Электронные датчики уровня

Дата публикации: 10.04.2017

По этой причине большой популярностью пользуются электронные датчики уровня. Отличительным преимуществом электронных датчиков уровня перед механическими является высокая точность измерения уровня и возможность интегрирования таких датчиков в систему АСУ.

Выбор электронного датчика уровня для работы

Электронные датчики уровня включают большую группу уровнемеров, преобразующих получаемое значение измеряемого уровня в выходной сигнал управления с помощью электронного блока. Электронные датчики уровня в зависимости от функционала могут использоваться в качестве сигнализаторов уровня с дискретным выходом или в качестве уровнемеров с цифровым или аналоговым выходом. Электронные сигнализаторы уровня применяются для контроля заданных значений уровня и сигнализации их достижения. Электронные уровнемеры позволяют производить непрерывное измерение уровня с передачей собранной информации даже на удаленные расстояния от места установки.

Современные производители предлагают несколько видов электронных датчиков уровня. Главным отличием того или иного вида друга от друга является способ проведения измерений. Наиболее часто сегодня применяются такие виды электронных датчиков уровня:

• емкостные датчики уровня,
• кондуктометрические датчики уровня,
• гидростатические датчики,
• вибрационные сигнализаторы,
• ультразвуковые и акустические уровнемеры,
• оптические сигнализаторы уровня,
• радиоизотопные датчики,
• микроволновые радарные (радиоволновые) уровнемеры.

Область применения электронных измерителей уровня

Электронные уровнемеры благодаря различию способов измерения уровня имеют широкие возможности применения во многих отраслях промышленности. В основном устройства применяются для контроля уровня различных видов жидких и сыпучих материалов.

Большинство выпускаемых электронных датчиков уровня имеют специальные гигиенические допуски, взрывозащищенные варианты исполнения, а также модификации, устойчивые к химическим воздействиям, высоким температурам и повышенному давлению. Это позволяет применять устройства в условиях опасных производств, на взрывоопасных участках, медицине, для производства продуктов питания, а также в других сферах.

В статье приведены типовые решения наиболее часто встречающихся проблем в области промышленного контроля уровня. Для подбора электронного датчика необходимо обратиться к инженерам компании «РусАвтоматизация». Специалисты помогут выбрать оптимальный вариант прибора для решения поставленных задач, а также для применения в конкретных условиях.

Подбор ультразвуковых бесконтактных датчиков измерения уровня

Ультразвуковые измерители уровня наиболее экономичные бесконтактные датчики, избавленные от недостатков контактных приборов. Ультразвуковые датчики уровня практически безальтернативны при контроле агрессивных сред на опасных производствах.

Интерактивный подбор ультразвукового датчика уровня

Области применения

Типовые датчики уровня применяются в следующих сферах:

• Нефтегазовая, нефтехимическая промышленность (нефтепродукты, нефть, топливо)
• Химия и фармацевтика (кислоты, щелочи, спирты, растворители)
• Жилищно-коммунальное хозяйство (водоочистка, снабжение)
• Газораспределительные станции (сжиженные газы, одорант природного газа)
• Производство широкопотребляемых товаров
• Машиностроение
• Офисная техника
• Металлургия
• Пищевая индустрия
• АПК и сельское хозяйство
• Строительство
• Токсичные, горючие, химически агрессивные жидкости
• Вязкие материалы

Назначение

Основные задачи, решаемые данным типом устройств:

• Сигнализация и контроль переполнения/опустошения промышленных емкостей (закрытых и открытых)
• Предотвращение аварийных ситуаций в технологическом процессе (обнаружение закупорки, переход критического/предельного уровня)
• Регулирование уровня продукта, управление установками и технологическими агрегатами
• Выявление/обнаружение объектов в зоне своего действия:
  • Выявление сдавленных листов в печатных станках и защита механики
  • Проверка наличия хлопьевидных пленок, нанесения пленок (+ прозрачных) на материал/подсчет этикеток
  • Обработка корреспонденции, аппараты подсчета квитанций, системы сортировки бумаги
  • Определение положения соединений и стыков
  • Регистрация объектов на конвейерах
• Своевременная сигнализация о падениях уровня в РЕО во время критических операций на опасных производствах (ГРС)
• Автоматизация систем

Виды приборов

На рынке можно купить ультразвуковые измерители уровня разного функционала. Различают многофункциональные уровнемеры и экономичные специализированные сигнализаторы уровня. Последние, помимо основной функции, часто оснащены аналоговым выходом с выдачей через него мгновенных результатов измерения.

Уровнемеры – сложные устройства, решающие широкий спектр задач. Подробнее об уровнемерах жидкостей и сыпучих.

Датчики/сигнализаторы уровня – устройства более специализированные. Ориентированы на задачи из вышеприведенного списка. Обладают высоким быстродействием, находят применение на опасных производствах в критических операциях. Цена таких ультразвуковых датчиков уровня, как правило, ниже, чем у уровнемеров. Датчики бывают разных типов:

• С дискретным выходом (сигнализация контрольных точек)
• С аналоговым выходом (измеряется вся дистанция)
• Ретрофлективные (используется специальный рефлектор, детектируется объект, попавший на пересечение луча)
• С методом прерывания луча (приемник и передатчик сигнала разделены, луч проходит только в одном направлении)

Модели приборов и аналоги

Рынок наполнен ультразвуковыми датчиками уровня разных цен и возможностей. Некоторые из них:

Рекомендации по выбору датчиков уровня

Начнём с понятия «датчик уровня», под определение которого попадают устройства, предназначенные как для непрерывного измерения уровня сред (такие датчики уровня называют «уровнемерами»), так и для контроля заданного уровня (это «сигнализаторы уровня»). Таким образом, первым делом необходимо определиться, требуется ли постоянно знать уровень материала в ёмкости или достаточно контролировать конкретные точки, например опустошение или заполнение резервуара. В технологических процессах, где задача управления заключается во включении/отключении электродвигателей насосов, светозвуковой сигнализации или открытии/закрытии соленоидных клапанов по достижению заданного уровня, можно обойтись более экономичными и простыми сигнализаторами. Сигнализаторы уровня имеют дискретный выход и зачастую встраиваются напрямую в цепи управления. В наиболее сложных и ответственных технологических процессах, где требуется высокоточное измерение уровня, непрерывный мониторинг расхода материала и чёткое дозирование, используются более совершенные алгоритмы и инструменты управления. В таких случаях применяются уровнемеры с аналоговым выходным сигналом, пропорциональным измеряемому уровню. Уровнемеры подключаются к различным регуляторам, программируемым реле и контроллерам, которые в соответствие с управляющей программой осуществляют управление технологическим процессом и передают информацию об измерении на верхний уровень автоматизации в SCADA-системы.

Датчик уровня

Датчики уровня применяются с различными материалами, тем не менее можно выделить две группы датчиков уровня: «для жидкостей» и «для сыпучих сред». Каждая из групп имеет свои особенности, которые должны быть учтены при выборе датчика.

Определившись с функционалом датчика уровня и средой применения, на следующем этапе необходимо выбрать тип датчика: контактный или бесконтактный. Контактные датчики представлены широкой линейкой устройств и обладают большей точностью и меньшей стоимостью. Однако, такие факторы как вспенивание, высокая вязкость среды и наличие взвесей в жидкости может привести к некорректным результатам измерения. Контактный тип датчиков наиболее устойчив к высоким температурам и давлению среды.  Для контроля уровня агрессивных сред в химическом производстве, контактирующие со средой части датчика изготавливают из химически стойких пластмасс и нержавеющей стали. Вместе с тем, именно бесконтактные датчики уровня за счёт отсутствия контакта с измеряемой средой находят широкое применение в химической промышленности, невосприимчивы к пенообразованию и налипанию.

Следующим и наиболее ответственным этапом является выбор датчика уровня по принципу действия. Каждый принцип действия имеет свои достоинства и недостатки. Так, например, емкостные и кондуктометрические датчики уровня способны работать только в токопроводящих средах, ультразвуковые датчики чувствительны к пыли, а поплавковые магнитострикционные и магниточувствительные уровнемеры не рекомендуется использовать совместно с вязкими жидкостями. В то же время, бесконтактные микроволновые радарные уровнемеры благодаря своей конструкции и принципу действия подходят для измерения уровня агрессивных, пенящихся сред в широком диапазоне температур и давлений и применимы почти в любом процессе, но стоимость таких устройств соизмерима их возможностям, поэтому следует оценить целесообразность применения радарных уровнемеров. Подробную информацию и описание принципов работы вы сможете найти на соответствующих страничках нашего сайта. В данной же статье выделим наиболее часто встречаемые проблемы при выборе датчиков уровня, а также проведём приблизительное сравнение цен.

Далее приведём сводную таблицу датчиков уровня по рассмотренным критериям.

1. ★ – низкое значение
2. ★ ★ – среднее значение
3. ★ ★ ★ — высокое значение

Большинство выпускаемых датчиков уровня имеют различные исполнения (миниатюрные, взрывозащищённые, высокотемпературные, с удлинением и пр.), что делает их более универсальными и расширяет область их применения.

Чтобы получить оптимальное решение вашей задачи, заполните опросный лист,
и наши специалисты свяжутся с Вами, чтобы предложить готовый ответ.

Скачать опросный лист в PDF

Данная статья является обзорной и носит рекомендательный характер. Проблемы, приведённые в статье, являются часто встречаемыми, а решения типовыми. Существует огромное количество уникальных технологических процессов, для которых требуется более тщательный подбор оборудования и консультации специалистов.

Инженеры компании «РусАвтоматизаця» помогут избежать ошибок в подборе оборудования под конкретный технологический процесс и сэкономят ваше время.

Ультразвуковые датчики уровня жидкости и воды

Ультразвуковые датчики уровня жидкости в своем большинстве устройства экономичные и используемые в широком спектре задач. К ультразвуковым датчикам уровня жидкости не предъявляется специальных требований, что сказывается на их цене.

Модели приборов и аналоги

Хорошо адаптирована к жидкостным приложениям серия датчиков Pepperl+Fuchs F65. Модели данной серии работают в диапазонах до 2500 мм и оснащаются тремя типами выходов – аналоговым, дискретным или частотным. Запитываются от источника постоянного напряжения 12…30 В. Транзисторные выходы нагружаются на ток до 300 мА, защищены от КЗ и перегрузки по напряжению. Корпус – PBT. Такой ультразвуковой датчик жидкости оптимален по цене и функционалу.

Области применения

Ультразвуковые датчики уровня жидкости и воды широко используются в разных сферах:

• Нефтяная и нефтегазовая отрасли (топливные и нефтяные продукты)
• Химпродукты, фармацевтическая продукция
• ЖКХ и водоочистка, сельское хозяйство
• Агропромышленный комплекс
• Пищевая промышленность
• Заправочные станции
• Жидкости разного уровня токсичности, вязкости, агрессивности, горючие жидкости, вода

Назначение

Ультразвуковые датчики уровня воды и иных жидкостей используются для задач, связанных с контролем уровня. Основные приложения:

• Непрерывное отслеживание количественного значения воды и иных жидкостей в промышленных и естественных емкостях/резервуарах
• Регулирование и сигнализация
• Контроль качества очистки, учет продукции в АПК, с/х, на предприятиях сферы питания, учет продуктов топлива, АЗС

Преимущества

Главные достоинства:

• Широкая применяемость и универсальность
• Независимость измерений от свойств жидкостей
• Компактность и неприхотливость датчиков
• Экономичность

Недостатки

Основные ограничения:

• Узкая специализация (ограничения на работу с сыпучими и твердыми материалами)
• Некоторое влияние возмущающих факторов внешней среды

Компенсировать внешние возмущения в виде, например, порывов ветра возможно правильной установкой или подбором частоты излучения. В остальных ситуациях возможно применение датчиков на других принципах работы. Например – волноводных или гидростатических.

Принцип работы прибора

На примере датчика из серии Pepperl+Fuchs F65 принцип работы описывается таким образом:

Излучатель (сенсор) устанавливается над поверхностью жидкости наверху резервуара. Излученные импульсы отражаются от границ между воздушной средой и жидкостью и возвращаются к сенсору. По измеренным данным сигнала (времени распространения) рассчитывается расстояние до продукта и его уровень. 2 типа выходов устанавливаются в соответствующее настройке положение.

Датчик уровня жидкости важно купить под определённую задачу. В этом помогут наши инженеры.
Они сэкономят время, бюджет и помогут избежать ошибок.