Væskenivåsensorer i tanken lar deg både gjøre gjeldende måling av mengden fylt væske, og rapportere oppnåelse av grenseverdiene. Slike enheter består av en sensitiv sensor som reagerer på visse fysiske parametere, og måle-, kontroll- og indikasjonskretser. Avhengig av applikasjonen brukes enheter som avviker i prinsippet om hvordan de fungerer.
Informasjonen som presenteres i artikkelen vil hjelpe deg å lære om prinsippene for drift av forskjellige typer sensorer og deres bruksområder. En kort gjennomgang av deres fordeler og ulemper vil bli utført, de viktigste produsentene som har bevist seg i markedet vil bli angitt.
Klassifisering av apparater
Væskenivåsensorer i tanken kan være nivåmålere eller signalutstyr. Den første av dem er designet for kontinuerlig måling av væskenivået for øyeblikket.tid. De bruker sensorer som fungerer etter ulike fysiske prinsipper. Videre behandling av signalene som kommer fra dem utføres av analoge eller digitale elektroniske kretser som er en del av nivåmålerne. De oppnådde indikatorene vises på displayelementene.
Signalenheter advarer om å nå en viss verdi av væskenivået i tanken, forhåndsinnstilt av innstillingselementene. Deres andre navn er vannnivåsensorer i tanken for å slå av den videre tilførselen. Utgangssignalet deres er diskret. Advarselen kan gis i form av lys- eller lydalarm. I dette tilfellet blokkeres driften av fylle- eller tømmesystemene automatisk.
Metoder for nivåmåling
Avhengig av egenskapene til væsken som skal måles i tanken, brukes følgende målemetoder:
- kontakt, der væskenivåsensoren i tanken eller en del av den samhandler direkte med det målte mediet;
- ikke-kontakt, unngår direkte interaksjon mellom sensoren og væsken (på grunn av dens aggressive egenskaper eller høye viskositet).
Kontaktenheter er plassert i tanken direkte på overflaten av den målte væsken (flyter), i dens dybde (hydrostatiske trykkmålere), eller på tankveggen i en viss høyde (platekondensatorer). For ikke-kontaktmålere (radar, ultralyd) er det nødvendig å gi en sone med direkte synlighet av overflaten til den målte væsken og fravær av direkte kontakt medhenne.
Driftsprinsipper
Både nivåmålere og signalutstyr bruker forskjellige driftsprinsipper for å utføre sine funksjoner. Følgende typer enheter er mest brukt:
- flytesensorer for væskenivå i tanken;
- kapasitiv;
- hydrostatiske væskenivåsensorer;
- enheter av typen radar;
- ultralydsensorer.
Flyte kan på sin side være mekanisk, diskret og magnetostriktiv. De tre første gruppene med sensorer inkluderer enheter som bruker kontaktmetoden for måling, de to andre er ikke-kontaktenheter.
Mekaniske flottørbrytere
En lett flottør, konstant på overflaten av væsken i tanken, er forbundet med et system av mekaniske spaker til midtterminalen på potensiometeret, som er armen til motstandsbroen. Med en minimumsmengde væske i tanken anses broen som balansert. Det er ingen spenning i målediagonalen.
Når tanken fylles, overvåker flottøren posisjonen til væskenivået ved å flytte den bevegelige kontakten til potensiometeret gjennom spaksystemet. Endring av motstanden til potensiometeret fører til et brudd på broens balanserte tilstand. Spenningen som vises i målediagonalen brukes av den elektroniske kretsen til displaysystemet. Dens analoge eller digitale avlesninger tilsvarer mengden væske i tanken på det aktuelle tidspunktet.
Diskrete flytebrytere
Diskret signal i form av en kretseller åpning av kontaktene til reed-bryteren brukes av den elektroniske indikasjons- og signalkretsen for å varsle om at væskenivået i tanken har nådd en viss verdi. Metallkontaktene, som er laget av et materiale med lav kontaktmotstand når de er lukket, er plassert i en hul isolert glasspære.
Vannnivåsensoren i tanken med en diskret utgang har en føring i form av et hult rør som væske fra tanken ikke kommer inn i. Kontaktene til ett eller flere reed-reléer er festet inne i guiden. Plasseringen deres avhenger av tilfellet der det er nødvendig å motta en alarm når væskenivået når den innstilte verdien.
Flåten til sensoren med en liten permanent magnet innebygd beveger seg langs guiden når væskenivået i tanken endres. Driften av kontaktgruppen skjer i det øyeblikket den kommer inn i magnetfeltet til den permanente magneten til flottøren. Signalet gjennom ledningene koblet til kontaktene til vannstandssensoren i reedbrytertanken går til alarmkretsen.
Magnetostriktive flytesensorer
Sensorer av denne typen gir et konstant signal avhengig av væskenivået i tanken. Hovedelementet, som i det forrige tilfellet, er en flottør med en permanent magnet inni, som tar sin posisjon på overflaten av væsken og beveger seg i et vertik alt plan langs føringen.
Det indre hulrommet i guiden, isolert fra væsken, er okkupert av en bølgeleder. Den er laget av magnetostriktivmateriale. På bunnen av elementet er det en kilde til strømpulser som forplanter seg langs det.
Når den utstrålte pulsen når plasseringen av flottøren med magneten, samhandler to magnetiske felt. Resultatet av denne interaksjonen er forekomsten av mekaniske vibrasjoner som forplanter seg tilbake langs bølgelederen.
Et piezoelektrisk element er festet ved siden av pulsgeneratoren, som fanger opp mekaniske vibrasjoner. En ekstern elektronisk krets analyserer tidsforsinkelsen mellom de utsendte og mottatte pulsene og beregner avstanden til flottøren, som hele tiden er på overflaten av væsken. Indikasjonskretsen rapporterer konstant væskenivået i tanken.
Kapasitive sensorer
Operasjonen til sensorer av denne typen er basert på egenskapene til en kondensator for å endre dens elektriske kapasitans når dielektrisitetskonstanten til materialet som fyller rommet mellom platene endres. Det brukes koaksiale kondensatorer, som er et par koaksiale hule metallsylindere med forskjellige diametre.
Sistnevnte er kondensatorplater, mellom hvilke væske kan trenge fritt inn. De dielektriske konstantene til luft og flytende medium har forskjellige verdier. Fylling av tanken fører til en endring i verdien av den totale dielektriske konstanten til koaksialkondensatoren og følgelig dens elektriske kapasitans.
Frekvens til oscillerende krets, inkretsen som kondensatoren er koblet til endres proporsjon alt med endringen i kapasitansen. Den elektroniske frekvens-/spenningsomformeren overvåker denne endringen og viser en verdi proporsjonal med fyllingsgraden av tanken.
Hydrostatiske sensorer
Et annet navn for en slik enhet er en detektor, eller en trykktransduser. De kan være stasjonære, festet i bunnen av tanken fylt med væske, eller bærbare. I sistnevnte tilfelle er trykktransdusere utstyrt med en kabel av betydelig lengde. Dette gjør at de kan brukes til tanker med forskjellige geometriske størrelser.
Det følsomme elementet i en hydrostatisk sensor er en membran som oppfatter trykket fra en væskekolonne over den. Dens justering er gjort på en slik måte at atmosfærisk trykk ikke fører til deformasjon av membranen. Trykket ved målepunktet kan brukes til å bestemme høyden på væskekolonnen eller fyllingsgraden av tanken.
Mengden av membrandeformasjon konverteres til en elektrisk proporsjonal verdi, som deretter brukes til å vise væskenivået i tanken. Det brukes korrigeringer som tar hensyn til tettheten til det målte mediet og tyngdeakselerasjonen ved målepunktet.
sensorer av radartype
Beholderens væskenivåsensor bruker en berøringsfri målemetode basert på egenskapene til dette mediet uansett tetthetog viskositet for å reflektere det elektriske signalet. Frekvensen til det utsendte signalet til en radar plassert over overflaten til det målte væskenivået endres i henhold til en lineær lov.
Reflektert fra overflaten, kommer den til mottakerenheten med en forsinkelse som bestemmes av lengden på den tilbakelagte banen. Dermed er det en forskjell mellom frekvensene til de to signalene. Ut fra størrelsen på frekvensforskyvningen, bestemmer analyseanordningen til lokalisatoren banen som er tilbakelagt av signalet eller nivået til den reflekterende væsken i forhold til plasseringen av radaren.
Ultralydnivåsensorer
Måleskjemaet som brukes for sensorer av denne typen tilsvarer det som ble diskutert i forrige del av artikkelen. Plasseringsmetoden for måling brukes i ultralydbølgelengdeområdet.
De mottatte dataene bestemmer tidsforskjellen mellom den utsendte senderen og signalene mottatt av mottakeren. Ved å bruke data om forplantningshastigheten til ultralyd i rommet over overflaten av væsken, bestemmer analyseenheten avstanden som er tilbakelagt av signalet, eller nivået på væsken i tanken.
Kort oversikt over produsenter
Væskenivåsensorer i tanken "ARIES" lar deg gjøre nødvendige målinger på et høyt nivå. Reklame for produktene deres finnes på mange utenlandske nettsteder.
Fortjener oppmerksomhet til produktene til den innenlandske utvikleren og produsenten L-CARD, inkludert i Statens register over måleinstrumenter. Alta Group, som har vært på det russiske markedet i mer enn 10 år, harvelfortjent positiv tilbakemelding.
Konklusjon
Væskenivåsensorer i tanken bør velges basert på bruksforholdene, egenskapene til væsker, de nødvendige indikatorene for målenøyaktighet. De mest nøyaktige avlesningene kan oppnås ved hjelp av radarsensorer, magnetostriktive målere.
Det må huskes at absolutt nøyaktighet krever høyere materialkostnader. Flytesensorer og signalutstyr er de enkleste enhetene, men bruken av dem er begrenset av vibrasjonsforhold på grunn av skumming av væsken, dens viskositet og aggressiviteten til mediet.
Den optimale løsningen, basert på forholdet pris/kvalitet, er bruken av hydrostatiske og kapasitive sensorer, underlagt restriksjonene som er pålagt for egenskapene til den målte væsken.
