A tartályban lévő folyadékszint-érzékelők lehetővé teszik a feltöltött folyadék mennyiségének aktuális mérését és a határértékek elérését. Az ilyen eszközök egy bizonyos fizikai paraméterekre reagáló érzékeny érzékelőből, valamint mérő-, vezérlő- és jelzőáramkörökből állnak. Az alkalmazástól függően olyan eszközöket használnak, amelyek működési elvükben különböznek.
A cikkben bemutatott információk segítenek megismerni a különböző típusú érzékelők működési elveit és alkalmazási területeiket. Előnyeiket és hátrányaikat röviden áttekintjük, feltüntetve a piacon bevált főbb gyártókat.
A készülékek osztályozása
A tartályban lévő folyadékszint-érzékelők szintmérők vagy jelzőberendezések lehetnek. Az elsők az aktuális pillanatban a folyadékszint folyamatos mérésére szolgálnak.idő. Különböző fizikai elveken működő érzékelőket használnak. A belőlük érkező jelek további feldolgozását a szintmérők részét képező analóg vagy digitális elektronikus áramkörök végzik. A kapott indikátorok megjelennek a kijelzőelemeken.
A jelzőberendezések figyelmeztetnek a tartályban lévő folyadékszint bizonyos, a beállító elemekkel előre beállított értékének elérésére. Másik nevük a tartályban lévő vízszint-érzékelők, amelyek lekapcsolják a további ellátását. Kimenő jelük diszkrét. A figyelmeztetés fény- vagy hangjelzés formájában is kiadható. Ebben az esetben a töltő- vagy ürítőrendszerek működése automatikusan leáll.
A szintmérés módszerei
A tartályban mérendő folyadék tulajdonságaitól függően a következő mérési módszereket alkalmazzuk:
- érintkező, amelyben a tartályban vagy annak egy részében lévő folyadékszint-érzékelő közvetlenül kölcsönhatásba lép a mért közeggel;
- érintésmentes, elkerülve az érzékelő és a folyadék közötti közvetlen kölcsönhatást (agresszív tulajdonságai vagy magas viszkozitása miatt).
Az érintkezőeszközök a tartályban közvetlenül a mért folyadék felszínén (lebeg), annak mélységében (hidrosztatikus nyomásmérők), vagy a tartály falán, meghatározott magasságban (lemezkondenzátorok) találhatók. Az érintésmentes mérőknél (radar, ultrahangos) olyan zónát kell biztosítani, ahol a mért folyadék felülete közvetlenül látható, és nincs közvetlen érintkezésőt.
Működési elvek
Mind a szintmérők, mind a jelzőberendezések eltérő működési elveket alkalmaznak funkcióik ellátásához. A következő típusú eszközöket használják a legszélesebb körben:
- úszó érzékelők a tartályban lévő folyadékszinthez;
- kapacitív;
- hidrosztatikus folyadékszint-érzékelők;
- radar típusú eszközök;
- ultrahangos érzékelők.
Az úszó lehet mechanikus, diszkrét és magnetostrikciós. Az első három szenzorcsoportba az érintkező mérési módszert használó eszközök tartoznak, a másik kettő érintésmentes eszközöket tartalmaz.
Mechanikus úszókapcsolók
Egy könnyű úszó, amely folyamatosan a tartályban lévő folyadék felszínén van, mechanikus karok rendszerével csatlakozik a potenciométer középső kivezetéséhez, amely az ellenálláshíd karja. Minimális mennyiségű folyadékkal a tartályban a híd kiegyensúlyozottnak tekinthető. A mérési átlójában nincs feszültség.
A tartály megtelésekor az úszó figyeli a folyadékszint helyzetét azáltal, hogy a potenciométer mozgó érintkezőjét a karrendszeren keresztül mozgatja. A potenciométer ellenállásának megváltoztatása a híd kiegyensúlyozott állapotának megsértéséhez vezet. A mérési átlójában megjelenő feszültséget a kijelzőrendszer elektronikus áramköre használja fel. Analóg vagy digitális leolvasása megfelel a tartályban lévő folyadék mennyiségének az aktuális időpontban.
Diszkrét úszókapcsolók
Diszkrét jel áramkör formájábanvagy a reed-kapcsoló érintkezőinek nyitását az elektronikus jelző- és jelzőáramkör használja annak jelzésére, hogy a tartályban lévő folyadékszint elért egy bizonyos értéket. A fém érintkezők, amelyek zárt állapotban alacsony érintkezési ellenállású anyagból készülnek, egy üreges szigetelt üvegburába helyezik.
A tartályban lévő, különálló kimenetű vízszint-érzékelő üreges cső formájú vezetőt tartalmaz, amelybe a tartályból folyadék nem jut be. Egy vagy több reed relé érintkezői a vezető belsejében vannak rögzítve. Helyük attól függ, hogy milyen esetben kell riasztást kapni, ha a folyadékszint eléri a beállított értéket.
Az érzékelő úszója egy kis állandó mágnessel, amelybe be van építve, a vezető mentén mozog, amikor a tartályban a folyadékszint megváltozik. Az érintkezőcsoport működése abban a pillanatban következik be, amikor belép az úszó állandó mágnesének mágneses mezőjébe. A jel a reed kapcsoló tartályban lévő vízszintérzékelő érintkezőihez csatlakoztatott vezetékeken keresztül a riasztó áramkörbe kerül.
Magnetostrikciós úszóérzékelők
Az ilyen típusú érzékelők állandó jelet adnak a tartályban lévő folyadék szintjétől függően. A fő elem az előző esethez hasonlóan egy úszó, benne egy állandó mágnessel, amely a folyadék felszínén veszi fel a helyét és függőleges síkban mozog a vezető mentén.
A vezető folyadéktól elkülönített belső üregét egy hullámvezető foglalja el. Magnetostrikciós anyagból készültanyag. Az elem alján található az áramimpulzusok forrása, amelyek az elem mentén terjednek.
Amikor a kisugárzott impulzus eléri az úszó helyét a mágnessel, két mágneses tér kölcsönhatásba lép. Ennek a kölcsönhatásnak az eredménye a mechanikai rezgések fellépése, amelyek a hullámvezető mentén terjednek vissza.
Egy piezoelektromos elem van rögzítve az impulzusgenerátor mellett, amely rögzíti a mechanikai rezgéseket. Egy külső elektronikus áramkör elemzi a kibocsátott és vett impulzusok közötti késleltetést, és kiszámítja a távolságot az úszótól, amely folyamatosan a folyadék felszínén van. A kijelző áramkör folyamatosan jelzi a tartályban lévő folyadékszintet.
Kapacitív érzékelők
Az ilyen típusú érzékelők működése a kondenzátor azon tulajdonságain alapul, amelyek megváltoztatják az elektromos kapacitását, amikor megváltozik a lemezei közötti teret kitöltő anyag dielektromos állandója. Koaxiális kondenzátorokat használnak, amelyek egy pár különböző átmérőjű koaxiális üreges fémhenger.
Ez utóbbiak kondenzátorlemezek, amelyek közé a folyadék szabadon behatolhat. A levegő és a folyékony közeg dielektromos állandói eltérő értékűek. A tartály feltöltése a koaxiális kondenzátor teljes dielektromos állandójának és ennek megfelelően az elektromos kapacitásának változásához vezet.
Az oszcillációs áramkör frekvenciája, inaz áramkör, amelyre a kondenzátor be van kötve, a kapacitás változásával arányosan változik. Az elektronikus frekvencia-/feszültségváltó figyeli ezt a változást, és a tartály töltöttségi fokával arányos értéket jelenít meg.
Hidrosztatikus érzékelők
Az ilyen eszközök másik neve detektor vagy nyomásátalakító. Lehetnek helyhez kötöttek, a folyadékkal töltött tartály aljára rögzítettek vagy hordozhatók. Ez utóbbi esetben a nyomásátalakítók jelentős hosszúságú kábellel vannak felszerelve. Ez lehetővé teszi, hogy különböző geometriai méretű tartályokhoz használják őket.
A hidrosztatikus érzékelő érzékeny eleme egy membrán, amely érzékeli a felette lévő folyadékoszlop nyomását. Beállítása úgy történik, hogy a légköri nyomás ne vezesse a membrán deformálódását. A mérési pontban lévő nyomás segítségével meghatározható a folyadékoszlop magassága vagy a tartály töltöttségi foka.
A membrán deformációjának mértékét elektromos arányos értékké alakítják át, amelyet azután a tartályban lévő folyadékszint kijelzésére használnak. Olyan korrekciókat alkalmaznak, amelyek figyelembe veszik a mért közeg sűrűségét és a gravitációs gyorsulást a mérési pontban.
Radar típusú érzékelők
A tartály folyadékszint-érzékelője érintésmentes mérési módszert használ, amely bármilyen sűrűségű közeg tulajdonságain alapulés viszkozitása, hogy tükrözze az elektromos jelet. A mért folyadékszint felszíne felett elhelyezkedő radar kibocsátott jelének frekvenciája lineáris törvény szerint változik.
A felszínről visszaverve a megtett út hossza által meghatározott késleltetéssel érkezik a vevőkészülékhez. Így a két jel frekvenciája között különbség van. A frekvenciaeltolódás nagyságával a lokátor elemző berendezése meghatározza a jel által megtett utat vagy a visszaverő folyadék szintjét a radar helyéhez képest.
Ultrahangos szintérzékelők
Az ilyen típusú érzékelőknél használt mérési séma megfelel a cikk előző részében tárgy altnak. A helymeghatározási módszert az ultrahang hullámhossz-tartományában alkalmazzák.
A vett adat határozza meg a kibocsátott adó és a vevő által vett jelek közötti időkülönbséget. A folyadék felszíne feletti térben az ultrahang terjedési sebességére vonatkozó adatok felhasználásával az elemzőkészülék meghatározza a jel által megtett távolságot, vagy a tartályban lévő folyadék szintjét.
A gyártók rövid áttekintése
Az "ARIES" tartályban található folyadékszint-érzékelők lehetővé teszik a szükséges mérések magas szintű elvégzését. Számos külföldi oldalon megtalálható termékeik reklámozása.
Figyelmet érdemel a hazai fejlesztő és gyártó L-CARD termékei, amelyek szerepelnek a Mérőműszerek Állami Nyilvántartásában. Az Alta Group, amely több mint 10 éve van jelen az orosz piaconjól megérdemelt pozitív visszajelzés.
Következtetés
A tartályban lévő folyadékszint-érzékelőket a használat körülményei, a folyadékok tulajdonságai és a mérési pontosság szükséges mutatói alapján kell kiválasztani. A legpontosabb leolvasás radar típusú érzékelőkkel, magnetostrikciós mérőkkel érhető el.
Ne feledje, hogy az abszolút pontosság magasabb anyagköltséget igényel. Az úszóérzékelők és jelzőberendezések a legegyszerűbb eszközök, de használatukat korlátozzák a folyadék habzása, viszkozitása és a közeg agresszivitása miatti vibrációs viszonyok.
Az ár/minőség arány alapján az optimális megoldás a hidrosztatikus és kapacitív érzékelők alkalmazása, a mért folyadék tulajdonságaira vonatkozó korlátozások betartásával.
