Датчики уровня воды, топлива, жидкости

Датчики уровня воды, топлива и другой жидкости

Для поиска необходимого прибора перейдите в раздел ДАТЧИКИ УРОВНЯ

Назначение датчиков уровня воды, топлива и другой жидкости

Датчики уровня применяются в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, ЖКХ, строительстве, транспорте для контроля наличия жидкости и контроля уровня жидкости в емкостях. Для различных задач и различных типов жидкости могут использоваться датчики определения и контроля уровня различной конструкции и принципа действия.

Классификация датчиков уровня

По типу конструкции датчики определения уровня жидкости можно разделить на следующие типы:

• Стержневые кондуктометрические датчики уровня воды, топлива, жидкости;
• Поплавковые датчики уровня воды, топлива, жидкости;
• ультразвуковые датчики уровня воды, топлива, жидкости;
• гидростатические датчики уровня воды, топлива, жидкости;
• лазерные датчики уровня воды, топлива, жидкости.

Многообразие типов датчиков измерения уровня, объясняется тем, что различные контролируемые жидкости имеют различные свойства, и для измерения их уровня в уровнемерах используются принципы действия, основанные также на различных физических методах, в зависимости от контролируемой жидкости. Выпускаются датчики определения уровня воды, уровня топлива, уровня других жидкостей.

Стержневые кондуктометрические датчики уровня

Стержневые датчики уровня предназначены для контроля двух и более уровней жидкости (воды. топлива, другой жидкости) в резервуарах открытого типа со стенками, выполненными из изоляционного материала:
3-х электродный датчик контролирует два уровня; 4-х электродный датчик контролирует три уровня жидкости в резервуарах со стенками, выполненными из изоляционного материала; 5-ти электродный датчик контролирует четыре уровня жидкости.

Поплавковые датчики уровня

Поплавковые датчики уровня – надежные устройства для измерения уровня жидкостей. Поплавковые датчики уровня могут применяться для контроля уровня самых разных продуктов, например сточных вод, химически агрессивных жидкостей или пищевых продуктов. Поплавковые датчики уровня устойчивы к пене и пузырькам в жидкости и могут работать с вязкими жидкостями. Датчики уровня применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости.

Погружные датчики уровня жидкости

Погружные датчики уровня предназначены для непрерывного измерения уровня жидкостей, не агрессивных к материалу корпуса PVC (поливинилхлорид) и нержавеющей стали. Благодаря открытой мембране датчики могут применяться для измерения уровня вязких субстанциях.

Для измерения уровня жидкости или воды используются датчики механического (поплавковые, вибрационные, байпасные), гидростатического, электрического (кондуктивные, емкостные), магнитного, оптического принципа работы, а также уровнемеры использующие принципы эхолокации и радиолокации. Датчики функционально делятся на сигнализаторы предельного уровня и уровнемеры. Измерение уровня воды и жидкости может быть выполнено контактным и бесконтактным методом.

Датчики уровня жидкости имеют следующие преимущества:

• высокую надежность;
• могут использоваться для определения уровня воды. топлива, химических соединений, других жидкостей;
• длительный срок эксплуатации датчика;
• простой способ установки и монтажа;
• длительный гарантийный срок;
• возможность установки нескольких датчиков, подключенных к одному контроллеру;
• выгодное соотношение цены и качества.

Ультразвуковые датчики уровня жидкости

В ультразвуковых датчиках главными элементами являются электронные схемы. Они вырабатывают ультразвуковой импульс, проходящий через воздух в резервуаре и отражающийся к сенсору от границы жидкость / воздух. Время, в течение которого возвращается отраженный сигнал, служит основным критерием для измерения уровня жидкости. Могут использоваться для определения уровня воды. топлива, других жидкостей.

Лазерные датчики измерения уровня жидкости

Лазерные датчики подходят не для каждой жидкости. Он должен использоваться только для непрозрачной среды, чтобы она смогла отразить лазерный луч. Основное его применение – дистанционное измерение уровня среды. Конструктивно этот датчик представляет собой лазерный дальномер, который очень точно показывает уровень жидкости. Могут использоваться для определения уровня воды. топлива, других жидкостей.

Гидростатические датчики измерения уровня жидкости

Гидростатический датчик – это устройство, которое помещается на дно резервуара для измерения давления воды. Оно прямо пропорционально её уровню. Преимущество такого датчика в том, что он может измерять уровень не только чистой, но и сточной воды. Могут использоваться для определения уровня воды. топлива, других жидкостей.

Области применения датчиков уровня жидкости

Датчики уровня жидкости имеют широкие возможности применения в промышленности и народном хозяйстве:

• в сельском хозяйстве для работы с системами полива, жидкими удобрениями, горюче-смазочными материалами для спецтехники,
• в отраслях пищевой промышленности для контроля всех видов жидкостей: молока, напитков, минеральной и питьевой воды, пива, алкоголя и других,
• в нефтехимической промышленности для контроля уровня нефти, нефтепродуктов, бензина, масла, ГСМ,
• в фармацевтической отрасли для контроля производства различных жидких препаратов,
• в теплоэнергетике, металлургии, горнодобывающей отрасли для контроля уровня воды, в том числе подземных вод, жидких материалов,
• в системах производства, хранения воды, в системах водоснабжения, водоотведения, канализации различных предприятий.

Купить датчики уровня жидкости по выгодной цене

Купить по низкой цене датчики определения уровня воды. топлива, жидкости в Ростове-на-Дону, Ростовской области, в Краснодаре и Краснодарском Крае, Ставрополе и Ставропольском Крае, Волгограде и Волгоградской области, в городах: Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала и других городах Юга России можно в нашей компании. Все покупатели могут получить бонусы и подарки!

Доставка датчиков уровня по РФ

Мы доставим датчики уровня в течении одного — двух дней в города: Ростов, Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Сочи, Новороссийск, Анапа, Тихорецк, Тимашевск, Туапсе, Геленджик, Ейск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Майкоп, Армавир, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Махачкала по выгодной цене.

Техническая документация и гарантии на датчики уровня

На все виды датчиков уровня воды, топлива, жидкости наша компания представляет полный пакет сопроводительных документов и технической документации. Все приборы имеют длительный срок эксплуатации и обеспечиваются заводской гарантией и сервисным обслуживанием. Инженеры нашей компании готовы предоставить самую подробную информацию о датчиках уровня и способах их установки.

Универсальные кондуктометрические датчики уровня ДС: описание, цена, отзывы

Датчики уровня кондуктометрического типа предназначены для сигнализации уровней электропроводных жидкостей (вода, молоко, пищевые продукты – слабокислотные, щелочные и пр.). Принцип действия датчиков основан на изменении электропроводности между общим и сигнальным электродами в зависимости от уровня сигнализируемой жидкости. 

Модификации кондуктометрических датчиков уровня ОВЕН ДС

Кондуктометрические датчики уровня ОВЕН ДС выпускаются для работы на различные давления и температуру. Датчик ДС.ПВТ предназначен для эксплуатации в насыщенном паре.

Модификации и основные параметры кондуктометрических датчиков уровня ОВЕН ДС

Рабочее давление	2,5 МПа	0,25 МПа	0,1 МПа	2 МПа
Рабочая температура	240 °С	100 °С		70 °С
Количество электродов	1			3

Стержни (электроды) для кондуктометрических датчиков уровня

Стержень с адаптером

Стержни выпускаются в исполнениях: 0,5 / 1 / 1,95 / 1,95 с адаптером / 2,5 / 3 / 3,5 / 4 м.

Стержень с адаптером позволяет увеличивать длину электродов. Фиксированная длина стержня — 1,95 м. Благодаря адаптеру можно наращивать длину электрода датчика до 10 м. Разборная конструкция электрода обеспечивает удобство транспортировки.

Материал электродов – сталь нерж. 12Х18Н10Т.

Стержни не входят в комплект поставки датчика, они заказываются отдельно. При заказе стержня с адаптером в комплект входит: электрод длиной 1,95 м с резьбой с двух сторон, адаптер, две гайки.

Конструкция. Принцип работы. Применение

Принцип действия кондуктометрического датчика основан на разнице между электропроводностью воздуха и жидкости. Эта разница фиксируется двумя электродами: сигнальным, установленным на необходимом уровне, и общим. Когда поверхность жидкости соприкасается с сигнальным электродом, происходит замыкание между двумя электродами. 

Кондуктометрические датчики применяются для измерения уровня как в металлических, так и неметаллических резервуарах.

В металлических резервуарах количество применяемых для измерения сигнальных электродов соответствует числу измеряемых уровней, а общим электродом служит стенка резервуара. В этом случае потребителю следует приобрести один или несколько датчиков (в зависимости от количества сигнализируемых уровней) с электродами соответствующей длины.

В неметаллических резервуарах количество используемых датчиков должно быть на один больше, чем число сигнализируемых уровней, поскольку один из них служит в качестве общего электрода. Его длина должна быть максимальной по отношению к длине электродов других датчиков.

Принцип действия

Пример применения (металлический резервуар) вертикальный монтаж

Пример применения (металлический резервуар) горизонтальный монтаж

ДС универсальные кондуктометрические датчики уровня

Датчики уровня кондуктометрического типа предназначены для сигнализации уровней электропроводных жидкостей (вода, молоко, пищевые продукты – слабокислотные, щелочные и пр.). Принцип действия датчиков основан на изменении электропроводности между общим и сигнальным электродами в зависимости от уровня сигнализируемой жидкости. 

Модификации кондуктометрических датчиков уровня ОВЕН ДС

Кондуктометрические датчики уровня ОВЕН ДС выпускаются для работы на различные давления и температуру. Датчик ДС.ПВТ предназначен для эксплуатации в насыщенном паре.

Модификации и основные параметры кондуктометрических датчиков уровня ОВЕН ДС

Рабочее давление	2,5 МПа	0,25 МПа	0,1 МПа	2 МПа
Рабочая температура	240 °С	100 °С		70 °С
Количество электродов	1			3

Стержни (электроды) для кондуктометрических датчиков уровня

Стержень с адаптером

Стержни выпускаются в исполнениях: 0,5 / 1 / 1,95 / 1,95 с адаптером / 2,5 / 3 / 3,5 / 4 м.

Стержень с адаптером позволяет увеличивать длину электродов. Фиксированная длина стержня — 1,95 м. Благодаря адаптеру можно наращивать длину электрода датчика до 10 м. Разборная конструкция электрода обеспечивает удобство транспортировки.

Материал электродов – сталь нерж. 12Х18Н10Т.

Стержни не входят в комплект поставки датчика, они заказываются отдельно. При заказе стержня с адаптером в комплект входит: электрод длиной 1,95 м с резьбой с двух сторон, адаптер, две гайки.

Конструкция. Принцип работы. Применение

Принцип действия кондуктометрического датчика основан на разнице между электропроводностью воздуха и жидкости. Эта разница фиксируется двумя электродами: сигнальным, установленным на необходимом уровне, и общим. Когда поверхность жидкости соприкасается с сигнальным электродом, происходит замыкание между двумя электродами. 

Кондуктометрические датчики применяются для измерения уровня как в металлических, так и неметаллических резервуарах.

В металлических резервуарах количество применяемых для измерения сигнальных электродов соответствует числу измеряемых уровней, а общим электродом служит стенка резервуара. В этом случае потребителю следует приобрести один или несколько датчиков (в зависимости от количества сигнализируемых уровней) с электродами соответствующей длины.

В неметаллических резервуарах количество используемых датчиков должно быть на один больше, чем число сигнализируемых уровней, поскольку один из них служит в качестве общего электрода. Его длина должна быть максимальной по отношению к длине электродов других датчиков.

Принцип действия

Пример применения (металлический резервуар) вертикальный монтаж

Пример применения (металлический резервуар) горизонтальный монтаж

Датчики уровня ОВЕН

Кондуктометрические и поплавковые датчики уровня нужны для контроля уровня жидкости.

Датчики уровня производства ОВЕН широко применяются в автоматизированных комплексах нефтехимической промышленности, металлургии, в бытовых приборах, автомобилях, контрольно-измерительном оборудовании. Также датчики уровня ОВЕН применяются на ответственных объектах: водоканалах и очистных станциях. Самые разные сферы промышленности и хозяйственной деятельности подразумевают использование поплавковых и кондуктометрических датчиков уровня. Посредством подобных преобразователей контролируют уровни стоковых вод, химически агрессивных жидкостей, пищевых продуктов и др.

Поплавковые датчики решают проблему контроля уровня в транспортных средствах – грузовиках, карьерных самосвалах, экскаваторах, локомотивах и т.п.

Чтобы устранить влияние факторов вибрации и волнения на поверхности, поплавковый датчик монтируют в специализированную демпферную трубу, диаметр которой превышает диаметр поплавка.

Компания ОВЕН постоянно работает над расширением ассортимента датчиков дискретного и аналогового типа, на сегодня в ассортименте компании представлены:

• кондуктометрические одноэлектродные, ОВЕН ДС;
• кондуктометрические многоэлектродные серии ОВЕН ДУ и ОВЕН ДСП;
• поплавковые одноуровневые и двухуровневые, ОВЕН ПДУ;
• поплавковые во взрывозащищенном исполнении, ОВЕН ПДУ-Ex;
• поплавковые с аналоговым выходным сигналом 4…20 мА, ОВЕН ПДУ-И.

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

---

Принцип действия одноэлектродных датчиков основан на изменении электропроводности между общим и сигнальным электродами в зависимости от уровня сигнализируемой жидкости.

Многоэлектродные датчики одновременно могут контролировать больше одного уровня.

В металлических резервуарах количество применяемых для измерения сигнальных электродов соответствует числу измеряемых уровней, а общим электродом служит стенка резервуара. В неметаллических резервуарах количество электродов должно быть на один больше, чем число сигнализируемых уровней, поскольку один из них служит в качестве общего электрода.

При заполнении емкости, электроды соприкасаются с рабочей средой, электрическая цепь замыкается между общим и соответствующим сигнальным электродом. Технические характеристики одноэлектродных кондуктометрических преобразователей представлены в таблице 1, многоэлектродных – в таблице 2.

Преимущества кондуктометрических датчиков ОВЕН:

• компактность;
• фиксирующие шайбы обеспечивают исключение схлестывания электродов;
• удобное винтовое соединение для подключения проводов;
• выгодное сочетание цены и качества;
• широкий спектр областей применения.

Потребитель может выбрать необходимую длину стрежня для конкретного применения, компания ОВЕН выпускает стержни (электроды) в исполнениях: 0,5 / 1,0 / 1,95 / 1,95 с адаптером / 2,5 / 3,0 / 3,5 / 4,0 м. Стержни с адаптером длиной 1,95 метра позволяют увеличивать длину электродов и обеспечивают дополнительное удобство при транспортировке. Материал электродов – сталь нерж. 12Х18Н10Т.

 

Тип датчиков и Модификация	Одноэлектродные
	ДС.ПВТ	ДС.2	ДС.П
Основные виды резьбы	М18х1,5, М20х1,5, G1/2	М27х1,5 мм	М20х1,5 мм
Материал изолятора	полифениленсульфид	фторопласт	пластмасса
Максимальное рабочее давление	2,5 МПа	0,25 МПа	0,1 МПа
Максимальная рабочая температура	240 °С	100 °С	100 °С

Таблица 1. Технические характеристики одноэлектродных кондуктометрических преобразователей

 

Тип датчиков и Модификация	Многоэлектродные
	ДСП.3	ДУ.3	ДУ.4	ДУ.5
Количество стержней (электродов)	3	3	4	5
Длина стержней	0,5 / 1,0 / 1,95 / 1,95 с адаптером / 2,5 / 3,0 / 3,5 / 4,0 м	L = 0,5; 1,0; 1,95; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 м
Основные размеры	G1/2 S24	H=34 мм	H=45 мм	H=56 мм
Материал	Материал головки датчика – пластик.	Материал разделительных пластин – пластик.
Максимальное рабочее давление	2 МПа	—
Максимальная рабочая температура	70 °С	85 °С

Таблица 2. Технические характеристики многоэлектродных кондуктометрических преобразователей

 

ПОПЛАВКОВЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ

---

ОВЕН ПДУ применяют для контроля и регулирования текущего и предельного (максимального или минимального) уровней жидкой среды в различных резервуарах, наполненных не проявляющими коррозионную активность к материалу корпуса датчика жидкостями.

Особенностью поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ является устойчивость к пене и пузырькам, возможность работы в жидкостях с повышенной вязкостью и низкой (или вообще отсутствующей) электропроводимостью (в отличии от кондуктометрических). Это недорогие и в то же время надежные устройства.

Однако ОВЕН ПДУ поплавкового типа нельзя использовать для измерения липких жидкостей, засыхающих жидкостей, замерзающих жидкостей.

Поплавковые датчики уровня ОВЕН имеют общепромышленные и взрывозащищенные исполнения. Компания производит одноуровневые и двухуровневые поплавковые датчики с длиной штока до 3000 см. По способу монтажа различают датчики с горизонтальным и вертикальным монтажом. Для подключения к АСУ ТП датчики ОВЕН ПДУ могут быть снабжены проводом НВ 0,35 или силиконовым кабелем AWG24x2C.

Конструктивно датчик уровня выполнен в виде трубки с магнитным поплавком. В зависимости от уровня поплавок передвигается по штоку полой трубки в которой находится геркон. По мере приближения магнита, герконовый переключатель срабатывает, сигнализируя о достижении в резервуаре определенного уровня жидкости.

Технические характеристики поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ приведены в таблице 3.

Для эксплуатации в условиях опасности воспламенения или взрыва, в помещениях и установках или производствах, с емкостями, наполненными разнообразными видами топлива, стоками и отработками: нефтеперерабатывающих предприятий, предприятий автомобильной промышленности, химических предприятий и т.д., следует применять ОВЕН ПДУ со взрывозащитой типа «искробезопасная цепь» 0ExiaIICT4Х.

 

Наименование параметра	Значение
	ПДУ-1.Х	ПДУ-2.Х		ПДУ-3.Х
Расположение оси крепежного отверстия датчика в резервуаре	Горизонтально	Вертикальное
Тип контакта	Нормально-разомкнутый Нормально-замкнутый
Максимальная коммутируемая мощность, Вт	10			30
Максимальный коммутируемый ток, А	0,5			2
Максимальное коммутируемое напряжение постоянного тока, В	180			300
Степень защиты корпуса
Длина кабельного вывода, м, не менее	0,2
Максимальная длина штока до нижнего уровня, мм	2500		3000
Искробезопасные параметры
Максимальное входное напряжение Ui, В	31.8
Максимальный входной ток Ii, мА	88
Максимальная внутренняя емкость Ci, мкФ	0,08
Максимальная внутренняя индуктивность Li, мГн	1

Таблица 3. Технические характеристики поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ

 

ПОПЛАВКОВЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ С АНАЛОГОВЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ 4…20 МА

---

Поплавковый уровнемер аналогового типа конструктивно выполнен в виде измерительного стержня и поплавка с магнитом, поплавок перемещается вдоль стержня. Стержень оснащен герконами, расположенными с промежутками 1 геркон на 10 мм длины. При изменении уровня жидкости — изменяется выходное сопротивление датчика, т.к. меняется вертикальное положение поплавка вдоль чувствительного стержня в результате подъема или спада, изменение считывается электронной схемой и преобразуется в аналоговый стандартизированный токовый сигнал 4…20мА. Сигнал аналогового уровнемера и уровень жидкости находятся в прямо пропорциональной зависимости. Технические характеристики поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ-И приведены в таблице 4.

 

Наименование параметра	Значение
Электрические параметры
Схема подключения	Двухпроводная
Напряжение питания, В	10…36
Выходной сигнал, мА	4…20
Потребляемая мощность, Вт, не более	1
Метрологические характеристики
Диапазон измерений уровня, мм	от 0 до 250…3000 (в зависимости от исполнения)
Дискретность измерения уровня (разрешающая способность), мм	10
Конструктивные параметры
Расположение оси крепежного отверстия датчика в резервуаре	Вертикально
Типоразмер присоединительной резьбы	G2
Материал рабочей части датчика	Сталь 12Х18Н10Т
Степень защиты по ГОСТ 14254	IP65

Таблица 4. Технические характеристики поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ-И

Датчики уровня ОВЕН выделяются среди прочих:

• высоким качеством сборки;
• долгим сроком безотказной работы;
• простотой монтажа;
• расширенным температурным диапазоном работы и т.д.

Вся продукция ОВЕН проходит многоступенчатый контроль начиная со стадии разработки, заканчивая стадией серийного выпуска.

Приобрести оборудование для автоматизации технологических процессов производства ОВЕН, Вы можете на нашем сайте, заполнив форму обратной связи или связавшись с менеджерами по приведенным телефонам.

Специалисты из группы технической поддержки окажут консультационные услуги по настройке, эксплуатации продукции ОВЕН в режиме 24/7.

 

Емкостные датчики уровня сыпучих продуктов

Емкостные датчики уровня сыпучих продуктов совместимы с различными материалами и измеряют уровень на базе изменения электрической емкости конденсатора.

Варианты исполнения емкостных датчиков для уровня сыпучих веществ

Модельный ряд датчиков уровня емкостного принципа действия для сыпучих продуктов включает в себя разнообразные варианты, подходящие для различных условий. Исходя из производственных задач, датчик может быть выбран с необходимым видом и размером корпуса и чувствительного элемента, способом установки и другими параметрами.

Область применения датчиков уровня емкостного типа для сыпучих материалов

Емкостные датчики уровня подойдут для использования во всех промышленных отраслях, работающих с сыпучими и гранулированными веществами:

• в сельском хозяйстве для контроля зерна, комбикормов, удобрений, силоса, кормов для животных и т.д.,
• в отрасли пищевой промышленности для работы с мукой, сахаром, солью, другими материалами,
• в химической отрасли для контроля различных порошков, бытовой химии, пластиковых гранул,
• в горнодобывающей отрасли — с полезными ископаемым, металлами, камнем,
• деревообрабатывающая отрасль — с опилками, древесиной, деревянной стружкой,
• в топливной энергетике — с углем, коксом,
• в стекло-керамической отрасли — с кварцем, песком, стеклянной и керамической крошкой,
• в строительной отрасли — с различными сухими строительными смесями и так далее.

Назначение датчиков уровня сыпучих продуктов емкостного типа

Основное назначение емкостного датчика — контроль уровня различных видов сухих сыпучих и гранулированных продуктов в емкости или трубопроводе. Помимо этого датчики подходят и для решения других задач:

• бесконтактное измерение уровня,
• сигнализация достижения продуктом необходимой высоты или объема,
• контроль прохождения вещества по трубе,
• учет расхода продукта,
• работа с опасными материалами и многие другие.

Преимущества использования для сыпучих продуктов датчиков уровня емкостного вида

Дополнительные возможности обеспечивают датчикам уровня емкостного типа для работы с сыпучими продуктами ряд преимуществ по сравнению с другими видами датчиков измерения уровня:

• возможность работы с разнообразными видами сухих сыпучих продуктов,
• возможность контроля продуктов с разным размером зерна (гранулы), а также с порошкообразными веществами,
• широкий модельный ряд,
• компактные размеры корпуса,
• простота обслуживания и эксплуатации,
• увеличенный срок службы,
• высокая надежность показаний,
• подходят для работы в различных условиях окружающей среды и многие другие.

Возможные ограничения в работе емкостных датчиков уровня сухих сыпучих материалов

При использовании емкостных датчиков уровня для сыпучих веществ необходимо следить за чистотой чувствительного элемента для зашиты датчика от ложных срабатываний из-за налипания контролируемого материала, пыли, осадков или грязи. Если датчик установлен для работы без контакта со средой, соответственно, необходимо содержать чистым специальное окно для датчика в емкости.

Перед началом работы должна производиться настройка датчика для работы в заданных условиях. Регулирование параметров происходит с помощью встроенного потенциометра. От точности настройки зависит чувствительность датчика, а соответственно и надежность срабатывания.

Кроме того, емкостный датчик отличается большей ценой по сравнению с иными приборами для контроля уровня сыпучих материалов.

Принцип работы емкостного датчика для контроля уровня сыпучего вещества

Принцип работы емкостного датчика строится на фиксации изменений емкости встроенного конденсатора. Стандартно конденсатор настроен на диэлектрическую проницаемость воздуха. При попадании контролируемого вещества в чувствительную зону датчика емкость конденсатора изменяется, и происходит срабатывание датчика. Уровень фиксируется в точке срабатывания.

Высокая чувствительность конденсатора позволяет емкостному датчику уровня работать с сыпучими веществами, имеющими различный уровень диэлектрической проницаемости, а также с веществами-диэлектриками.

описание, назначение, как подобрать нужный

Телеметрическое управление многими производственными процессами предусматривает постоянную проверку уровня жидких веществ в резервуарах и трубопроводах. Для этого используют сенсоры, работающие на различных физических принципах: поплавковые, радарные, емкостные, гидростатичные. Ультразвуковой датчик обеспечивает контроль уровня жидкости в сложных условиях: в темноте, в пыли и дыму, при высокой и низкой температуре.

Принцип действия

Датчик работает на явлении отражения ультразвуковой волны от границы жидкой и газовой сред. Прибор излучает звуковые колебания частотой более 20000 герц, принимает эхо и измеряет время прохождения сигнала. Расстояние до границы сред рассчитывается по формуле: R= tV/2, где t – время от начала излучения до приема эха, V — скорость звука. Необходимо делить на 2, потому что звуковые волны проходят двойную дистанцию между поверхностью жидкости и излучателем.

Скорость звука в воздухе — 331 м/сек. При изменении температуры этот показатель также меняется. Поэтому ультразвуковые сенсоры уровня имеют в конструкции термометр, показатели которого учитывается электронной схемой прибора при расчете значения уровня жидкости.

Описание и назначение

Ультразвуковой уровнемер жидкости — прибор для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред. Основные элементы конструкции сенсора: ультразвуковой излучатель и приемник отраженной звуковой волны.

Излучатель

В измерителях уровня используются пьезоэлектрический эффект – изменение линейных размеров диэлектрика в зависимости от частоты переменного электрического поля, в которое помещен. В излучателе пьезоэлемент передает колебания мембране, которая при частоте более 20000 герц начинает излучать ультразвук.

Достоинства:

• простота конструкции;
• получение ультразвуковых колебаний значительного диапазона;
•  компактность.

Недостатки:

• низкая мощность излучения.

Приемник

Пьезоэлектрический эффект обратим: попадающие на мембрану отраженные акустические колебания вызывают образование в пьезоэлементе электрического тока. На этом принципе работают приемники ультразвукового излучения в уровнемерах: при получении отраженного сигнала в цепи прибора образуется электрический ток.

Применение пьезоэлектрической схемы позволило создать измеритель уровня жидкости, в которых излучатель и приемник — единый элемент. Это упрощает и удешевляет конструкцию прибора, его монтаж и обслуживание.

Типы ультразвуковых датчиков уровня жидкости, работающих на принципе эхолокации:

Сигнализаторы контрольных точек уровня

Прибор настраивается на два значения: минимальный уровень жидкости и максимальный. Если время прохождения отраженного сигнала соответствует минимальному заданному уровню жидкости, электронный блок формирует сигнал в соответствии с заданной программой.  Это может быть включение сигнальной лампочки и звуковой сигнализации, команда насосам на отключение и т.п. Тот же алгоритм используется при достижении максимального уровня жидкости.

Датчики непрерывного мониторинга уровня

Измерители данного типа постоянно измеряют расстояния до уровня жидкости. Преобразует полученные данные в аналоговый сигнал и транслирует его в соответствии с заданной программой на собственный дисплей, центральный пульт управления и т.п. Могут быть запрограммированы события при предельных значениях уровня жидкости, как в сигнализаторах.

Датчики непрерывного мониторинга отличаются от сигнализаторов дополнительными возможностями: измеряют температуру жидкости, ее плотность, информируют об изменении агрегатного состояния и др.

Ультразвуковые бесконтактные сенсоры применяются на производствах, в которых получение, хранение и перевозка жидкостей, в том числе агрессивных – часть технологического процесса:

• химическая, газовая и нефтеперерабатывающая промышленность;
• водоснабжение и очистка воды;
• сельское хозяйство;
• металлургическая промышленность;
• пищевая промышленность.

Назначение устройств:

• предотвращение переполнения и опустошения емкостей с жидкостью и возникновения связанных с этим аварийных ситуаций;
• включение в цепочку телеметрического управления системами и агрегатами в качестве измерительных элементов;
• мониторинг изменений физических и химических свойств жидких веществ в емкостях.

Преимущества и недостатки

Преимущества ультразвуковых уровнемеров:

• производство измерений без непосредственного контакта с жидкой средой, что позволяет работать с агрессивными жидкостями. К приборам не предъявляются повышенные требования к защищенности от негативных факторов внешней среды;
• возможность измерения уровня без проникновения внутрь емкости, размещая датчик снаружи;
• цена ниже другого типа бесконтактных сенсоров — радарных датчиков, вследствие более простой конструкции и менее дорогих комплектующих;
• отражение ультразвука происходит от границы жидкости и газа, поэтому точность измерения не зависит от плотности жидкой среды, ее химических и физических свойств;
• компактность;
• мультисенсорность. Датчик служит для получения дополнительной информации о состоянии жидкости и емкости. Зависит от конкретной модели прибора.

Недостатки сенсоров уровня жидкости:

• ошибочные данные из-за отражения ультразвуковых сигналов от конструктивных элементов емкости. Необходимо на стадии монтажа прибора не допускать нахождения элементов конструкции во фронтальной плоскости датчика. В узких баках ультразвуковые датчики не применяются;
• показания прибора будут ошибочными при давлении газовой среды, большем или меньшем атмосферного. В вакууме прибор работать не будет. В подобных случаях необходимы сенсоры, использующие другие физические принципы;
• зависимость точности измерений от температуры и состава газовой среды, ее влажности, загрязненности, запыленности;
• искажения результатов измерений при образовании на поверхности жидкости пены либо турбулентных завихрений.

Как подобрать нужный

При выборе ультразвукового измерителя уровня необходимо учитывать:

• свойства жидкости;
• материал, из которого изготовлен резервуар, его влияние на точность измерений;
• используемую схему обработки измерительной информации;
• оснащение сенсора дисплеем для отображения данных и изменения настроек;
• наличие сертификатов;
• влияние перепадов температуры и иных внешних факторов на точность измерения;
• материал, из которого устройство выполнено.

Вещества

Большое преимущество ультразвуковых датчиков уровня – точность измерения не зависит от физико-химических свойств жидкости: плотности, химической активности, электропроводимости и др. Прибор будет работать с водой, с молоком, с серной кислотой, нефтью. Однако в некоторых случаях они не применяются:

• для контроля уровня кипящих жидкостей. Образующиеся при кипении воздушные пузыри имеют отличные от жидкости параметры отражения акустических волн – результаты измерений искажается;
• при образовании на поверхности жидкости пены, которая рассеивает и поглощает ультразвуковой сигнал;
• при контроле жидкостей, требующих постоянного перемешивания. Образующиеся при этом кавитация и вихреобразные воронки искажают отраженный сигнал, и точность измерений снижается.

Материал резервуара

Материал резервуара, внутри которого установлен акустический датчик, не влияет на точность измерений прибора. Наиболее сильный отраженный сигнал приходит от границы сред, а вторичное эхо от стен емкости слабое и откалиброванным прибором не улавливается.

Когда в силу технологических факторов, соблюдения мер безопасности и т. д., датчик внутрь емкости установить нельзя, для измерения уровня жидкости используется метод многократного отражения звуковых колебаний от внутренних стенок. Метод подразумевает установку сенсора снаружи. Измерения возможны, если резервуар изготовлен из металла, стекловолокна, стекла, пластика. Эти материалы хорошо отражают ультразвук, поэтому измерение уровня будет точным.

Многие сорта пластмасс, пористая резина и т. п. имеют близкие к жидкостям характеристики отражения ультразвуковых сигналов.

Если емкость изготовлена из этих материалов, применять наружный акустический датчик уровня жидкости нельзя, так как результаты измерений будут некорректными.

Схема обработки сигнала

Получаемый от датчика сигнал обрабатывается несколькими способами:

1. Используется встроенный электронный блок для обработки данных, получаемых при измерениях. Информация отображается в цифровом или графическом виде на дисплее. Схема не предусматривает включение прибора в телеметрическую цепь управления и предназначена для информирования оператора об уровне жидкости в обследуемом резервуаре. Используется в переносных ультразвуковых уровнемерах для мониторинга жидкостей в герметичных емкостях.
2. Полученный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой прибором или дополнительным оборудованием. Получаемый сигнал передается на централизованный пульт управления. Прибор включается в единую сеть автоматического управления;
3. Сигнализаторов контрольных точек используется как реле. При достижении жидкостью минимального запрограммированного уровня, датчик формирует сигнал, который в соответствии с заданной программой включает световую и звуковую сигнализацию, насос и т. п. Когда жидкость поднимется до следующей контрольной точки, датчик формирует команду на отключение сигнализации или насоса.

Наличие дисплея в комплектации

ЖК- дисплей отображает информацию о проводимых датчиком измерениях в реальном времени. Распространены 2 типа:

• цифровой. Отображает цифровые значения измерений и простые статические графические изображения;
• графический. Строит динамические графические изображения.

На дисплее отображается изменение уровня жидкости в виде динамической пиктограммы емкости. На экран выводится другая информация, получаемая сенсором: температура жидкости и газовой среды, давление, плотность и т.д.

С дисплеем удобно перепрограммировать прибор: последовательность шагов отображается на экране, подсвечиваются ошибки, выводится информация об успешном завершении процесса.

Промышленные образцы редко комплектуются дисплеями, так как рассчитаны на включение в единую систему управления.

Сертификаты на продукцию

Сертификация ультразвукового измерителя уровня – процедура, подтверждающая его соответствие определенным стандартам, подтверждаемая выдаваемыми свидетельствами:

• сертификат соответствия требованиям Таможенного союза, которым подтверждается выполнение требований к продукции, установленных в технических регламентах Таможенного союза. Наиболее распространенный сертификат, так как для большинства групп продукции технические регламенты приняты и действуют;
• сертификат соответствия ГОСТ Р – подтверждение проверки изделия компетентной организацией, в ходе которой доказано его соответствие международным и национальным стандартам, техническим условия, стандартам организаций. На ультразвуковые измерители уровня оформляется добровольный сертификат ГОСТ Р, так они не входят в перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации, который утвержден Постановлением Правительства РФ от 01.12.2009 № 982;
• сертификат взрывозащиты. Подтверждает соответствие изделий требованиям ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» и возможность работы измерительных приборов во взрывоопасных средах.

Реакция датчиков уровня на перепады температуры

Скорость звука в воздухе растет с увеличением температуры. Для устранения ошибок в измерениях промышленные уровнемеры снабжаются термодатчиком. Показатели температуры учитываются микропроцессором сенсора при расчете скорости прохождения ультразвуковых волн.

Формула зависимости скорости звука в воздухе от температуры, полученная опытным путем:

С = С0 + 0,59*t°,

где С – скорость звука при измеренной температуре, С0 – скорость звука при температуре 0С°, t° — температура, измеренная термодатчиком, 0,59 – коэффициент, полученный на основании опытных измерений.

Если в сенсоре не предусмотрена автоматическая корректировка результатов измерений в зависимости от температуры, она проводиться вручную при каждом значительном перепаде температуры.  В противном случае прибор будет показывать неправильные значения уровня жидкости.

Влияние внешних факторов на работу

Кроме температуры газовой среды над жидкостью, на точность работы датчика влияют внешние факторы:

• давление газовой среды. При его изменении скорость меняется, и датчик показывает неправильные значения;
• сильная запыленность может нарушить работу измерителя;
• из-за высокой влажности меняется скорость прохождения звуковых волн. Прибор покажет некорректные данные.

Расчет необходимых поправок в работу датчика – сложная задача. Над поверхностью жидкости создается газовая среда, насыщенная парами жидкости. Его физические свойства отличаются от характеристик атмосферного воздуха, который служил эталоном для калибровки приборов.

Для упрощения задачи часто применяются реперы – отражающие элементы, расположенные на строго фиксированных расстояниях от излучателя. Засекая время прохождения сигнала до репера и обратно, высчитывается скорость звука в газовой среде. Это значение используется для расчета уровня жидкости.

Наличие реперов усложняет и удорожает монтаж и эксплуатацию датчиков уровня.

Материал исполнения устройства

Датчики работают в условиях агрессивной среды: повышенная влажность, пары химически активных веществ, повышенное давление. Для безотказной работы корпусы датчиков изготовлены из алюминиевых сплавом или специальных, химически стойких пластмасс. Для пожаро и взрывозащищенности и предотвращения агрессивного воздействия испарений электрические схемы и корпус приборов заливаются компаундом. В результате датчик уровня жидкости может длительное время работать без обслуживания.

Как изготовить своими руками

Для создания простейшего измерителя уровня понадобится ультразвуковой модуль HC-SR04 и микроконтроллер 8051.  Устройство позволяет контролировать уровень жидкости в резервуаре глубиной до 2 метров. Для работы устройства нужно изолировать НС-SR04 от попадания влаги.

HC-SR04 устанавливается в верхней части резервуара, излучателем в сторону жидкости. Ультразвуковые колебания, излучаемые модулем, отражаются от поверхности воды. Приемник принимает эхо-сигнал, высчитывает задержку времени и передает сформированный сигнал о результатах измерений микроконтроллеру.

Микроконтроллер считывает сигнал и вычисляет расстояние.

При введении необходимой программы микроконтроллер будет включать насос, когда уровень воды опустится до минимального заданного значения, и выключать его при достижении максимального уровня.

Особенности применения

Использование ультразвуковых измерителей имеет ряд особенностей. Например, для устранения ошибок измерений необходимо следовать алгоритму:

• проводить и калибровку прибора при изменении состава газовой среды для установления фактической скорости звука;
• проводить калибровку при каждом существенном изменении температуры, записывая значения скорости;
• в дальнейшей работе прибора при перепадах температуры калибровку не проводить, а пользоваться ранее записанными показателями скорости.

Процесс настройки сенсора достаточно трудоемок. Возможна ситуация, когда изменения газовой среды в резервуаре не связаны с изменением температуры. В данном случае придется повторно проводить калибровку прибора.