Вибір датчика рівня рідини в ємності і резервуарі

У промисловості і побуті завжди виникає необхідність для визначення різних рівнів в ємностях. Для цих задач використовуються датчики рівня різних конструкцій. Залежно від середовища наповнення резервуара застосовують той чи інший датчик, іноді, з метою простоти та економії коштів і часу, застосовують датчики комбіновані, тобто виготовлені своїми руками. Це нехитрі конструкції, що використовують в своєму складі датчики зовсім інших типів. В основному такі датчики застосовують там, де немає простого доступу до середовища вимірювання або місце вимірювання дуже агресивно для здоров'я людини.

Види датчиків рівня

• поплавкові датчики найпростіші по конструкції, мають найширше розповсюдження, комбінують з електричним реле, представляють собою різного виду поплавок, прикріплений через дріт, нитка, або жорстко до пелюстки контакту, який замикається при зміні положення поплавця.
• ємнісні датчики рівня представляють собою пластини розташовані з двох сторін резервуара з матеріалом. Принцип роботи лежить в зміні ємності в залежності від розподілу кількості або складу матеріалу в резервуарі. В основному такі датчики використовують для визначення рівня сипучих матеріалів.
• радарні датчики рівня працюють за принципом «випромінювач – приймач частотних хвиль», поверхня матеріалу відображає випромінювання датчика, приймач вловлює це випромінювання і порівнює випромінюється сигнал з відбитим і по частотному зсуву визначає рівень в резервуарі. Визначення рівня відбувається в порівнянні частотного тимчасового зсуву.
• ультразвукові датчики рівня працюють за принципом радарних, тільки випромінювання відбувається ультразвуку. Аналогічно з радарними, порівнюється різниця сигналу, випромінюваного з відбитим і обчислюється відстань до поверхні матеріалу (рідини).
• гідростатичні датчики рівня працюють за допомогою вимірювання непрямої величини – тиску стовпа рідини. Тиск пропорційно рівню рідини в резервуарі.

Більшість сучасних датчиків рівня мають в своїй конструкції електронне реле з перетворювачем. Електронна схема призначена для перетворення вимірюваної величини в стандартний сигнал. Сигнал може бути аналоговим і дискретним. Аналоговий може бути струмовим 0..20мА і сигнал, званий струмова петля 4..20мА або напругою 0 … +5, 0..10В.

Датчики рівня використовуються для захисту двигуна насоса від сухого ходу, регулюють двигуни насосів свердловин, які наповнюють будь ємності з водою і не тільки, в системі холодного і гарячого водопостачання.

Датчик рівня води своїми руками

Подивимося, на прикладі відкачування води з приямку, як можна зробити управління в автоматичному циклі підтримки рівня води не вище ніж треба.

Маємо приямок з дуже не чисто виду рідиною, що складається з води і домішок охолоджуючої рідини для різців по металу верстата.

Були розглянуті всі види датчиків, проте, за ціною і простоті виконання підійшла комбінована конструкція, що складається з дроту довжиною три метри (Глибина приямку), прикріплена до поплавця (велика пластмасова ємність з повітрям), на поверхні дріт кріпиться до пружинці з пелюсткою.

Як сигнал береться звичайний дискретний сигнал 24В з звичайного індуктивного датчика. Він відпрацьовує на пелюстка. Коли рівень води в приямку росте, поплавок піднімається послаблюючи пружину. На кінці пружини прикріплений пелюстка, він піднімається за рахунок розгинати сили пружини. На пелюстка, в свою чергу, відпрацьовує індуктивний сенсор, подаючи на котушку реле двигуна насоса, змушуючи його відкачувати воду з приямка.Для того, щоб уникнути частих включень відключень двигуна, в ланцюзі датчик-котушка, варто реле затримки вимкнення з уставкой на 10 хвилин.

Таким чином, при наступному спрацьовуванні датчика, реле знову спрацює і цикл повториться.

Звичайно, для запобігання двигуна від сухого ходу доцільно поставити датчик протікання в патрубок, Через який відбувається відкачка емульсії. Але в нашому випадку важлива була простота конструкції. Замість індуктивного сенсора можна використовувати дві пластини, що стикаються один з одним, що буде ще економічніше.

Якщо вода або інша рідина має однорідний склад, тоді можна застосувати кінця хто метричний одноелектродная датчик рівня.

Наприклад ДУ-1Н виробника «Релсіб», призначеного для вимірювання рівня в різних типах рідини. Датчик може працювати в широких температурних межах. Корпус не піддається корозії, складається з високоякісної нержавіючої сталі. В якості ізоляції використовується кераміка і фторопласт, це забезпечує відмінну ізоляційну захист. Стійкий до багатьох механічних навантажень. Вимірювання не залежать від щільності рідини. І не вимагає додаткового догляду під час роботи.

Вибір датчиків рівня

При виборі рівнемірів керуються такими цілями:

• Вид вимірюваної рідини. Її характеристики, знаходимо паспортну щільність вимірюваного матеріалу. До яких речовин належить речовина, небезпечно для людини чи ні.
• Матеріал ємності, в якій буде проводиться вимірювання. Від нього залежить принцип дії рівнеміра.
• Чи потрібен вам з датчика аналоговий стандартний сигнал або краще робота в якості реле. Деякі моделі мають вбудовані схеми для обробки аналогового сигналу і перетворять його в сигнал бітової логіки.
• Необхідно знати межі вимірюваної величини, в дуже довгих судинах, з швидко мінливих обсягом, поплавковий конструктив працювати буде не стабільно. В такому випадку краще радарний рівнемір.
• сучасні уровнеметри обладнають рідкокристалічним екраном з відображенням параметрів в реальному часі і можливістю збереження максимальних і мінімальних значень. В параметрах датчика задається кілька рівнів спрацьовування, на кожен рівень свій дискретний вихід. Здається щільність середовища в налаштуваннях.
• Враховують санітарні норми для області застосування. Наприклад, в харчовій промисловості для вимірювання води, напоїв пред'являються високі вимоги. Обов'язково з нержавіючої сталі.
• Необхідність сертифікатів. Наприклад, деякі вимірювачі Ростехнагляд повинен перевірити і затвердити для використання на небезпечних об'єктах. Деяким потрібен дозвіл санітарно-епідеміологічної служби в основному для води і харчових продуктів.
• Придатність датчиків до застосування у вибухонебезпечному середовищі. Застосовуються такі на нафтохімічних виробництвах. Виробник гарантує, що через таких систем під час всього терміну служби не відбудеться загоряння горючого середовища, в якій вона знаходиться.
• Потрібно враховувати можливість механічних впливів на систему, вібрації, електромагнітних хвиль, агресивних середовищ.
• Наявність температурних перепадів системи, максимально можливі стани.
• Наскільки важлива точність вимірювань рівня, один з найважливіших параметрів.

Приклади датчиків, їх параметри і область застосування

• Датчик ємнісний ДЕ-1. Область застосування: у вибухонебезпечному середовищі металургійної, хімічної промисловості, і ін. Відстеження величини рівня, а також значень температури рідких середовищ і сипучих матеріалів. Харчування здійснюється 8 .. 30В постійного струму. застосовуються в системах аварійного захисту.
• ЕСУ-1К сигналізатор рівня. Корпус зроблений з фторопласту і стали. Розміщують у вибухонебезпечних середовищах. Джерело живлення розташовується поза небезпечного середовища. харчування 127 … 220В. Вимірювання рідких матеріалів таких як вода, спирт, нафта.Чутливий елемент поміщається в вимірюваний матеріал, принцип дії ємнісної. Матеріал блоку живлення з алюмінієвого сплаву.
• РУ-305 реле рівня. Відстеження стану рівня рідких речовин. Вибухобезпечне виконання. Температура використання -50 .. + 50С. Не використовуються в хімічно агресивних середовищах. Строго працюють в одному положенні, нахил неприпустимий. Працює вимір шляхом переміщається поплавка з магнітом. Відпрацьовує шляхом спрацьовування герконів. Точність вимірювань до 5 мм. живлення 220В, струм 1А.
• Сигналізатор рівня СУ-100. Вимірювання рівня рідких і твердих речовин. Напруга живлення 24В. У складі є електромагнітне реле, чутливий елемент поміщається безпосередньо в досліджувану рідину. Вимірюють граничне положення твердих речовин: пісок, гравій, зерна.
• Rosemount 5600 радарний рівнемір. Безконтактне вимірювання будь-якого виду речовин. Важлива правильність установки, від цього залежить точність вимірювань. Харчування 24-240В. Прилад не терпить електромагнітних випромінювань. Вибухозахисний корпус. Має блок дисплея. Для рівнеміра розроблено власний додаток, що спрощує настройку. Застосовується для вимірювання температури в ємності. Для правильного повноцінного використання можливостей рівнеміра потрібна кваліфікована настройка приладу. Необхідно використовувати параметри при налаштуванні:
  • відстань між опорною точкою та рівнем;
  • внутрішній діаметр труби;
  • довжина приєднання рівнеміра.

Існує величезна кількість різновидів датчиків в продажу. Вибір необхідно зупинити на найбільш економічно вигідному варіанті для конкретного проекту.