Кондуктометрические датчики уровня - устройство и принцип работы

Содержание

Датчики и приборы для измерения уровня жидкости.

В каких емкостях на судне необходимо контролировать уровень жидкости?

Объектами измерения (контроля, сигнализации) уровня являются цистерны, танки, баки с топливом, водой и маслом, находящиеся под атмосферным давлением, и емкости под давлением при значительных температурах.

элемента, нагруженную давлением столба жидкости в трубке.

Воду к трубке можно подвести из напорного конденсатного трубопровода.

Как действуют мембранные датчики уровня с электрическим выходным сигналом?

Для измерения уровня на судах широко используются мембранные датчики, в которых линейное перемещение преобразуется в электрический сигнал. Рассмотрим пневмоэлектрический датчик уровня (рис. 46).

Датчик имеет две мембранные коробки 2, состоящие из двух одинаковых мембран, соединенных по диаметру. Мембранные коробки сообщаются между собой с помощью капиллярной трубки 3. Под действием давления столба жидкости нижняя мембранная коробка сжимается, вследствие чего происходит выдавливание воздуха через капиллярную трубку в верхнюю мембранную коробку. Давление в этой коробке повышается, и она расширяется. Деформация мембранной коробки происходит до тех пор, пока давление воздуха не уравновесится силой упругости мембран.

К верхней мембранной коробке прикреплен якорь 1 дифференциального трансформаторного преобразователя. При деформации коробки якорь перемещается, поэтому выходное напряжение преобразователя будет определяться уровнем контролируемой жидкости.

Какие датчики уровня распространены на судах с автоматизированным управлением?

На суднах с автоматизированным управлением, особенно без постоянной вахты в машинном отделении, применяют автоматическое поддержание уровня во многих емкостях, например в расходных цистернах топлива. При этом обычно используют поплавковые реле. Большое распространение на судах иностранной постройки нашли поплавковые реле уровня фирм «Мобрей» и «Беста», а также типа CPM-2S.

Что представляет собой реле уровня фирм «Мобрей» и «Беста»?

Реле уровня «Мобрей» (рис. 47,а) состоит из следующих основных частей: 1— поплавка, изготовленного из металла монель; 2 — магнита подвижного 4 и неподвижного 6 контактов. В корпусе 3 на керамическом основании 5 выполнен механизм переключения. Крышка 7 изготовлена из алюминиевого сплава.

Основным преимуществом данного реле является то, что поплавковая часть отделена от контактной. Эти части механически не связаны. Постоянные магниты в поплавковой и контактной частях находятся в кожухах из немагнитного материала. Магниты установлены так, что одинаковые полюсы находятся один против другого, и потому отталкиваются. В положении, показанном на рис. 47, а, поплавок находится внизу, правый конец магнита 2 поднят, левый конец магнита в контактной части опущен, и верхние контакты замкнуты. Когда шток поплавка проходит среднюю линию, подвижной контакт размыкает один неподвижный контакт и замыкает другой.

На рис. 47, б приведены схема и размерные характеристики реле «Мобрей», а в табл. 5 их значения. Уровень регулирования можно установить, размещая ограничители. При техническом обслуживании реле уровня необходимо осматривать и очищать. Для этого отключают подачу тока и изолируют концы, снимают выключатель в резервуаре или камере, удаляют осадок, отложения, а с магнита поплавка — нагоревшие металлические частицы.

На рис. 48, а приведены размерные характеристики реле уровня «Беста», аналогичного реле «Мобрей», в табл. 6—численные значения характеристик.

На рис. 48, б показаны внешние виды двух модификаций реле.

Какое назначение поплавкового реле типа CPM-2S?

Датчик поплавково-магнитный с удлиненным ходом типа CPM-2S

(рис. 49) служит для сигнализации уровня жидкостей, в том числе топлива и масла, в открытых и напорных резервуарах, а также в паровых котлах во взрывобезопасной атмосфере (относится к окружающей среде резервуара).

Датчик поплавково-магнитный CPM-2S состоит из следующих основных узлов: поплавка, контактного триггера, корпуса. Поплавок в виде плотного сосуда круглого сечения соединен шарнирно при помощи рычага с кронштейном, в котором установлены плотно постоянные магниты. Этот узел крепится при помощи оси в той части корпуса, которая находится внутри резервуара. Штифты, установленные в кронштейне, позволяют четырех ступенчато изменять ход поплавка. Рычаг является сменным элементом. Удлиняя рычаг, увеличивают ход поплавка, сокращая, — уменьшают. Наружная часть корпуса представляет собой камеру, отделенную тонкой стенкой от резервуарной части. В камере находится в изоляционной колодке узел контактного триггера.

Что представляет собой уровнемер АТМ

Уровнемер АТМ предназначен для дистанционного замера уровня в судовых танках. Принцип действия — гидростатический. Прибор можно использовать для следующих жидкостей: морской и пресной воды, дизельного и тяжелого топлива, смазочного масла.

Система АТМ состоит из двух объединенных блоков. Индикаторный блок включает в себя измерительный элемент, мембрану с механической защитой от избыточного давления; регулировку нулевой точки на

лицевой панели прибора; шкалу, указывающую уровень, объем или массу. Блок управления состоит из блочного регулятора постоянного расхода воздуха, винта регулировки количества воздуха, продувочного вентиля и штуцера питания, индикации и контроля.

Уровнемер АТМ может работать в диапазоне рабочих давлений 0,1—3,0 МПа и при погрешности измерения ± 1 % максимального уровня. Для работы уровнемера требуется рабочий воздух в количестве 0,5 л\мин. при давлении 5,0 МПа

Как действует индуктивный поплавковый датчик уровня?

Схема датчика рассматриваемого типа показана на рис. Датчик имеет поплавковую камеру 2, выполненную из немагнитной стали. Камера соединяется с резервуаром, уровень жидкости в котором контролируется. Снаружи поплавковой камеры расположены две катушки 1, имеющие коническую форму. Внутри нее находится, сферический поплавок 3 из магнитной стали, который перемещается в зависимости от уровня жидкости в камере. Перемещение поплавка приводит к изменению индуктивностей L\ и La катушек. Благодаря пружинным кольцам 4 поплавок не может выйти из зоны катушек. Коническая форма катушек позволяет получить линейный закон изменения их индуктивностей при перемещениях поплавка.

Рассмотренный датчик представляет собой реверсивный индуктивный преобразователь. Индуктивные поплавковые датчики нашли применение в автоматических системах измерения и поддержания уровня жидких хладагентов судовых холодильных установок. Диапазон измерения уровня жидкости равен 0,4 метра.

Как действует система индикации уровня СУМ-21?

Система индикации СУМ-21 предназначена для измерения уровня в грузовых танках судна и емкостях на берегу, в которых могут быть помещены такие жидкости, как сырая нефть, нефтепродукты, вода и другие, радиолокационным методом. С помощью СУМ-21 данные показываются на стрелочном приборе и передаются на другие блоки. Систему можно устанавливать на палубе, поэтому ее техническое обслуживание не вызывает трудностей.

Система индикации уровня СУМ-21 не должна иметь контакта с измеряемым веществом. Ультразвуковой метод дает ограниченную точность, потому что скорость звука меняется в зависимости от температуры среды и смеси газов в среде. Для оптического метода требуется прозрачная среда, что не всегда можно обеспечить. Радиолокационный метод не зависит от температуры, состава, давления среды. Отражение происходит на самой поверхности независимо от состава жидкости и плотности.

Из каких компонентов состоит система СУМ-21?

Система СУМ-21 состоит из 38 датчиков и центрального устройства. Датчики монтируются на фланце крышки танка и соединяются с центральным устройством кабелем. Каждый датчик подсоединен своим кабелем. Электроника датчиков собирается в заменяемых прочных кассетах. В датчике радиолокационный передатчик направляет луч на поверхность жидкости, от которой он отражается и улавливается системой. Расстояние измеряется методом частотно-модулированной непрерывной волны, который часто используется в радиолокаторе. Радиолокационный передатчик дает выходной сигнал с постоянной амплитудой, но переменной частотой.

В микроЭВМ вычисляется частное между двумя импульсными частотами. Далее оно пересчитывается на незаполненный объем танка, и результат представляется цифрами и в аналоговом виде. Шкалы показывающего прибора имеют деление 1 м в диапазоне 0—30 м или 0,1 м в диапазоне 0—3 м. Максимальная погрешность составляет ±(5 + H/2000) мм, где Н — расстояние антенна — поверхность жидкости, мм. Скорость измерения на стоянке 50 раз/мин, во время шторма на море она снижается.

Как используется свойство электропроводимости жидкости для измерения уровня?

Свойство электропроводимости жидкости используется только в сигнализаторах предельных значении уровня. Ограниченная область применения объясняется тем, что в судовых условиях трудно избежать загрязнения зонда, что значительно изменяет сопротивление между чувствительным элементом и стенкой резервуара.

Применяются ли емкостные датчики для измерения уровня?

Емкостные датчики нашли широкое распространение для измерения уровня жидкости в танках. Датчик может иметь один или два электрода, в последнем случае роль одного электрода играет стенка танка. Второй электрод должен быть изолирован от токопроводящей жидкости. Принцип действия датчика основан на изменении емкости пластинчатого конденсатора в зависимости от расстояния (в данном случае уровня) между электродами.

Как действует схема измерения уровня, в которой используется свойство электропроводимости жидкости?

Для измерения уровня используется мостиковая схема (рис. 52). В генераторе частоты 1 вторичная обмотка трансформатора, разделенная на две симметричные части, образует одну ветвь моста.

Во второй ветви находится конденсатор Си измерительного зонда 3 и нормальный Сн конденсатор. Последний подбирается так, чтобы его емкость равнялась емкости конденсатора зонда.

В схему включен блок питания 2. По мере увеличения уровня в танке напряжение в диагонали моста будет возрастать пропорционально уровню. В случае, если уровень должен измеряться непрерывно, зонд располагают по всей высоте танка. Для сигнализации предельных значений зонды располагаются горизонтально на заданных уровнях. Напряжение датчика зависит от диэлектрических свойств материала, поэтому данный зонд следует применять только для одной жидкости. В танках, где сорт жидкости может меняться, для каждой жидкости предусматривают свой зонд.

Часто ли применяют датчики уровня с радиоактивными изотопами?

Датчики с радиоактивными изотопами (^-излучение) применяют редко, так как они дороги и при работе с ними необходимы средства защиты. Принцип действия датчиков основан на поглощении излучения в зависимости от толщины слоя. Датчики с лотом (поплавком), имеющим моторный привод, дают очень точное измерение, но наличие многих подвижных частей может снизить эту точность.

Каковы параметры сигнализатора уровня жидких диэлектрических сред типа СУС-16?

Параметры сигнализатора уровня типа СУС-10 следующие: температура контролируемой среды от —100 до +100°С при давлении 4 МПа; длина погружаемой части первичного преобразователя 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,0 м; потребляемая мощность не более 15 В-А; диэлектрическая проницаемость (относительная) контролируемой среды 2.

Контроль уровня сред – это важный технологический процесс, от которого зависит эффективность и результативность всего производства.

В большинстве случаев эта задача решается путем интегрирования в систему специального устройства, помогающего отслеживать количество жидкого материала по уровню его поверхности. Датчик контроля уровня жидкости может выдавать дискретный или непрерывный сигнал в зависимости от своего принципа действия и особенностей конструктивного исполнения. Перед его покупкой следует проанализировать работу всей системы и определить характеристики исследуемой среды, чтобы подобрать наиболее подходящие устройства для измерений и сигнализации уровня.

Для чего нужен контроль уровня рабочей среды

Уровень – это высота заполнения производственного оборудования жидкой рабочей средой. Он представляет собой важный параметр, информация о котором нужна для:

управления производственными процессами;
контроля режима работы технологических агрегатов;
проведения операций.

Измерение уровня воды в резервуаре, колодце или скважине позволяет контролировать количество веществ и предупреждать внезапную остановку технологических процессов. Ведь если запас материала в аппарате сильно уменьшится или увеличится (по сравнению с номинальным значением), это может привести к серьезным нарушениям на производстве. Но сигнализация уровня воды позволяет предотвратить аварии и поломки оборудования.

Особенности приборов для сигнализации и измерения предельного уровня жидкости

Наибольшей популярностью на рынке пользуются датчики для измерения уровня жидкости, приборы, при помощи которых устанавливается масса материала, и сигнализаторы предельных значений. Все эти устройства имеют разные способы контроля уровня жидкости. Они определяются конкретными химическими и физическими свойствами материалов, а также технологическими задачами, которые должен выполнить сигнализатор уровня жидкости в промышленности.

Конструкция датчика уровня воды: из чего состоит регулятор

Вне зависимости от того, как именно функционирует датчик уровня жидкости, он состоит из трех основных узлов:

Чувствительного элемента, который реагирует на характеристики рабочего потока: наличие жидкости, высоту столба, уровень воды в баке, факт передвижения рабочей среды в нужном направлении и т.д.
Балластного элемента, который предназначен для уравновешивания сенсорной части прибора. Без балласта датчик уровня воды не будет нормально работать, т.к. сенсор станет срабатывать даже при небольших толчках.
Передающей или исполнительной части, которая преобразует сигнал сенсора в конкретное действие, в результате чего могут загораться индикаторы, свидетельствующие о достижении нужного уровня воды в баке.

В рамках техобслуживания датчиков уровня воды необходимо проводить проверку всех узлов и деталей.

Принцип работы различных датчиков уровня жидкостей: категории сигнализаторов

Существует много надежных приборов, при помощи которых измеряют параметры жидкости в резервуаре. Потребитель должен оценить характеристики этого оборудования и подобрать те устройства, которые больше всего отвечают требованиям производственной линии.

По принципу действия датчики уровня воды разделяются на емкостные, поплавковые, ультразвуковые, радарные и гидростатические погружные датчики жидкости (приборы имеют разные конструктивные исполнения). Работа емкостных устройств базируется на свойстве конденсатора менять свою емкость в зависимости от параметров окружающей среды. При изменении уровня воды в резервуаре или какой-либо иной жидкости (к примеру, топлива) ёмкость конденсатора сразу же меняется, что отображается в его показателях. Простой емкостный сигнализатор уровня пользуется большим спросом на рынке, поскольку в нем нет подвижных элементов, и он надежен и стабилен (в отдельных случаях такие устройства применяются даже для сыпучих материалов).

Стандартный поплавковый датчик уровня воды можно использоваться для измерения практически всех существующих жидкостей (кроме тех веществ, которые проявляют коррозийную активность к материалу самого прибора). Такой контроллер состоит из поплавка в магнитном корпусе и герконов в контрольных точках. При этом поплавковые датчики могут иметь как шарообразный, так и цилиндрический поплавок, за счет которого и происходит контроль уровня воды или иной рабочей среды. Форму поплавка следует выбирать с учетом степени вязкости материала. Процедура измерения уровня воды с помощью такого оборудования состоит из следующих этапов:

опустошение до предельного уровня емкости;
сигнализация уровня жидкости одним из герконов (обычно поплавковые датчики уровня имеют 2 геркона);
опускание поплавка до второго герконов;
включение герконом реле, которое подает и контролирует питание насоса;
закачка насосом воды или других жидкостей;
доведение уровня воды до максимальной отметки (если она поднимется выше, может случиться сбой оборудования);
поднятие поплавка до геркона-2 (после чего датчик уровня «нажимает» на выключатель);
выключение реле уровня воды;
прекращение работы двигателя насоса.

При необходимости герконовый поплавковый датчик уровня воды в емкости можно сделать своими руками. При этом его настройка будет заключаться просто в установке параметров включения и выключения.

Датчики уровня воды в емкости радарного типа строятся по принципу FMCW или ЛЧМ-радиолокатора. Обработка сигнала в них происходит за счет применения процессоров DSP (или цифровой обработки сигналов). Они измеряют уровень за счет радиолокационного воздействия. Этот способ позволяет минимизировать влияние различных помех и шумов на линии.

Бесконтактный ультразвуковой датчик уровня воды в баке похож на устройство радарного типа. При его установке в резервуар с рабочей средой монтируется блок в виде генератора и приемника УЗ-волн. В этом случае излучение генератора проходит газовую среду и, отражаясь от поверхности жидкости, попадает на приемник. Задержка между излучением и приемом ультразвука позволяет измерить точные параметры жидких сред в резервуаре. Ультразвуковые датчики могут применяться на любом производстве.

Функционирование гидростатических датчиков уровня основывается на измерении давления столба материала над специальным детектором в аппарате. Такие приборы отличаются невысокой ценой и простотой обслуживания. Их главным минусом можно назвать то, что они не являются бесконтактными. Это не дает возможность использовать их для измерения агрессивных жидкостей, а потому такой погружной датчик уровня применяется преимущественно для воды, масла, пищевых продуктов и т.

Все сигнализаторы могут работать в автономном режиме. Ими можно управлять с помощью специальных команд и определенного программного обеспечения.

Как выбрать самый лучший датчик контроля уровня воды в интернет магазине: цены и характеристики

Правильный подбор датчика уровня воды в емкости обеспечивает его точную и бесперебойную работу в реальных промышленных условиях. Он считается залогом стабильности всех технологических процессов. Выбор измерительного устройства предполагает учет ряда важных параметров:

принцип действия (автоматический или ручной);
точность (все датчики уровня воды измеряют материалы с определенной погрешностью: ее размер можно найти в сопроводительных документах к устройству);
материал емкости, в которой проходят замеры контроля уровня воды и иных жидких сред (обычно для этих целей используется нержавеющая сталь);
интерфейс (контроллер уровня воды, датчик может иметь интерфейс в электрическом или механическом исполнении);
надежность (этот параметр часто связывают с авторитетом производителя, а потому перед покупкой стоит почитать отзывы о конкретной компании);
время, в течение которого датчик измеряет уровень воды;
параметры взаимодействия с рабочей средой (бесконтактный или кабельный датчик);
параметры информирования (в продаже можно найти датчик уровня воды с сигнализацией звуком, цветом, вибрацией и т.д.);
наличие ЖК-экрана (большой и широкий жидкокристаллический экран упрощает применение прибора начинающим пользователем);
режимы рабочей температуры;
стоимость (перед покупкой стоит сравнить цены на разные виды приборов).

Также покупателю следует смотреть на наличие деклараций и сертификатов о качестве. По закону сигнализаторы уровня жидкости подлежат обязательной сертификации только в форме декларирования, но в большинстве случаев производители и поставщики проводят дополнительные проверки, чтобы подтвердить безопасность и экологичность продукции. В рамках этих экспериментов определяются показатели защиты от механических повреждений, вибрации, излучений звукового давления.

После всех исследований на уровнемеры оформляются протоколы лабораторных испытаний и добровольные сертификаты соответствия (экологической безопасности, СМК для производства, ISO и т. С содержанием этих документов можно ознакомиться заранее в режиме онлайн. Как правило, их сканы можно найти на официальном сайте компании-изготовителя.

Где можно недорого купить датчики уровня: продажа товаров оптом и в розницу

UWT Level Control много лет занимается производством и реализацией различных датчиков и сигнализаторов промышленного и бытового назначения. Все оборудование фирмы полностью соответствует требованиям ГОСТов и ТР ТС. Ассортимент организации постоянно увеличивается и обновляется. В UWT Level Control можно купить в розницу и оптом датчики с любым принципом действия:

устройства для измерения воды в баке с кабелем и без;
регуляторы воды в скважине;
датчики уровня жидкости;
сигнализаторы уровня с реле контроля сточных вод;
уровнемеры для сыпучих продуктов и т.д.

Для каждого изделия на сайте представлены основные технические параметры. За счет подробного описания покупатели могут сравнить разные модели устройств, не прибегая к помощи online консультантов. Такой поиск и подбор по характеристикам позволит быстро найти нужный контроллер уровня воды.

Интерактивный каталог обновляется в режиме реального времени. Все товары, представленные на сайте, есть в наличии. Их доставка возможна в любой город РФ: в каталоге можно купить датчики в дистанционном режиме вне зависимости от того, где именно находится клиент.

✓ — подходит идеально

• — применение возможно, необходимо уточнить детали

— — не рекомендуется

Классификация

Все выпускаемые датчики делятся на два класса: уровнемеры и сигнализаторы.

Задача первых — постоянное измерение уровня жидкости в настоящем времени. В их конструкции предусмотрены сенсоры, которые и принимают сигнал. Данные обрабатываются аналоговой или цифровой электронной схемой, входящей в состав датчика. Показатели выводятся на элементы индикации.

У сигнализаторов иная задача — они сигнализируют, когда уровень воды в емкости достиг заранее установленного значения. Такие датчики уровня жидкости, срабатывая, передают данные о прекращении подачи воды. Выходной сигнал в них — дискретный. Сигнализация — звуковая или световая.

Как измеряется уровень

Существует несколько методов измерения. Все зависит от того, какими свойствами обладает жидкость в резервуаре:

Контактный. В этом случае датчик уровня напрямую взаимодействует с водой, находящейся в емкости.
Бесконтактный. Без прямого контакта с жидкостью. Приборы этого типа используют для измерения уровня вязкой среды или обладающей агрессивными свойствами.

Контактные измерители устанавливают в саму емкость: на поверхности (поплавок), в глубине (манометры гидростатического образца) или крепят на стенку (пластинчатые). Бесконтактные датчики измерения уровня жидкости не должны соприкасаться с водой, поэтому их размещают таким образом, чтобы была возможность «наблюдать» за поверхностью среды.

Поплавковые измерители

Наиболее распространенные, при этом надежные и доступные измерительные приборы, выполненные в виде поплавка (более известны как ПДУ). В зависимости от конструкции бывают вертикальными и горизонтальными.

Вертикальный поплавковый датчик для измерения уровня воды называется так, потому что его шток расположен вертикально. В его корпусе находится магнит круглой формы. Шток — полая пластиковая трубка, внутри которой стоят герконы.

Поплавковые устройства размещают на поверхности измеряемой воды. Когда магнитное поле подходит к геркону, срабатывают контакты датчика — это и есть сигнал о том, что емкость заполнилась до обозначенного объема. Контактные пары можно последовательно соединить друг с другом, используя резисторы. Это даст возможность отслеживать уровень жидкости, опираясь на общее сопротивление цепи. Параметр стандартного сигнала в этом случае — 4–20 мА. Как правило, датчики уровня воды поплавкового типа применяются в резервуарах длиной до 3 м.

Даже если визуально измерители похожи, в них могут быть установлены разные электрические схемы с герконами. Датчики ставят на разных уровнях емкости, чтобы получать сигнал по мере наполнения. Встречаются линейные устройства, передающие сигнал непрерывно.

Не всегда можно реализовать поверхностную установку. В таких ситуациях применяют поплавковые датчики для измерения уровня жидкости, но горизонтального положения, которые крепят на стене. Магнит и поплавок располагаются на рычаге с шарниром, а геркон «прячут» в корпус. При повышении уровня жидкости начинает действовать магнит, подходя к контактам, что и приводит к срабатыванию датчика.

Если жидкость загрязненная или подвергается замерзанию, используют «усиленные» поплавковые измерители на гибком тросе. Конструкция: герметичная емкость, располагаемая на глубине, в ней — тумблер или металлический шар с герконом. Когда уровень жидкости совпадает с положением датчика, емкость переворачивается и вместе с этим срабатывает контакт.

Наиболее точные и надежные поплавковые устройства — магнитострикционные. Они оснащены поплавком и магнитом, скользящими вдоль металлического стержня. Рабочий принцип сводится к изменению продолжительности прохождения ультразвукового импульса через стержень. Так как в конструкции нет электрических контактов, ультразвуковой датчик уровня срабатывает четче.

Емкостные

Емкостной датчик измерения уровня жидкости имеет вид пластин, располагающихся с обеих сторон резервуара. Сигнализаторы этого вида могут определить максимальный уровень заполнения. В качестве технологической среды выступает вода или сыпучие, смешанные вещества.

Емкостной измеритель работает по аналогии с конденсатором: емкость измеряется между пластинами. Когда вода в баке достигнет пороговой отметки, на контроллер поступает сигнал. Может быть использован и «сухой контакт» — датчик срабатывает через стенку емкости, будучи изолированным от рабочей среды.

Емкостные уровнемеры работают в разных диапазонах температур, срабатывают даже на больших расстояниях и на них не воздействуют электромагнитные поля. Благодаря этим характеристикам расширяется сфера применения. То есть, датчик может быть использован даже в тяжелых условиях.

Электродные

Эти измерители используют для контроля уровня электропроводных жидкостей. Рабочий принцип: посредством переменного напряжения следят, как меняется сопротивление воды между погруженными однополюсными электродами.

Конструкция датчика: один маленький и два длинных электрода, закрепленные в коробке зажимов. Тот что меньше — контакт верхнего уровня воды, длинные — нижнего. С реле и схемой насоса электродный датчик уровня соединяется проводами.

Когда вода контактирует с маленьким электродом, насос выключается. И включается при понижении уровня до длинных электродов.

В зависимости от конструкции бывают:

Одностержневыми. Применяются в тех ситуациях, когда бак, емкость или цистерна для хранения рабочей среды имеют проводящие стенки. Роль стенки — контрольный электрод. Такие приборы контролируют одно значение уровня.
Многостержневыми. В их конструкции несколько электродов, что позволяет отслеживать несколько контрольных точек.

Если стены резервуара не проводящие, то применяется уровнемер с дополнительным контрольным электродом. Контакты устройства, расположенные в воде, могут окисляться. Для уменьшения этого влияния используется нержавеющая сталь или стержни графита.

Гидростатические

Принцип работы этих уровнемеров — измерение давления или перепада давления в жидкости. В рабочей среде действует гидростатическое давление, и оно меняется в зависимости от погруженности. Одна мембрана устройства ставится на емкости, а вторая — в месте избыточного давления (закрытый резервуар) или на подаче атмосферного (открытый). Гидростатический датчик подходит для контроля уровня вязких жидкостей. При этом чувствительный элемент прибора контактирует с измеряемой средой.

Бывает два вида конструкции:

Погружной преобразователь давления. Имеет вид двух блоков, соединенных компенсационным кабелем. Измерителем выступает погружной зонд. Применяют такой датчик уровня воды в скважине, колодце, водоеме и других открытых источниках. Материалы изготовления: корпус — полимерный или стальной, мембрана — стальная или керамическая. В компенсационном кабеле размещается трубка опорного давления, выполненная из тефлона, полиуретана или ПВХ.
Врезной преобразователь давления. Устанавливается на стенку резервуара в горизонтальном положении. Бывают контактные и бесконтактные датчики измерения уровня жидкости, с открытой торцевой мембраной.

Погружные устройства основываются на измерении гидростатического давления. При помощи этого метода определяется высота столба воды в зависимости от давления, действующего на стенки сосуда или его дно.

Гидростатический уровнемер применяется, если нужно измерить столб жидкости глубиной до 250 м. Есть устройства специального исполнения — для глубоководных замеров.

Радарные

Универсальные сигнализаторы, которые применяются для замера уровня любых технических сред. Жидкость может быть агрессивной и взрывоопасной, при этом ни давление, ни температура не отражаются на показателях.

Принцип работы не сложен. От датчика исходят радиоволны узкого диапазона (несколько ГГц), в это время приемник ловит сигнал и, основываясь на времени задержки, определяет насколько заполнена емкость. Давление, температура и свойства рабочей среды не оказывают влияния на измеритель. То же самое касается и запыленности. Радарные датчики — высокоточные приборы с погрешностью не больше 1 мм.

Сегодня это один из технологичных и совершенных методов измерения, о чем говорят его преимущества:

отсутствуют подвижные элементы;
бесконтактный способ замера;
универсальный (практически для любых сред, независимо от условий);
высокоточный.

Вот только стоят такие уровнемеры недешево.

Ультразвуковые

Ультразвуковой датчик замера уровня жидкости работает по методу возвращенного сигнала, как радарный. Его устанавливают в верхней части резервуара, параллельно поверхности рабочей среды. Прибор посылает и принимает импульсы, замеряя, за сколько времени проходит сигнал. Дальнейший расчет параметров основывается на полученных данных.

Ультразвуковые устройства применяются для контроля уровня воды в условиях производства, где установлены огромные резервуары. С их помощью удаленно определяется точное число канализационных стоков и сточных вод. При достижении жидкостью максимального уровня, прибор сигнализирует о проблеме по СМС, GSM или GPS.

Предназначены для работы с водой и другими жидкостями. Измерять уровень сыпучих веществ ими не получится. Чтобы прибор работал точнее, требуется компенсация внешних воздействий (ветер, вода с пенным слоем).

Кондуктометрические

Кондуктометрические датчики предназначены для замера уровня электропроводящей жидкости, имеющей проводимость более 0,2 См/м. Речь идет о питьевой и технической воде, слабых щелочных растворах, кислотах, сточных водах и питьевых жидкостях (квас, пиво).

Принцип их работы: жидкость, достигшая определенной отметки, приводит к замыканию электрода датчика на корпус емкости или электрод самого измерителя. В результате в цепи датчика образуется электрический ток. Из-за замыкания цепи срабатывает реле, управляющее схемой.

Кондуктометрический датчик уровня способен работать при температурах рабочей среды до +350 градусов Цельсия и давлениях не более 6,3 МПа, все зависит от того, из какого материала сделан изолятор электрода. С помощью этих измерителей контролируют один или несколько уровней (одно- или многоэлектродные). Их принцип сводится к тому, что у жидкости иная электропроводность, чем у воздуха, что и фиксируют электроды.

Простейшим видом такого датчика являются электроды из нержавейки, один из которых помещается в емкость, контактируя с жидкостью, а другие используются в качестве сигнальных.

Оптические

Эти измерители, чтобы обнаружить уровень жидкости, ориентируются на видимый инфракрасный или свет лазера. Основа их работы заключается в том, что измеряемая субстанция пропускает, отражает и преломляет лучи света.

Бывают контактные и бесконтактные устройства. Бесконтактные системы работают так: свет направляется на поверхность жидкости, а отраженные лучи фиксирует фотоэлемент. Если система состоит из нескольких фотоэлементов, это позволяет обнаруживать рабочую среду на разных уровнях. Оптические приборы популярны за счет высокой точности и практически мгновенному отклику.

С их помощью обнаруживают высокий уровень пены или специфические материалы. Также они позволяют определить, достигла ли наблюдаемая среда необходимой вязкости, плотности, прозрачности или уровня теплопроводности.

Как выбрать измеритель

Разнообразные датчики применяются для отслеживания уровня воды и водных растворов, нефтепродуктов и смазочных материалов, пищевых напитков и соков. Если корпус устройства достаточно защищен или применяется бесконтактный замер, то можно отслеживать уровни щелочи, кислоты, вязкой или агрессивной среды. Один тип датчика может быть применен в разных условиях.

Для замера уровня воды и любых невязких жидкостей лучше пользоваться ультразвуковыми, поплавковыми, вибрационными, оптическими, емкостными и гидростатическими сигнализаторами и уровнемерами. Для кислотных растворов подойдут емкостные, вибрационные и герконовые устройства. Пенные и липкие среды удобно контролировать емкостными радиочастотными приборами. Если рабочая среда с высокой вязкостью, пользуются вибрационными или ультразвуковыми бесконтактными разновидностями.

Что и в какой последовательности нужно учитывать, чтобы выбрать конкретное устройство:

Состав и физико-химические свойства рабочей среды.
Особенности резервуара для хранения (объем, форма, из чего сделаны стенки). Есть датчики, подразумевающие врезку в стенки, но не каждая емкость подойдет для таких целей.
Требуется постоянный мониторинг или хватит сигнализации при достижении заданного уровня.
Будет ли интегрироваться прибор в общую систему контроля.

С бытовыми задачами успешно справляются энергонезависимые устройства, неприхотливые, надежные и долго служащие. Если цель — отследить уровень воды насоса, колодца, декоративного водоема или бассейна, подойдет поплавковый датчик. При необходимости постоянно замерять уровень воды в скважине, устанавливают уровнемеры гидростатического типа.

Способы изготовления датчика уровня воды своими руками

Датчик замера уровня воды при необходимости можно сделать своими руками. Самодельный прибор проигрывает в плане точности современным выпускаемым устройствам, но обходится намного дешевле. Сборка:

Берутся выпрямительные диоды, с них аккуратно спиливается верхняя колба и получается трубчатое соединение.
Сверлом 1,5 мм в корпусе соединения проделывается отверстие.
Берут проволоку и продевают ее во фторопластовую трубку (ее толщина должна равняться диаметру отверстия — 1,5 мм).
Один вывод шнура запаивается, а второй заклеивается клеем. Образуется «петля».

Внутренний проводник можно увеличить в размерах. Готовое устройство соединяют со схемой и подключают к индикатору. Им может выступить стрелочный циферблат или компактный монитор.

Есть еще один способ сделать датчик уровня воды, например, для управления насосом. Так как в скважине, колодце или любом другом резервуаре вода накапливается, насос следует автоматизировать — сделать так, чтобы он сам выключался после заполнения. Собирается уровнемер из магнитного пускателя с катушкой на 220 В и двух герконов: минимальный идет на замыкание, максимальный — размыкание. Как это работает:

Набирается вода, в это время поднимается поплавок с магнитом.
Жидкость доходит до геркона, выставленного на максимальном уровне. Под воздействием магнитного поля он размыкается, отключается катушка пускателя и как итог — обесточивается двигатель насоса.
Действует это и в обратном порядке. В резервуаре кончается вода, в это время опускается поплавок и, когда он доходит до минимального уровня, контакты геркона замыкаются. Подается напряжение на катушку — включается насос.

Такой простой датчик может служить годами. Необходимые детали можно отыскать практически в любом городе, не говоря о Москве.

Видео по теме

Датчики уровня служат для контроля уровня жидкости в резервуарах и подачи сигналов о регулировании этого уровня.

Датчики уровня бывают:

По функциональному признаку приборы для измерения уровня делятся на:

уровнемеры — приборы, осуществляющие непрерывный контроль уровня;
сигнализаторы — приборы, дискретно реагирующие на один или несколько заданных уровней.

Электродный датчик уровня

Электродный датчик уровня используется для контроля уровня электропроводных жидкостей. Он имеет короткий 1 электрод и два длинных 2, 3, которые укреплены в коробке зажимов. Короткий электрод является контактом верхнего уровня жидкости, а длинный — нижнего уровня. Датчик соединяется проводами со станцией управления двигателем насоса. Когда вода касается короткого электрода, это приводит к отключению пускателя насоса. Снижение уровня воды, когда он становится ниже длинного электрода, дает команду на включение насоса.

Рисунок Схема электродного датчика уровня

Электроды датчика включены в цепь катушки промежуточного реле К, которое включается во вторичную обмотку понижающего трансформатора напряжением 12 В. При повышении уровня жидкости в резервуаре до уровня короткого электрода 1, образуется электрическая цепь: вторичная обмотка трансформатора — катушка реле К — электрод 1 — жидкость — электрод 2. Реле срабатывает и становится на самопитание через свой контакт К и электрод 3, при этом контакты 6 реле дают команду на отключение электродвигателя насоса. При снижении уровня жидкости, когда он становится ниже уровня электрода 3, реле отключается и включает электродвигатель насоса.

Поплавковый датчик уровня

Рис. Поплавковый датчик (реле) уровня

Измерение уровня вязких и неоднородных сред производится поплавковыми и буйковыми уровнемерами. Поплавковый датчик (реле) уровня применяется в отапливаемых помещениях для контроля уровня неагрессивных жидкостей. На рисунке показано схематическое устройство реле. В резервуар 10 погружается поплавок 1, подвешенный на гибком контакте через блок 3 и уравновешенный грузом 6. На контакте закреплены упоры 2 и 5, которые при предельных уровнях жидкости в резервуаре поворачивают коромысло 4 контактного устройства 8. При поворотах коромысло замыкает соответственно контакты 7 или 9, включающие или отключающие электродвигатель насоса.

Мембранные датчики уровня

Датчики уровня емкостного типа используются в первую очередь как средства контроля уровня различных жидкостей. Процесс контроля базируется на том, что любая жидкость обладает определенной диэлектрической проницаемостью. Поэтому и принцип работы емкостного датчика уровня заключается в следующем.

Главным элементом емкостного датчика уровня является специальный высокочувствительный конденсатор, способный изменять свою емкость в зависимости от того, в какую среду он помещен. Чувствительность конденсатора позволяет датчику одинаково эффективно работать как с диэлектрическими жидкостями, так и с жидкостями, обладающими минимальной диэлектрической проницаемостью.

Датчик просто устанавливают в резервуаре, предназначенном для жидкого материала, уровень которого в данном резервуаре (например в трубе) нужно контролировать. За базовую диэлектрическую проницаемость здесь принимается текущая диэлектрическая проницаемость воздуха. И как только жидкость соприкоснется с чувствительным элементом датчика, емкость чувствительного конденсатора изменится. В этот момент датчик сработает — будет зафиксирован контрольный уровень жидкости.

Между прочим, датчики уровня емкостного типа способны реагировать на жидкость и вовсе без прямого контакта чувствительного элемента с ней. Ведь фиксация изменения диэлектрической проницаемости может осуществляться и через диэлектрический материал корпуса резервуара, внутри которого варьируется уровень жидкости. Контроль может производиться например через крышку, стенку или дно резервуара, стоит жидкости достичь точки, где установлен чувствительный элемент датчика.

Емкостные уровнемеры с коаксиальными электродами используются для измерения уровня неэлектропроводных сред. Недостатком коаксиального чувствительного элемента является плохое заполнение его контролируемым веществом, особенно при повышенной вязкости среды и наличии твердых примесей.

Датчики выпускаются в различных исполнениях: по форме, размеру, конструкции чувствительного элемента, а также по конструкции и размеру корпуса и типу установки датчика (встраиваемые в стенку или крышку, размещаемые рядом с емкостью, размещаемые на подвесе внутри емкости).

В случае использования в качестве чувствительного элемента одинарного электрода роль второго электрода конденсатора выполняет заземленная стенка резервуара, если она металлическая, либо специальный заземленный металлический электрод, если стенка резервуара выполнена из диэлектрика. Одинарные электроды могут представлять из себя жесткие стержни или гибкие тросы.

Для измерения уровня электропроводных сред измерительный электрод покрывают изоляционным слоем. В качестве изоляции, как правило, используется фторопласт.

Емкостные датчики уровня жидкости находят применение в самых разных современных областях промышленности, ведь они совместимы практически с любыми жидкостями. Это и сельское хозяйство с его жидкими удобрениями и системами полива. Это и пищевая отрасль (молоко, вода, напитки).

В нефтехимической промышленности необходимо контролировать уровень нефтепродуктов. В фармацевтике — жидкие препараты. Во многих отраслях крайне важен контроль уровня воды, в том числе и подземных вод, а также вод в системах хранения, водоснабжения, водоотведения и канализации на предприятиях и просто в зданиях.

Датчик способен, таким образом, измерять уровень жидкого продукта, и при необходимости, взаимодействуя с автоматикой, поддерживать требуемое значение. Он может контролировать наполнение емкости жидкостью и процесс прохождение жидкости по трубопроводу, а также отслеживать расход. Таким образом, емкостной датчик уровня жидкости — незаменимое решение для систем автоматизации на разного рода предприятиях.

Ряд преимуществ выделяет емкостные датчики среди средств контроля уровня других типов. Емкостные датчики совместимы даже с химически агрессивными и пожароопасными веществами.

Они могут работать с продуктами практически любых физических свойств, с резервуарами любых объемов, форм и размеров (в силу возможности бесконтактного взаимодействия). Помещение может быть задымленным, запыленным, в нем может иметь место повышенная влажность воздуха, что не помещает работе датчика.

Датчик просто устанавливается на свое место, при этом он очень прост в обслуживании. В результате срок эксплуатации датчика может измеряться годами, а точность и надежность при правильном использовании останутся неизменными.

Конечно, есть у емкостных датчиков и недостатки. Они, например, чувствительны к образованию пены, к налипанию материала или осадков, что может вызвать ложные срабатывания. Поэтому регулярное обслуживание таким датчикам необходимо. Конечно стоят они дороже датчиков других видов.

В любом случае, перед установкой датчик необходимо точно отрегулировать, а в процессе эксплуатации нужно следить за его состоянием. Тогда и надежность и точность контроля останутся на высоте.

Андрей Повный, FB, ВК

ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ И ДРУГИХ ЖИДКОСТЕЙ

ВИДЫ И ТИПЫ

ВЫБОР И ПРИМЕНЕНИЕ

Отслеживание уровня воды и аналогичных жидкостей осуществляется с помощью приборов с разным типом и функционалом. Выбор конкретного варианта делают исходя из поставленных задач, внешних условий и свойств рабочей жидкости.

Во избежание ошибок и лишних трат подбор и монтаж датчиков производственного и общественного назначения доверяют специалистам. Датчики для индивидуального пользования без проблем выбираются и устанавливаются самостоятельно.

Данная группа для измерения уровня воды или других жидкостей представлена приборами с абсолютно разным принципом работы.

Эти устройства могут быть механическими, электронными, магнитными, оптическими, гидростатическими или локационными.

Они устанавливаются в местах с затруднительным или отсутствующим доступом к воде или при наличии угрозы безопасности при прямом измерении.

Простейшие датчики уровня работали за счет базовых законов физики (силы выталкивания или разницы в электропроводности разнородных сред). Современные разновидности пригодны для решения самых разных задач, включая:

онлайн мониторинг фактического уровня воды;
оповещение о достижении предельных или заданных значений уровня жидкости;
измерение и расчет объема рабочей жидкости в емкостях со сложной формой или скорости ее расхода;
хранение, накопление и обработку результатов.

Исходя из функционального назначения все датчики уровня воды делятся на уровнемеры и сигнализаторы. Первые устанавливаются с целью непрерывного мониторинга этого параметра и преобразовывают его значение в аналоговый или цифровой сигнал.

Вторые задействуются при необходимости получения сигнала или команды о достижении определенного значения уровня жидкости в емкости.

Кондуктометрические датчики уровня — устройство и принцип работы