
Дополнительно данное оборудование может оснащаться системой автономного бесперебойного питания, что позволяет использовать систему измерения уровня воды в водоемах в местах где отсутствует подключения к стационарным сетям.
Для измерения и контроля уровня воды в различных водных ресурсах (рек, озер, каналов, водохранилищ, морей и океанов) можно использовать:
Ультразвуковой уровнемер Easytrek
- Диапазон измерения до 25 метров
- Аналоговый выходной сигнал 4-20 мА
- Точность измерения от ± 10 мм
На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.
Cкважинный уровнемер Nivopress N
- Диапазон измерения до 200 метров
- Аналоговый выходной сигнал 4-20 мА
- Точность измерения от ± 10 мм
На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.
Так же система мониторинга уровня воды в реке может укомплектовываться сигнализаторами уровня различных модификаций:
Поплавковый датчик уровня NivoFLOAT
- Длина кабеля до 20 метров
- Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
- Температура измеряемой среды до 50 С
На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.
Поплавковый датчик уровня NivoMAG
- Длина контактной части до 3 метров
- Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
- Температура измеряемой среды до 250 С
На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.
Вибрационный сигнализатор уровня NivoSWITCH
- Длина контактной части до 3 метров
- Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
- Температура измеряемой среды до 130 С
На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.
Емкостной сигнализатор уровня NivoCAP CK
- Длина контактной части до 10 метров
- Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
- Температура измеряемой среды до 235 С
На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.
Для консультации связывайтесь с нашими специалистами по телефону 8(495) 960-28-32 или отправляйте запрос на электронную почту [email protected]
Выбираем датчики уровня воды в резервуара и емкостях: виды, принцип действия
Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.
Различные виды датчиков уровня
Конструкция и принцип действия
Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:
- Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
- Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
- Методом измерения (контактный или бесконтактный).
Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело — измерять высоту питьевой воды в баке, другое — проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.
Виды датчиков уровня
В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:
- поплавочного типа;
- использующие ультразвуковые волны;
- устройства с емкостным принципом определения уровня;
- электродные;
- радарного типа;
- работающие по гидростатическому принципу.
Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.
Поплавковый
Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.
Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом
Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:
- Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
- Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.
Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.
Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.
Ультразвуковой
Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.
Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня
Работает система следующим образом:
- излучается ультразвуковой импульс;
- принимается отраженный сигнал;
- анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).
Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.
Электродный
Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.
Рисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками
В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.
Емкостной
При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).
Рис. 5. Емкостной датчик уровня
Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.
Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.
Радарный
Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.
Измерение уровня радарным датчиком
Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.
Гидростатический
Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.
Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком
Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.
В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.
Как выбрать?
Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:
- Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
- Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
- Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
- Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
- Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
- Коммутационные возможности устройства.
Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.
Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками
Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.
Схема управления водозабоным насосом
Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня — на замыкание, максимального — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:
- По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
- Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
- По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.
Измерение уровня — WIKA Россия
Измерение уровня приборами WIKA — это огромная линейка средств измерения уровня, которая охватывает как датчики измерения уровня, так и предельные выключатели. В зависимости от применения для контроля уровня применяются различные принципы измерения:
Измерение уровня гидростатический метод
Гидростатическое давление, создаваемое столбом неподвижной жидкости, увеличивается пропорционально высоте этого столба. Поэтому, например, давление воды в резервуаре будет увеличиваться на 100 мбар при погружении на каждый метр по сравнению с эффективным атмосферным давлением на поверхности.
Для косвенного контроля уровня используются средства измерения давления. В зависимости от применения либо погружной датчик давления устанавливается в резервуар, либо через отверстие в днище резервуара снаружи крепится другой прибор измерения давления.
Для резервуаров, находящимся под давлением, при измерении уровня необходимо учитывать давление газа над поверхностью жидкости, значение которого при расчете вычитается из значения гидростатического давления. Это может выполняться двумя путями: либо с использованием двух измерительных приборов с помощью создания дифференциального давления в стоящем ниже по потоку устройстве управления, или с использованием специальных приборов измерения дифференциального давления с двумя технологическими присоединениями, разработанными для конкретного применения.
Рассмотренные выше средства измерения давления, применяемые для измерения уровня, характеризуются стойкостью к воздействию среды и относительно небольшим диапазоном измерения. Следующим требованием погружных датчиков давления является то, что измеряемая среда не должна проникать ни в кабель, ни в сам датчик, даже при глубине погружения в несколько сотен метров. Для применения в опасных зонах, таких как буровые скважины или переработка, измерительные приборы должны иметь соответствующее искробезопасное исполнение. Для использования на скважинах, шахтах и буровых конструкция датчика должна быть как можно тоньше, а также к ним предъявляются повышенные требования по физической прочности кабелей (обычно очень большой длины).
Измерение уровня поплавковые измерительные системы
Измерение уровня на основе поплавковых систем — выбор делается между поплавковыми выключателями, датчиками уровня или байпасными указателями уровня. Поплавковые выключатели используются для определения точки достижения одного или нескольких конкретных уровней. Простой и надежный принцип действия поплавковых выключателей подходит для огромного количества применений. Этот принцип работает независимо от наличия пены, изменения электропроводности, диэлектрической постоянной, присутствия давления, вакуума, температуры, испарений, конденсации, пузырьков, наличия эффектов кипения и вибраций.
В зависимости от требований по точности такие измерители уровня поставляются в виде систем с герконовой цепью или в виде систем с магнитострикционным принципом измерения.
Байпасные указатели уровня монтируются сбоку резервуара и часто комбинируются с магнитным роликовым индикатором для визуализации значений уровня.
Измерение уровня оптические измерения
Оптоэлектронные переключатели используются при измерении путем дискретного определения уровня. Они состоят из инфракрасного излучающего светодиода и фотоприемника, встроенного в стеклянную призму. Оптоэлектронные переключатели привлекательны благодаря своей компактной конструкции и отсутствию движущихся частей. Учитывая, что измерительный наконечник изготавливается из боросиликатного или кварцевого стекла, а корпус из нержавеющей стали, такие датчики совместимы с широким спектром измеряемых сред.
.
Свяжитесь с нами
Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:
Радарный датчик для контроля уровня жидкости в резервуарах и зерна в силосах
14 апреля 2020 г. — Libelium
Компания Libelium интегрировала в свою IoT-платформу новый датчик для точного определения уровня жидких и сыпучих продуктов в контейнерах, совместимый с решениями Smart Agriculture и Smart Water.
Новый радарный датчик уровня Vegapuls C21, работающий на частоте 80 ГГц, более эффективен по сравнению с уровнемерами на основе других технологий, например ультразвуковыми. Измерения радарным датчиком не зависят от температурных колебаний, вакуума, высокого давления или загрязнения.
Радарный датчик уровня VEGAPULS C21
Основные характеристики датчика
Рабочая частота: 80 ГГЦ
Максимальное расстояние обнаружения: 15 м
Погрешность: ±2 мм
Рабочая температура: -40…80 °C
Примеры области применения:
- Измерение уровня воды в резервуаре
- Измерение уровня сыпучих продуктов в резервуаре
- Насосные станции
- Контроль резервуаров для слива дождевой воды
- Измерения расхода в открытых каналах
- Мониторинг уровня воды в реках
- Раннее обнаружение наводнения
- Наблюдение за морскими приливами
- Контроль открытых резервуаров
В некоторых отраслях контроль за уровнем заполнения резервуаров играет решающую роль. Компания Libelium подтвердила эффективность нового датчика Vegapuls C21 в двух разных сценариях: в силосе для зерна на свиноферме и в резервуаре для воды в аквариуме.
Контроль уровня воды в резервуаре
В аквариуме Сарагосы (Испания) уровень воды в резервуарах измеряли вручную, шестом, и записывали результаты измерений на бумаге. Вода постоянно находится в движении, ее уровень меняется, поэтому сотрудники аквариума искали способ упростить измерения и повысить их точность с помощью цифровых технологий.
Радарный датчик уровня, установленный в резервуаре аквариума.
Aquario de Zaragoza — крупнейший речной аквариум в Европе. В нем представлено огромное разнообразие видов рыб, обитающих в реках Нил (Африка), Меконг (Азия), Амазонка (Америка), Муррей-Дарлинг (Океания) и Эбро (Европа). Потеря даже одного животного — потеря маленького кусочка нашей планеты. Компания Libelium всегда тесно сотрудничала с аквариумом Сарагосы, разрабатывая IoT-решения для контроля условий обитания рыб и других животных. Например, в террариуме с анакондами установлен узел для мониторинга условий окружающей среды, и еще несколько датчиков Libelium используются для контроля качества воды в резервуаре с пираньями.
Позади аквариума установлена дренажная система. Вода поступает по трубе в общий резервуар и выходит через другую прямую трубу в резервуары с рыбами. Если вода опустится до уровня выпускной трубы, могут образоваться воздушные карманы. Эти пузырьки воздуха могут прилипнуть к чешуе рыбе, помешать ей дышать и привести к ее гибели.
Схема установки датчика Vegapuls C21 в резервуаре аквариума
Инженеры Libelium интегрировали датчик Vegaplus C21 в платформу Plug & Sense! Smart Water Xtreme и установили его в один из резервуаров, из которых вода подается в аквариумы с амазонскими рыбами. Встроенный экран позволяет проверять уровень воды без подключения дополнительных устройств. Датчик передает данные каждые 15 минут. Так как резервуары расположены под землей, необходимо использовать два протокола связи, LoRaWAN и 4G, чтобы отправлять данные в Интернет.
Сотрудники, обслуживающие аквариум, могут следить за уровнем заполнения непосредственно на дисплее устройства или через интернет-приложение.
Контроль уровня зерна в силосе
Новый радарный датчик подходит для контроля уровня не только жидкостей, но и сыпучих продуктов, например зерна в силосах. На свиноферме вблизи города Уэска (Испания) потребовалось установить датчик Vegapuls в силосы с кормовым зерном, чтобы отслеживать уровень их заполнения.
Компания Serprovit, клиент Libelium, разрабатывает и внедряет технологические системы для животноводческих ферм через свой проект PigData — комплексную платформу для управления данными в откормочном хозяйстве, которая обеспечивает двусторонний обмен данными через интегрированную систему.
Схема установки датчика Vegapuls C21 в силосе для зерна
Для контроля уровня заполнения установили датчик Libelium. Установка датчика на ферме была осложнена высотой силоса. Чтобы датчик Vegapuls работал корректно, его необходимо расположить на высоте не более 15 метров. Техник использовал кран, чтобы подвесить датчик в верхней части силоса.
Датчик подключен к узлу Plug & Sense! Smart Agriculture Xtreme, который отправляет данные через сеть 4G на сервер для графической визуализации. Данные отправляются на сервер каждые 30 минут. Устройство питается от солнечной батареи. Чтобы фермеры точно знали, когда нужно досыпать зерна в силос, настраиваются оповещения.
График уровня зерна в силосе
Интернет вещей можно различными способами использовать на животноводческих фермах. Недавно проводилось исследование, показавшее, как можно повысить производительность молочной фермы, проводя измерения определенных параметров. Все эти разработки нацелены на то, чтобы улучшить условия обитания животных на ферме и в результате повысить объем и качество конечной продукции (мяса, молока, яиц и т. д.). С этой точки зрения инвестиции в IoT- технологии обеспечивают животноводческим предприятиям конкурентное преимущество.
Vega предлагает широкий ряд датчиков измерения уровня, которые можно интегрировать с технологиями Libelium. Обратитесь в отдел продаж, чтобы использовать эти датчики в своем проекте.
Дюжина способов измерения уровня жидкости и принцип их работы — Измерение уровня | Датчики уровня | Датчики уровня
Технологии измерения уровня на переходном этапе
Самым простым и старейшим промышленным прибором для измерения уровня, конечно же, является смотровое стекло. При ручном подходе к измерению смотровые стекла всегда имели ряд ограничений. Материал, используемый для его прозрачности, может потерпеть катастрофическое повреждение с последующим оскорблением окружающей среды, опасными условиями для персонала и / или пожаром и взрывом.Уплотнения склонны к утечкам, а наросты, если они есть, закрывают видимый уровень. Безоговорочно можно сказать, что обычные смотровые стекла — самое слабое звено любой установки. Поэтому их быстро заменяют более совершенные технологии.
Другие устройства определения уровня включают устройства, основанные на удельном весе, физическом свойстве, наиболее часто используемом для определения уровня поверхности. Простой поплавок, имеющий удельный вес между удельным весом технологической жидкости и паров свободного пространства над поверхностью, будет плавать у поверхности, точно следуя его подъемам и опусканиям.Измерения гидростатического напора также широко используются для определения уровня.
Когда задействованы более сложные физические принципы, развивающиеся технологии часто используют компьютеры для выполнения вычислений. Это требует отправки данных в машиночитаемом формате от датчика в систему управления или мониторинга. Форматы выходных сигналов преобразователей, пригодные для компьютерной автоматизации, — это токовые петли, аналоговые напряжения и цифровые сигналы. Аналоговые напряжения просты в установке и устранении, но могут иметь серьезные проблемы с шумом и помехами.
Самая простая и старая промышленная передача сигналов — это токовые петли 4-20 мА (где ток петли изменяется в зависимости от измерения уровня), которые сегодня являются наиболее распространенным выходным механизмом. Токовые петли могут передавать сигналы на большие расстояния с меньшим ухудшением качества. Цифровые сигналы, закодированные в любом из множества протоколов (например, Foundation Fieldbus, Hart, Honeywell DE, Profibus и RS-232), являются наиболее надежными, но более старые технологии, такие как RS-232, могут обрабатывать только ограниченные расстояния. Новые возможности беспроводной связи можно найти в сигналах новейших передатчиков, что позволяет передавать их на огромные расстояния практически без ухудшения качества.
Что касается более совершенных технологий измерения (например, ультразвуковых, радарных и лазерных), более сложные форматы цифрового кодирования требуют цифрового компьютерного интеллекта для форматирования кодов. Сочетание этого требования с потребностью в расширенных возможностях связи и схемах цифровой калибровки объясняет тенденцию встраивания компьютеров на базе микропроцессоров практически во все устройства для измерения уровня (см. Рисунок 1).
Установленные технологии определения уровня
В этой статье мы предполагаем, что плотность пара в свободном пространстве (обычно в воздухе) пренебрежимо мала по сравнению с плотностью технологической жидкости. Предположим также, что в резервуаре находится только одна однородная технологическая жидкость. Некоторые из этих технологий могут использоваться для многоуровневых приложений, когда две или более несмешивающихся жидкости разделяют сосуд.
1. Стеклянный указатель уровня. Доступные в различных исполнениях, как бронированные, так и незащищенные, стеклянные датчики используются более 200 лет в качестве простого метода измерения уровня жидкости. Преимущество этой конструкции — возможность видеть истинный уровень через прозрачное стекло.Обратной стороной является возможность разбивания стекла, что может привести к утечке или безопасности персонала.
2. Поплавки . Поплавки работают по простому принципу: помещают плавучий объект с удельным весом, промежуточным между удельным весом технологической жидкости и паров свободного пространства над резервуаром, а затем прикрепляют механическое устройство для считывания его положения. Поплавок опускается на дно паров свободного пространства и плавает над технологической жидкостью. Хотя сам по себе поплавок является основным решением проблемы определения местоположения поверхности жидкости, считывание положения поплавка (т.е., произвести фактическое измерение уровня) по-прежнему проблематично. Ранние поплавковые системы использовали механические компоненты, такие как кабели, ленты, шкивы и шестерни для передачи информации об уровне. Сегодня популярны поплавки с магнитами.
Ранние поплавковые датчики уровня обеспечивали моделируемое аналоговое или дискретное измерение уровня с использованием сети резисторов и нескольких герконов, что означает, что выходной сигнал датчика изменяется дискретно. В отличие от устройств непрерывного измерения уровня, они не могут различать значения уровня между ступенями.
3. Поплавки, 4. Барботеры и 5. Датчики перепада давления — это все устройства для измерения гидростатического давления. Таким образом, любое изменение температуры вызовет сдвиг удельного веса жидкости, как и изменения давления, которые влияют на удельный вес пара над жидкостью. Оба приводят к снижению точности измерения. Вытеснители работают по принципу Архимеда. Как показано на рисунке 2, в сосуде подвешен столб из твердого материала (вытеснитель).Плотность вытеснителя всегда больше, чем у технологической жидкости (он будет тонуть в технологической жидкости), и он должен простираться от минимально необходимого уровня до, по крайней мере, самого высокого уровня, который необходимо измерить. По мере повышения уровня технологической жидкости колонна вытесняет объем жидкости, равный площади поперечного сечения колонны, умноженной на уровень технологической жидкости в буйке. Выталкивающая сила, равная этому перемещенному объему, умноженному на плотность технологической жидкости, толкает поплавок вверх, уменьшая силу, необходимую для поддержки его против силы тяжести.Преобразователь, связанный с передатчиком, отслеживает и связывает это изменение силы с уровнем.
Датчик уровня барботажного типа показан на рисунке 3. Эта технология используется в емкостях, работающих при атмосферном давлении. Погружная трубка, открытый конец которой находится рядом с открытым сосудом, переносит продувочный газ (обычно воздух, хотя может использоваться инертный газ, такой как сухой азот, когда существует опасность загрязнения технологической текучей среды или окислительной реакции с ней) в резервуар.
По мере того, как газ течет вниз к выходному отверстию погружной трубки, давление в трубке повышается до тех пор, пока не преодолеет гидростатическое давление, создаваемое уровнем жидкости на выходе.Давление равно плотности технологической жидкости, умноженной на ее глубину от конца погружной трубки до поверхности, и контролируется датчиком давления, подключенным к трубке.
Датчик уровня перепада давления (DP) показан на рисунке 4. Важным измерением является разница между общим давлением на дне резервуара (гидростатическое напор жидкости плюс статическое давление в резервуаре) и статическим или напорным давлением. в сосуде. Как и в случае с барботером, разница гидростатического давления равна плотности технологической жидкости, умноженной на высоту жидкости в резервуаре. Устройство на Рисунке 4 использует атмосферное давление в качестве эталона. Вентиляционное отверстие наверху поддерживает давление в свободном пространстве, равное атмосферному.
В отличие от барботеров, датчики перепада давления могут использоваться в невентилируемых (находящихся под давлением) емкостях. Все, что требуется, — это подсоединить контрольный порт (сторона низкого давления) к порту в резервуаре выше максимального уровня заполнения. В зависимости от физических условий процесса и / или расположения датчика относительно присоединений к процессу все еще могут потребоваться продувки жидкостью или барботеры.
6. Тензодатчики. Весоизмерительный датчик или тензодатчик — это, по сути, механический опорный элемент или кронштейн, оснащенный одним или несколькими датчиками, которые обнаруживают небольшие искажения в опорном элементе. При изменении силы, действующей на датчик веса, кронштейн слегка изгибается, что приводит к изменению выходного сигнала. Калиброванные датчики веса были изготовлены с допустимой нагрузкой от долей унций до тонн.
Для измерения уровня датчик веса должен быть встроен в опорную конструкцию судна.По мере того, как технологическая жидкость заполняет резервуар, усилие на датчик веса увеличивается. Зная геометрию сосуда (в частности, его площадь поперечного сечения) и удельный вес жидкости, очень просто преобразовать известный выход датчика веса в уровень жидкости.
Несмотря на то, что тензодатчики имеют преимущество во многих применениях из-за их бесконтактной природы, они дороги, и опорная конструкция судна и соединительные трубопроводы должны быть спроектированы с учетом требований тензодатчика к плавающей опорной конструкции.Общий вес резервуара, трубопроводов и соединительной конструкции, поддерживаемых резервуаром, будет взвешиваться системой загрузки в дополнение к желаемому весу нетто или продукта. Этот общий вес часто приводит к очень плохому отклонению от веса нетто, а это означает, что вес нетто составляет очень небольшой процент от общего веса. Наконец, рост опорной конструкции, вызванный неравномерным нагревом (например, от утреннего до вечернего солнечного света), может отражаться в виде уровня, как и боковая нагрузка, ветровая нагрузка, жесткие трубопроводы и крепления от оборудования для предотвращения опрокидывания (для тензодатчиков, установленных на дне). .Короче говоря, требования к системе взвешивания тензодатчиков должны быть первостепенными при начальном проектировании опор сосуда и трубопроводов, иначе производительность быстро ухудшится.
7. Магнитные уровнемеры. Эти датчики (см. Рисунок 5) являются предпочтительной заменой смотровых стекол. Они похожи на поплавковые устройства, но сообщают местоположение поверхности жидкости магнитным способом. Поплавок, несущий набор сильных постоянных магнитов, движется во вспомогательной колонне (поплавковой камере), прикрепленной к судну с помощью двух технологических соединений.Эта колонна ограничивает поплавок сбоку так, чтобы он всегда был близко к боковой стенке камеры. Когда поплавок движется вверх и вниз по уровню жидкости, вместе с ним перемещается намагниченный челнок или гистограмма, показывая положение поплавка и тем самым обеспечивая индикацию уровня. Система может работать только в том случае, если вспомогательная колонна и стенки камеры выполнены из немагнитного материала.
Многие производители предоставляют конструкции поплавков, оптимизированные для удельного веса измеряемой жидкости, будь то бутан, пропан, масло, кислота, вода или границы раздела двух жидкостей, а также большой выбор материалов поплавков.
Это означает, что манометры могут работать с высокими температурами, высокими давлениями и агрессивными жидкостями. Большие поплавковые камеры и поплавки с высокой плавучестью доступны для применений, где ожидается накопление.
Камеры, фланцы и технологические соединения могут быть изготовлены из синтетических пластмасс, таких как Kynar, или экзотических сплавов, таких как Hastelloy C-276. Камеры специальной конфигурации могут работать в экстремальных условиях, таких как паровая оболочка для жидкого асфальта, камеры увеличенного размера для мгновенного испарения, расчет температуры для жидкого азота и хладагентов. Многочисленные металлы и сплавы, такие как титан, инколой и монель, доступны для различных комбинаций высоких температур, высокого давления, низкого удельного веса и агрессивных жидкостей. Сегодняшние магнитные уровнемеры также могут быть оснащены магнитострикционными и волноводными радиолокационными передатчиками, что позволяет преобразовывать локальные показания манометра в выходы 4-20 мА и цифровую связь, которые могут быть отправлены в контроллер или систему управления.
8. Емкостные преобразователи. Эти устройства (см. Рисунок 6) работают на том факте, что технологические жидкости обычно имеют диэлектрическую проницаемость, значительно отличающуюся от диэлектрической проницаемости воздуха, которая очень близка к 1,0. Масла имеют диэлектрическую проницаемость от 1,8 до 5. Чистый гликоль — 37; водные растворы составляют от 50 до 80. Эта технология требует изменения емкости, которая изменяется в зависимости от уровня жидкости, создаваемого либо изолированным стержнем, прикрепленным к датчику и технологической жидкости, либо неизолированным стержнем, прикрепленным к датчику и либо стенка сосуда или эталонный зонд. По мере того, как уровень жидкости повышается и заполняет больше пространства между пластинами, общая емкость увеличивается пропорционально. Электронная схема, называемая емкостным мостом, измеряет общую емкость и обеспечивает непрерывное измерение уровня.
Возможно, наиболее существенное различие между более ранними технологиями непрерывного измерения уровня жидкости и теми, которые сейчас набирают популярность, — это использование измерений времени пролета (TOF) для преобразования уровня жидкости в обычный выходной сигнал.Эти устройства обычно работают, измеряя расстояние между уровнем жидкости и контрольной точкой на датчике или передатчике в верхней части сосуда. Система обычно генерирует импульсную волну в контрольной точке, которая проходит либо через паровое пространство, либо через проводник, отражается от поверхности жидкости и возвращается к датчику в контрольной точке. Электронная схема синхронизации измеряет общее время в пути. Разделив время прохождения на удвоенную скорость волны, мы получим расстояние до поверхности жидкости. Технологии различаются в основном видом импульса, используемого для измерения. Ультразвук, микроволны (радар) и свет доказали свою полезность.
9. Магнитострикционные уровнемеры. Преимущества использования магнита, содержащего поплавок, для определения уровня жидкости уже доказаны, а магнитострикция — это проверенная технология для очень точного определения местоположения поплавка. Вместо механических связей магнитострикционные датчики используют скорость крутильной волны вдоль провода, чтобы найти поплавок и сообщить его положение.
В магнитострикционной системе (см. Рисунок 7) поплавок содержит ряд постоянных магнитов. Сенсорный провод подсоединяется к пьезокерамическому сенсору на передатчике, а зажим для натяжения прикрепляется к противоположному концу сенсорной трубки. Трубка либо проходит через отверстие в центре поплавка, либо примыкает к поплавку за пределами немагнитной камеры поплавка.
Чтобы определить местонахождение поплавка, передатчик посылает короткий импульс тока по проводу датчика, создавая магнитное поле по всей его длине. Одновременно срабатывает схема синхронизации. Поле немедленно взаимодействует с полем, создаваемым магнитами поплавка. Общий эффект заключается в том, что в течение короткого времени протекания тока в проводе создается скручивающая сила, очень похожая на ультразвуковую вибрацию или волну. Эта сила распространяется обратно к пьезокерамическому датчику с характерной скоростью. Когда датчик обнаруживает волну напряжения, он вырабатывает электрический сигнал, который уведомляет схему синхронизации о прибытии волны и останавливает схему синхронизации.Схема синхронизации измеряет временной интервал (TOF) между началом текущего импульса и приходом волны.
На основании этой информации местоположение поплавка определяется очень точно и отображается передатчиком в виде сигнала уровня. Ключевые преимущества этой технологии заключаются в том, что скорость сигнала известна и постоянна в зависимости от переменных процесса, таких как температура и давление, и на сигнал не влияют пена, расходимость луча или ложные эхо. Еще одно преимущество состоит в том, что единственная движущаяся часть — это поплавок, который перемещается вверх и вниз вместе с поверхностью жидкости.
10. Ультразвуковые уровнемеры. Ультразвуковые датчики уровня (см. Рисунок 8) измеряют расстояние между датчиком и поверхностью, используя время, необходимое для прохождения ультразвукового импульса от датчика до поверхности жидкости и обратно (TOF). Эти датчики используют частоты в диапазоне десятков килогерц; время прохождения ~ 6 мс / м. Скорость звука (340 м / с в воздухе при 15 градусах Цельсия, 1115 кадров в секунду при 60 градусах F) зависит от смеси газов в свободном пространстве и их температуры.Хотя температура датчика компенсируется (при условии, что датчик имеет ту же температуру, что и воздух в свободном пространстве), эта технология ограничивается измерениями атмосферного давления в воздухе или азоте.
11. Лазерные уровнемеры. Разработанные для сыпучих продуктов, суспензий и непрозрачных жидкостей, таких как грязные отстойники, молоко и жидкий стирол, лазеры работают по принципу, очень похожему на принцип работы ультразвуковых датчиков уровня. Однако вместо того, чтобы использовать скорость звука для определения уровня, они используют скорость света (см. Рисунок 9).Лазерный передатчик в верхней части сосуда излучает короткий световой импульс вниз к поверхности технологической жидкости, который отражает его обратно в детектор. Схема синхронизации измеряет прошедшее время (TOF) и вычисляет расстояние. Ключевым моментом является то, что лазеры практически не имеют разброса луча (расходимость луча 0,2 градуса) и ложных эхо-сигналов, и могут быть направлены через пространство размером всего 2 дюйма. 2 лазера точны, даже в паре и пене. Они идеально подходят для использования на судах с многочисленными препятствиями и могут измерять расстояния до 1500 футов.Для приложений с высокой температурой или высоким давлением, например, в корпусах реакторов, лазеры часто используются в сочетании со специальными смотровыми окнами, чтобы изолировать преобразователь от процесса. Эти стеклянные окна изолируют передатчик от технологического процесса. Эти стеклянные окна хорошо пропускают лазерный луч с минимальным рассеиванием и ослаблением и должны содержать условия процесса.
12. Радарные уровнемеры. Воздушные радарные системы излучают микроволны вниз либо от рупорной, либо от стержневой антенны в верхней части судна.Сигнал отражается от поверхности жидкости обратно к антенне, и схема синхронизации вычисляет расстояние до уровня жидкости, измеряя время прохождения туда и обратно (TOP). Ключевым параметром в радиолокационной технике является диэлектрический контакт жидкости. Причина в том, что количество отраженной энергии на микроволновых (радиолокационных) частотах зависит от диэлектрической проницаемости жидкости, и если Er низкий, большая часть энергии радара входит или проходит. Вода (Er = 80) дает отличное отражение при изменении или неоднородности Er.
Передатчики волноводных радаров (GWR)
(см. Рисунок 10) также очень надежны и точны. Жесткий зонд или гибкая кабельная антенная система направляет микроволновую печь вниз от верхней части резервуара до уровня жидкости и обратно к передатчику. Как и в случае с воздушным радаром, изменение Er с более низкого на более высокое приводит к отражению. Волноводный радар в 20 раз более эффективен, чем воздушный радар, потому что волновод обеспечивает более сфокусированный путь энергии. Различные конфигурации антенн позволяют проводить измерения до ER = 1.4 и ниже. Более того, эти системы могут быть установлены как вертикально, так и в некоторых случаях горизонтально, при этом направляющая изгибается под углом до 90 градусов, что обеспечивает четкий сигнал измерения.
GWR обладает большинством преимуществ и немногими недостатками ультразвуковых, лазерных и открытых радарных систем. Скорость волны радара в значительной степени не зависит от состава паровоздушного пространства, температуры или давления. Он работает в вакууме без необходимости повторной калибровки и может измерять через большинство слоев пены.Ограничение волны, чтобы она следовала за зондом или кабелем, устраняет проблемы с распространением луча и ложные эхо-сигналы от стен и конструкций резервуара.
Сводка
Общие тенденции в различных технологиях измерения отражают движущие силы рынка. Усовершенствованная цифровая электроника делает датчики уровня и другие измерительные устройства более удобными, надежными, простыми в настройке и менее дорогими. Усовершенствованные коммуникационные интерфейсы передают дату измерения уровня в существующую систему управления и / или информацию компании.
Современные датчики уровня включают в себя все большее разнообразие материалов и сплавов для борьбы с суровыми условиями окружающей среды, такими как масла, кислоты и экстремальные температуры и давления. Новые материалы помогают технологическим приборам соответствовать специальным требованиям, таким как сборки из материала с оболочкой из ПТФЭ для коррозионных применений и электрополированной нержавеющей стали 316 для требований чистоты. Зонды, изготовленные из этих новых материалов, позволяют использовать контактные датчики практически в любом приложении.
7 основных типов методов определения уровня — чем они отличаются?
7 основных типов методов определения уровня — чем они отличаются?
7 основных типов методов измерения уровня — Чем они отличаются?
Датчики уровня жидкости существуют уже несколько десятилетий на таких рынках, как продукты питания и напитки, промышленность, медицина и бытовая техника, полиграфия, сельское хозяйство, автомобилестроение и бытовая техника для обнаружения утечек или измерения уровня.Мы часто задаемся вопросом, почему клиенты предпочитают одну технологию другой, и нам часто задают этот вопрос. Некоторые производители оборудования могут быть удивлены как разнообразием, так и интеллектуальностью альтернативных датчиков уровня, доступных на рынке.
Процессы, в которых раньше использовалось дорогое оборудование, теперь могут быть реализованы с использованием творческих, инновационных и интеллектуальных технологий, которые могут быть экономически эффективными, надежными, прочными, высокоточными и простыми в установке. Жидкости, которые исторически считались чрезвычайно сложными для обнаружения, например, мыло, содержащее пузырьки / пену, молоко и липкие вещества, такие как клей и чернила, теперь становятся возможными и более простыми для обнаружения с помощью различных доступных технологий измерения уровня.
Но есть ли необходимость в такой технологии или любом устройстве измерения уровня — вот вопрос, который могут задать многие люди. Однако, учитывая конкурентный характер отрасли и постоянное стремление к повышению качества, снижению затрат, неэффективности и расточительному мышлению, ни одна компания не хочет рисковать, предлагая решения, которые не работают так хорошо, как могли бы.
- Оптический
- Вибрирующая или вибрирующая вилка
- Ультразвуковой
- Поплавок
- Емкость
- Радар
- Электропроводность или сопротивление
1.Оптические переключатели уровня
Плюсы — Компактность, отсутствие движущихся частей, возможность высокого давления и температуры, может обнаруживать крошечные количества жидкости
Минусы — Инвазивный, поскольку датчик требует контакта с жидкостью, требует питания, некоторые густые вещества могут нанесите покрытие на призму.
Приложения — приложения для измерения уровня в резервуаре и обнаружения утечек
Для описания этого типа технологии измерения уровня используется ряд технических терминов.Оптическая призма, электрооптика, одноточечный оптический датчик, оптический переключатель уровня… список можно продолжить. Для этой цели мы будем использовать термин оптический переключатель уровня. Переключатель работает очень просто. Внутри корпуса датчика находится светодиод и фототранзистор. Когда наконечник датчика находится в воздухе, инфракрасный свет внутри наконечника датчика отражается обратно в детектор. Находясь в жидкости, инфракрасная жидкость преломляется из наконечника сенсора, в результате чего меньше энергии достигает детектора. Эти компактные переключатели представляют собой твердотельные устройства, поэтому они идеально подходят для широкого спектра приложений измерения предельного уровня, особенно когда важна надежность.Оптические реле уровня жидкости подходят для обнаружения высокого, низкого или среднего уровня практически в любом резервуаре, большом или маленьком. Они также подходят для обнаружения утечек, предотвращая дорогостоящие повреждения. Отраженный свет, например, в небольшом отражающем резервуаре, зеркальные резервуары, пузырьки, молоко или жидкости для покрытия часто могут вызывать проблемы с задержкой показаний.
Плюсы — Твердотельный, может быть неинвазивным, компактным, точным
Минусы — Может потребоваться калибровка, может использоваться только в определенных жидкостях
Приложения — Мониторинг уровня в резервуаре в химической, пищевой, водоочистная, энергетическая и пивоваренная промышленность.
Датчики уровня емкости работают таким образом, что технологические жидкости имеют диэлектрическую проницаемость, значительно отличающуюся от диэлектрической проницаемости воздуха. Они измеряют изменение емкости между двумя пластинами, вызванное изменением уровня. Доступны две версии: одна для жидкостей с высокой диэлектрической проницаемостью, а другая — с низкой диэлектрической проницаемостью.
Емкостные датчики уровня работают с различными твердыми, жидкими и смешанными материалами. Они также доступны в контактной и бесконтактной конфигурациях, что означает, что некоторые из них могут быть прикреплены вне контейнера / резервуара.При выборе устройства важно знать, что не каждый датчик емкости работает с каждым типом материала или резервуара. Кроме того, датчик необходимо откалибровать для конкретного материала, чтобы исключить различные диэлектрические постоянные и различия в конструкции резервуара. Поскольку этот тип технологии основан на контакте, на надежность этих датчиков может сильно влиять жидкость, прилипающая к зонду.
Плюсы — Отсутствие движущихся частей, компактность, надежность, не зависит от свойств среды
Минусы — дорого, агрессивно, производительность может зависеть от различных элементов окружающей среды
Приложения — Бесконтактные приложения с высокой вязкие и сыпучие вещества. Используется в системах, требующих удаленного мониторинга.
Ультразвуковые датчики измеряют уровни, вычисляя продолжительность и силу высокочастотных звуковых волн, которые отражаются от поверхности жидкости и обратно к датчику — время зависит от расстояния между датчиками. и жидкость. Время, в течение которого датчик реагирует, зависит от различных элементов в атмосфере над средой, таких как турбулентность, пена, температура и т. Д. Поэтому монтажное положение является критическим в этих устройствах.
Плюсы — очень точный, калибровка не требуется, несколько вариантов вывода
Минусы — дорого, может зависеть от окружающей среды, ограниченный диапазон обнаружения
Приложения — Влажная, парообразная и пыльная среда. Они также используются в системах с изменяющейся температурой.
В принципе радар работает аналогично ультразвуковому, но импульсы распространяются со скоростью света и снова; на надежность и повторяемость результатов может повлиять — но на этот раз диэлектрическая проницаемость жидкости. Однако радар может предоставить очень точную информацию об уровне, а также компенсировать неподвижные конструкции внутри контейнера. Обратной стороной может быть то, что первоначальная стоимость датчика относительно высока, но некоторые производители делают эту технологию более доступной для более широкого рынка. Эти датчики — одна из немногих технологий, которые хорошо работают с пеной и липкими веществами.
Наши решения для измерения уровня
Ознакомьтесь с полным спектром исключительных решений для измерения уровня от SST Sensing
5.Вибрационная или камертонная вилка
Плюсы — Компактность, экономичность
Минусы — Инвазивная, количество применений ограничено
Области применения — контроль уровня жидкости, порошков и мелкозернистых твердых частиц в горнодобывающей, химической и пищевой промышленности и производство напитков.
Технология вибрационного датчика идеально подходит для контроля уровня твердых и жидких веществ, включая липкие материалы и пену, а также порошки и мелкозернистые твердые частицы. Однако типы приложений, в которых могут использоваться камертоны, ограничены приложениями с переполнением или запуском всухую, и они не обеспечивают непрерывного измерения процесса.Однако может использоваться вместе с системами непрерывного контроля уровня, выступая в качестве точек сигнализации при переполнении и утечках.
Плюсы — Отсутствие движущихся частей, простота использования, низкая стоимость
Минусы — Инвазивные, жидкости должны быть проводящими, эрозия зонда
Области применения — Измерение уровня котловой воды, мониторинг реагентов, высокая коррозионные жидкости
Электропроводные датчики используются для измерения предельного уровня проводящих жидкостей, таких как вода и высококоррозионные жидкости.Проще говоря, два металлических зонда разной длины (один длинный, один короткий) вставляются в резервуар. Длинный зонд передает низкое напряжение, второй, более короткий зонд обрезается так, чтобы кончик находился в точке переключения. Когда зонды находятся в жидкости, ток течет через оба зонда, чтобы активировать переключатель. Одним из преимуществ этих устройств является то, что они безопасны из-за низкого напряжения и тока. Они также просты в использовании и установке, но необходимо проводить регулярные проверки технического обслуживания, чтобы убедиться, что на датчике нет отложений, в противном случае он не будет работать должным образом.
7. Поплавковый выключатель
Плюсы : Без питания, прямая индикация, относительно недорогой, различные выходы
Минусы : Инвазивные, движущиеся части, большого размера, перед поплавком должно присутствовать большое количество жидкости вступает в контакт.
Приложения : Применение на уровне резервуаров, где используются вода, масло, гидравлические жидкости и химикаты.
Поплавковые выключатели — одна из самых экономичных, но также хорошо зарекомендовавших себя технологий для измерения уровня воды. Поплавковый выключатель включает в себя магнит внутри поплавка и магнитный геркон, расположенный в надежном корпусе. Поплавок перемещается при смене жидкости и заставляет геркон либо открываться, либо закрываться в зависимости от того, находится он в воздухе или в жидкости. Несмотря на простоту конструкции, эта технология обеспечивает долгосрочную надежность по привлекательной цене.
В зависимости от того, какой стиль монтажа выбирает пользователь, во многом зависит от конструкции и конструкции резервуара или контейнера, где будет расположен переключатель.Как правило, поставщики предлагают ряд вариантов монтажа, наиболее распространенными из которых являются горизонтальный / боковой монтаж и вертикальный монтаж.
Следуйте @SSTSensingLtd
Свяжитесь с нами
Наши инженеры имеют более чем 60-летний опыт работы в сенсорной индустрии. Чтобы задать вопрос или получить ценовое предложение, свяжитесь с нами
Датчики уровня воды и датчики уровня жидкости
Датчики уровня
используются для определения уровня веществ, которые могут течь. К таким веществам относятся жидкости, суспензии, гранулированный материал и порошки. Измерения уровня могут проводиться внутри контейнеров или это может быть уровень реки или озера. Такие измерения можно использовать для определения количества материалов в закрытом контейнере или потока воды в открытых каналах.
RS Hydro предлагает на продажу и в аренду широкий спектр датчиков давления, ультразвуковых, открытых каналов, радарных и емкостных датчиков и преобразователей уровня. Для получения дополнительной информации о поставляемых нами датчиках уровня и преобразователях выберите один из следующих вариантов:
Датчики уровня давления
Датчики уровня гидростатического давления — это погружные датчики, используемые для измерения уровня жидкостей (включая коррозионные жидкости) в глубоких резервуарах или воды в резервуарах.Регистраторы уровня воды под давлением обеспечивают точность и надежность в широком диапазоне приложений.
Ультразвуковые датчики уровня воды
Бесконтактные ультразвуковые датчики уровня излучают ультразвуковые (от 20 кГц до 200 кГц) акустические волны от преобразователя, который также обнаруживает и измеряет отраженные волны. Этот тип датчика идеально подходит для измерения сыпучих материалов, таких как песок, цемент, зерно, рис и пластиковые гранулы, а также жидкостей с высокой вязкостью, таких как суспензии, тяжелое масло, смазка и латекс.
Емкостные датчики уровня
Часто называемые RF из-за радиочастотных сигналов, которые поступают в емкостные цепи, этот тип датчиков отлично подходит для измерения широкого диапазона жидкостей, шламов и твердых тел. Датчики уровня емкости могут использоваться для измерения сред с диэлектрической проницаемостью от 1,1 до 90. Датчики уровня емкости прочны, не содержат движущихся частей, легко чистятся и просты в использовании.
Радарные датчики уровня
Также известные как микроволновые датчики уровня, радарные датчики уровня идеально подходят для использования в условиях, когда температура меняется, а также во влажных, пыльных или парообразных средах. Микроволны способны проникать сквозь слои температуры и пара, что может быть проблематичным для других типов датчиков уровня воды. Объекты с высокой диэлектрической проницаемостью, такие как металл и проводящая вода, будут отражать микроволны. Conversley, среды с низкой диэлектрической проницаемостью (стекло, пластмассы, продукты питания, бумага) будут поглощать микроволны в разной степени.
Радарные датчики уровня воды
идеально подходят для использования в вакууме, поскольку микроволны обладают электромагнитной энергией и не требуют молекул воздуха для распространения.
Радарные уровнемеры и датчики Siemens от RS Hydro
RS Hydro — британские дистрибьюторы Siemens Automation & Technology. Ассортимент радарных устройств Siemens включает 2-проводные, 4-проводные, импульсные и FMCW-устройства и идеально подходит для. Решение для радиолокационного контроля уровня, использующее наиболее подходящую антенну, идеально подходит даже для сложных приложений; пар, давление, пыль, жидкости с низкими диэлектрическими свойствами или экстремальные температуры практически не влияют на процесс измерения.
О радарных уровнемерах …
Бесконтактные радарные уровнемеры
могут использоваться для измерения практически любых жидкостей и многих твердых частиц в резервуарах для хранения, резервуарах или во время обработки. Радарные уровнемеры чрезвычайно универсальны, поскольку на них не влияют никакие изменения продукта или процесса: давление, диэлектрические свойства, температура, плотность, проводимость, пары или пыль.Радарные уровнемеры Siemens — это бесконтактные датчики уровня, что делает их чрезвычайно универсальными и надежными. Радарные уровнемеры Siemens имеют встроенное программное обеспечение линеаризации для расчета уровня в зависимости от формы резервуара и выдачи выходного сигнала. Типичные области применения:
- Радиолокационный замер резервуаров в резервуарах-хранилищах
- Радар Измерение уровня в технологических сосудах, реакторах, смесителях, скрубберах и смесителях
- Дальний контроль уровня в резервуарах
- Контроль обращения с высокотемпературными расплавленными продуктами, включая металлы, минералы и продукты кокса
- Радар для измерения уровня в парной или пыльной среде
Вы найдете радарные уровнемеры Siemens почти в каждой отрасли: водоснабжение / сточные воды, нефть и газ, агрегаты, автомобилестроение, химическая и фармацевтическая промышленность, молочная промышленность, продукты питания и напитки, производство / процессы, нефть и газ, бумага, сталь… и многое другое! — просто спросите у нас подробности.
Как работают радарные уровнемеры?
Конус радарного уровнемера непрерывно излучает миллионы очень коротких (наносекундных) микроволновых импульсов. Каждый импульс с помощью рожка или стержня направляется на изделие и отражается от его поверхности. Время прохождения от точки передачи до точки приема записывается и интерпретируется как расстояние с точностью до нескольких миллиметров. Поскольку радар постоянно излучает радиолокационные волны, уровень продукта постоянно обновляется несколько раз в секунду.
Где я могу установить радарные уровнемеры?
Радарные уровнемеры и датчики могут быть установлены в верхней части резервуаров с помощью переходников или фланцев. Его даже можно установить снаружи. Радиолокационные передатчики легко вписываются в ваш технологический процесс. VEGAPULS можно установить сверху, иногда сбоку или даже снаружи резервуара из пластика или стеклопластика!
Почему выбирают RS Hydro для радарных датчиков уровня?
- Радарные датчики уровня Siemens имеют один из самых обширных диапазонов радарных датчиков уровня, охватывающих практически все области применения радаров.
- Доказанная точность, программное обеспечение и надежность.
- Радарные датчики уровня Siemens можно найти практически во всех отраслях промышленности для твердых и жидких веществ
- Проверенная надежность и гарантия 2 года
- Комплексное обслуживание решений: консультации по применению, продажа, установка, обслуживание и поддержка
Как я могу узнать больше?
Свяжитесь с одним из наших опытных инженеров по приложениям, и мы обсудим ваше приложение и предложим вам ряд решений с учетом производительности и бюджета.Мы также будем рады обсудить ваши требования к установке, так как у нас есть инженеры, которые могут обеспечить бесперебойную работу вашего приложения … позвоните по телефону +44 (0) 1527 882060 и поговорите с одним из наших инженеров по приложениям.
|
|
Ультразвуковые датчики для измерения уровня воды
Дональд П. Масса
Отрасль водоснабжения и водоотведения предъявляет множество требований к измерению уровня воды в лотках, водосливах, трубах, резервуарах, колодцах, бассейнах и т. Д. градирни. Ультразвуковые датчики — надежные и экономичные инструменты для этих приложений.В процессе работы датчик устанавливается над водой. Чтобы определить расстояние до воды, он передает звуковой импульс, который отражается от поверхности воды, и измеряет время, необходимое для возврата эха.
Иногда конструктивные элементы, такие как небольшая труба, расположены на акустическом пути между ультразвуковым датчиком и водой. Они могут отражать часть звука и создавать ложное эхо, которое мешает датчику правильно обнаруживать эхо от поверхности воды.Усовершенствованные ультразвуковые датчики можно настроить так, чтобы игнорировать эти ложные эхо-сигналы, что, таким образом, позволяет им обеспечивать точные измерения уровня воды.
Как это делается
На рисунке 1 показан пример формы ультразвукового сигнала. Он показывает графики как величины принятого ультразвукового сигнала, так и величины порога обнаружения в зависимости от расстояния от датчика. Черная кривая показывает величину полученного ультразвукового сигнала, а красная кривая — величину порога обнаружения для нормальной заводской настройки.График ультразвукового сигнала содержит два целевых эхо-сигнала. Первая цель представляет собой ложное эхо, например, создаваемое трубой, расположенной на акустическом пути между датчиком и водой, а вторая цель представляет собой эхо от поверхности воды. Как видно, ложная цель превышает нормальный порог обнаружения, установленный на заводе. Таким образом, датчик будет интерпретировать это как поверхность воды и давать неверные показания уровня.
Рисунок 1: Ультразвуковой сигнал от датчика MassaSonic ™ PulStar ™ Plus, показывающий обнаружение ложной цели вместо эхо-сигнала от поверхности воды.
Рисунок 2: Форма ультразвукового сигнала MassaSonic ™ PulStar ™ Plus с теми же целями, что и на рисунке 1, но с измененным порогом обнаружения для игнорирования ложной цели.
Датчик MassaSonic ™ PulStar ™ Plus позволяет пользователю отображать форму ультразвукового сигнала на экране компьютера и изменять уровни порога обнаружения на разных расстояниях от датчика. Таким образом, порог может быть увеличен вокруг ложной цели, чтобы она не обнаруживалась.На рисунке 2 показана форма ультразвуковой волны после регулировки пороговых уровней обнаружения. Порог в области над целью ложного эхо-сигнала значительно увеличивается по сравнению с амплитудой эхо-сигнала. Теперь датчик игнорирует эхосигнал от ложной цели и обнаруживает только эхо-сигнал от воды и, следовательно, предоставляет правильную информацию об уровне воды. Датчик всегда точно обнаруживает эхо от воды, даже если поверхность воды перемещается в то же место, что и ложная цель.