Сигнализаторы уровня жидкости в трубопроводе

Жидкость – вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в котором оно находится.

Датчики уровня жидкостей необходимы для контроля уровня жидкостей в емкостях или трубопроводах. По функционалу датчики уровня делятся на уровнемеры и сигнализаторы.

Интерактивный подбор датчика уровня жидкости

Уровнемеры – это датчики, предназначенные для непрерывного измерения уровня жидкостей. Их работа базируется на определённых физических принципах, благодаря которым электронный блок уровнемера преобразует значение уровня жидкости в пропорциональный аналоговый сигнал или в цифровой код.

Сигнализаторы – это датчики, предназначенные для определения заданного положения уровня (заполнение/опустошение) жидкости в ёмкости или трубе. Такие датчики имеют дискретный (релейный или транзисторный) выходной сигнал. Как правило, срабатывание сигнализатора происходит при блокировании или освобождении чувствительного элемента жидкостью.

В зависимости от поставленных задач подбирается необходимый тип оборудования, уровнемеры или сигнализаторы. Однако зачастую используются оба типа устройств, например, для гарантированного предотвращения «сухого хода насоса», перелива жидкости через край ёмкости или для точного дозирования жидкостей, используемых в технологическом процессе.

Выбор подходящих датчиков зависит как от параметров технологического процесса (рабочая температура, давление и пр.), так и от физико-химических свойств самой жидкости (вязкость, электропроводность, агрессивность и пр.).

• Выбрать и купить датчик уровня жидкости вы можете в интернет-магазине …
•     
• Чтобы получить оптимальное решение вашей задачи, заполните опросный лист, и наши специалисты свяжутся с Вами, чтобы предложить готовый ответ.

Скачать опросный лист в PDF

Датчики уровня жидкостей делятся на два типа: контактные (весь датчик или его часть контактирует с измеряемой средой) и бесконтактные (измерение происходит без контакта с жидкой средой). Каждый из этих типов имеет достоинства и недостатки и находит своё применение в той или иной области.

Контактный тип датчиков как правило применяется в процессах, которые имеют факторы, затрудняющие работу оборудования.

К таким факторам можно отнести:

• температуры свыше +90°С;
• давление свыше 3 бар.

В том числе преимущественно контактные датчики используют для измерения уровня пенящихся жидкостей (молоко, пиво, соки, газ. вода и др.). Ввиду рассеяния сигнала и получения некорректных результатов при измерение бесконтактным методом, уровень жидкости в высоких узких резервуарах также рекомендовано контролировать при помощи контактных приборов.

Бесконтактные датчики уровня жидкостей применяются там, где необходимо избежать пагубного влияния физико-химических свойств измеряемой жидкости. На процесс измерения и работоспособность датчика могут влиять:

• вязкие жидкости (сгущёнка, варенье, нефтепродукты, глицерин и др.);
• агрессивные жидкости (щёлочи, кислоты).

1. Хотя именно бесконтактный тип датчиков рекомендован при контроле уровня агрессивных сред и тем не менее, контактные датчики, изготовленные из нержавеющих сталей и пластиков, также применяются совместно с агрессивными жидкостями.
2. Все датчики уровня жидкостей различаются не только по функционалу (уровнемеры/сигнализаторы), типу (контактные/бесконтактные), но и самое главное — по принципу действия.
3. Подробное описание каждого принципа действия, их преимущества и недостатки вы сможете найти на страницах нашего сайта, в этой статье остановимся на ключевых отличиях и применениях того или иного датчика уровня жидкостей.

Емкостные датчики уровня – это экономичное решение для контроля уровня там, где не возникает вспенивания и налипания среды на датчик, а также там, где не требуется высокая точность измерения уровня. Как правило применяется для измерения уровня жидкости в небольших резервуарах.

Для пищевых продуктов и агрессивных сред рекомендованы модели с пластиковым покрытием измерительного зонда.

Существенным недостатком является высокая погрешность при измерении жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью (ε=1,5…3,0), а также неспособность работать с диэлектрическими жидкостями.

Однако производителям удалось решить проблему обнаружения жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью и проблему определения границы раздела сред с близкими значениями диэлектрической константы. Емкостно-частотный сигнализатор в отличие от емкостного, благодаря RF-технологии и тонкой настройке способен детектировать слабопроводящие жидкости и одновременно не реагировать на пену.

Гидростатические уровнемеры и сигнализаторы имеют более высокую точность измерения по сравнению с емкостными и такую же невысокую стоимость. Поэтому являются оптимальным выбором по соотношению цена/качество.

Вычисление значения уровня происходит благодаря измерению давления столба жидкости, поэтому гидростатические датчики применяются в открытых резервуарах или в закрытых, но в которых давление воздушной среды соответствует атмосферному, в противном случае уровнемер выдаст некорректные результаты.

В том числе на определение уровня влияет плотность жидкости, для применения гидростатических уровнемеров необходимо быть уверенным, что её значение остаётся постоянным на протяжение всего времени измерения.

Поэтому не рекомендуется использовать гидростатический метод определения уровня для жидкостей с переменной плотностью (радиохимическое производство, нефтепродукты при изменении температуры). Применяются для контроля уровня чистых и сточных вод, жидких пищевых продуктов или химических веществ, не реагируют на пену. Являются фактически безальтернативным решением для измерения уровня жидкости в скважинах.

Работа байпасных уровнемеров основана на принципе сообщающихся сосудов, что делает процесс измерения весьма наглядным и понятным. Такие уровнемеры применяются в небольших резервуарах, находящихся под давлением с температурой рабочей среды до +250 °С.

Могут использоваться совместно с магнитострикционными уровнемерами, что позволит их интегрировать в АСУ.

Байпасные уровнемеры не следует применять с вязкими жидкостями или жидкостями вязкость которых повышается при снижении температуры, так как температура жидкости в байпасной камере из-за тепловых перемычек в соединительной арматуре ниже чем в сообщающимся с ним сосуде.

Магнитострикционные и магнитные уровнемеры относятся к типу поплавковых, это значит, что поплавок «лежит» на поверхности жидкости и измерение уровня происходит относительно положения этого поплавка.

Такие уровнемеры отличаются большей точностью, особенно магнитострикционные. Их целесообразно применять при коммерческом учёте светлых нефтепродуктов, химических веществ и других дорогостоящих жидкостей.

Поплавковые уровнемеры подходят для измерения уровня пенящихся жидкостей, однако не применим с вязкими жидкостями.

Микроволновые рефлексные уровнемеры конструктивно состоят из электронного блока и волновода. Длина волновода должна соответствовать высоте резервуара, что ограничивает применение датчиков в высоких резервуарах. С такой бедой сталкиваются все датчики с аналогичной конструкцией (емкостные, магнитные, магнитострикционные).

Однако принцип действия и конструкция рефлексного датчика делает его высокоточным и пригодным для использования в тяжёлых условиях (высокая температура и давление), а также с пенящимися и налипающими жидкостями.

Этот вид уровнемеров можно назвать наиболее универсальным, подходящими для применения фактически с любыми жидкостями, не зависимо от давления воздушной среды над поверхностью жидкости или диэлектрической проницаемости среды.

Буйковые уровнемеры – это датчики для тяжёлых условий, в которых ко всему прочему требуется высокая точность измерений. Принцип работы буйковых уровнемеров схож с работой поплавковых датчиков и основан на использовании закона Архимеда.

Некоторые модели способны обеспечивать непревзойдённые результаты измерения при температурах от -196 °С до + 500 °С и давление рабочей среды до 414 атмосфер. От сюда складывается высокая стоимость.

Как правило используются на нефтехранилищах и в химической промышленности.

Микроволновый радарный уровнемер – это универсальное устройство непрерывного измерения уровня жидкостей. Обладает всеми преимуществами бесконтактного метода измерения и отличается крайне высокой точностью. Применим со всеми жидкими средами, исключением в некоторых случаях может стать пена.

Помехой для импульс-радарного уровнемера может стать газовая подушка над поверхностью жидкости, в таком случае следует применять FMCW-радарные уровнемеры. Наилучшее применение таких датчиков – это резервуары с медленным изменением уровня жидкости, где важна высокая точность измерения.

Недостатком может стать их высокая стоимость.

Ультразвуковые датчики уровня ещё один бесконтактный тип датчиков. По большому счёту, именно ультразвуковые датчики наиболее часто применяются для бесконтактного контроля уровня жидкостей.

Ведь далеко не всегда важна очень высокая точность измерения как у радарных датчиков, а стоимость таких устройств в несколько раз ниже.

Ограничение на применение накладывают пенящиеся жидкости и ёмкости в которых образуется газовая подушка (емкости с азотной кислотой), собственно, как и в случае с импульс-радарными уровнемерами.

Оптические сигнализаторы уровня жидкостей – это миниатюрные датчики, предназначенные для контроля уровня в небольших ёмкостях и резервуарах, находящихся под вибрацией.

Вибрационные сигнализаторы или как их ещё называют «вибровилки» врезаются в ёмкость на требуемых уровнях. Чувствительный элемент постоянно вибрирует, что позволяет использовать датчик с вязкими и пенящимися жидкостями, не боясь ложных срабатываний. Такие датчики имеют среднюю точность и стоимость, относительно других сигнализаторов.

Поплавковые сигнализаторы наиболее простые и экономичные устройства контроля уровня жидкости и сточных вод, а также слабоагрессивных жидких сред. Поплавковые сигнализаторы делятся на два типа – это поплавковые кабельные и поплавковые магнитные сигнализаторы.

Отличие заключается в том, что кабельные имеют определённую длину кабеля и погружаются в жидкость через верх резервуара, а магнитные врезаются в боковую стенку ёмкости на требуемом уровне.  Для агрессивных сред поплавок и кабель изготавливаются из различных пластиков.

Как правило их применяют для включения/отключения насосов.  Отличаются низкой ценой и невысокой точностью.

Разновидности датчиков уровня жидкостей

(посмотреть картинкой)

Информация по датчикам уровня жидкости, изложенная в данной статье, не является полной, а носит лишь ознакомительный характер. Рекомендуем прочитать дополнительные статьи на нашем сайте, а также подписаться на информационную рассылку от компании «РусАвтоматизация». Самое интересное ещё впереди!

Чтобы грамотно подборать датчик уровня жидкости и купить конкретно под вашу задачу, обратитесь к инженерам компании «РусАвтоматизация». Они сэкономят ваше время и помогут избежать ошибок.

Выбрать и купить датчик уровня жидкости вы можете в интернет-магазине РусАвтоматизация …

Выбираем датчики уровня воды в резервуара и емкостях: виды, принцип действия

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня.

Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы.

Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Различные виды датчиков уровня

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело — измерять высоту питьевой воды в баке, другое — проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход.

То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала.

Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Рисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Рис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Измерение уровня радарным датчиком

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости.

На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах.

Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи.

Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении.

Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Схема управления водозабоным насосом

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня — на замыкание, максимального — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

Сигнализаторы уровня жидкости

Довольно часто в промышленности для контроля уровня жидкости в резервуарах, баках или приямках применяют датчики-реле уровня типа РОС. С их помощью можно легко организовать многоуровневую схему контроля (опустошение емкости, предупреждение о переполнении, аварийный останов при переполнении или т.п.).

Конструкция датчика-реле типа РОС очень проста: металлический контрольный электрод из нержавеющей стали 12Х18Н10Т запрессован в изолирующую втулку. Изолирующая втулка, в свою очередь, запрессована в металлическую оправу с резьбой.

Один конец контрольного электрода размещается на нужном расстоянии от дна резервуара. Ко второму концу электрода (с нарезанной резьбой и накрученными гайками) присоединяется провод, соединяющий электрод с входом блока сигнализации.

Как только уровень жидкости достигает свободного конца электрода, происходит замыкание цепи «контрольный электрод – земля» и срабатывает реле в блоке сигнализации.

Роль земляного контакта выполняет либо один из электродов (как правило, самый длинный), либо стенка металлического резервуара, либо металлическая полоса на дне неметаллического резервуара. В любом случае, земляной контакт должен быть заземлен и соединен с входом «нейтраль» блока сигнализации РОС.

На контрольный электрод в процессе работы подается переменное напряжение порядка 6 вольт. Осуществляется подача именно переменного напряжения, так как подача постоянного напряжения может вызвать процессы электролиза в некоторых растворах и осаждение на контрольном электроде продуктов распада.

Исходя из принципа действия датчиков уровня данного типа, можно понять, что для нормальной работы сигнализаторов жидкость должна обладать достаточной электропроводностью и не содержать загрязняющих веществ образующих токонепроводящую пленку.

Обеспечить контроль уровня дистиллированной воды или воды, загрязненной смазочными материалами или нефтепродуктами с помощью сигнализаторов РОС будет весьма проблематично. В этом случае разумнее применить другие способы контроля уровня.

Длина свободного конца контрольного электрода может быть от 10 см (при горизонтальном монтаже) до 5 метров (при вертикальном монтаже) или даже 10 метров (тросовый электрод при вертикальном монтаже).

При вертикальном монтаже датчиков на крышке резервуара расстояние между отверстиями для крепления датчиков должно быть не менее 60 мм, для исключения взаимного влияния электродов друг на друга.

В случае если датчики с контрольными электродами длиной свыше 60 см монтируются на резервуарах, в которых имеется сильное волнение жидкости, то необходимо дополнительно зафиксировать нижнюю часть электрода.

Фиксацию нижней части электрода можно выполнить с помощью изолирующих распорок, либо предусмотреть защиту электрода демпфирующим устройством (токонепроводящая перфорированная труба, решетка и т.д.).

Горизонтальная установка датчиков возможна только для контроля уровня жидкостей, не образующих проводящих отложений на изолирующей втулке датчика. Для обеспечения стекания жидкости с контрольного электрода датчик рекомендуется ориентировать так, чтобы его ось была направлена вниз на 10-20° относительно горизонтальной оси.

Бобышки для монтажа датчиков должны иметь минимально необходимую высоту. Сопротивление сигнальных проводов (от электрода к блоку сигнализации) должно быть не более 20 Ом.

Сопротивление изоляции сигнальных проводов с подключенными (но не погруженными в воду) датчиками относительно земли должно быть не менее 20 МОм при испытательном напряжении 500В. Место присоединения провода к контрольному электроду должно быть защищено от попадания влаги резиновым колпачком.

Изолирующая втулка датчика должна быть изготовлена из полиэтилена, фторопласта или керамики в зависимости от максимальной температуры контролируемой среды (80, 200 или 300 градусов соответственно).

Для периодической проверки работоспособности сигнализатора уровня РОС нужно, при необходимости, заблокировать работу подключенных исполнительных механизмов и, последовательно замыкая электроды датчиков на «землю» через резистор сопротивлением 1…5 кОм, убедиться в срабатывании соответствующих реле и свечении светодиодов блока сигнализации РОС. Для удаления отложений на контрольных электродах и изолирующих втулках рекомендуется протирать их смоченной в спирте ветошью.

Поплавковые уровнемеры, несмотря на свою примитивную
конструкцию, еще находят применение. Причем зачастую они устанавливаются на
новейшее импортное оборудование.

В частности они монтируются на
баки-аккумуляторы гидравлической системы, выпускаемые фирмой HYDAC, для контроля уровня
водоглюколевой смеси и включения насоса подкачки. Причиной тому надежность и
неприхотливость уровнемеров данного типа, возможность настройки уровней
срабатывания (в некоторых моделях).

Конструкция и способ присоединения
поплавковых уровнемеров к резервуару могут быть различными, но принцип работы
всегда один и тот же.

Один из возможных вариантов поплавкового уровнемера
представляет собой полый стержень из немагнитного материала, внутри которого
размещаются магнитоуправляемые контакты (герконы) верхнего и нижнего уровня. Внутреннее
пространство стержня герметично и изолировано от жидкости.

По стержню свободно
перемещается поплавок со встроенным магнитом. Перемещение поплавка вверх
обусловлено действием архимедовой силы: при повышении уровня жидкости в
резервуаре поплавок всплывает. Перемещение поплавка вниз обусловлено действием
сил всемирного тяготения: когда уровень жидкости падает, поплавок опускается
вслед за ней.

Перемещение поплавка вверх и вниз ограничено стопорными кольцами.
Когда поплавок, с встроенным в него магнитом, доходит до верхнего или нижнего
геркона контакты последнего замыкаются. Схема автоматики срабатывает, активируя
цепи сигнализации и/или исполнительные механизмы.

Поплавковый уровнемер может иметь всего один
магнитоуправляемый контакт – только верхнего или только нижнего предельного
уровня.

Данный уровнемер имеет жестко настроенные пределы
срабатывания, которые не могут быть изменены в процессе эксплуатации. Длина
стержня у подобных уровнемеров может быть от нескольких десятков сантиметров до
1,5 метров. Уровнемер такой конструкции должен монтироваться строго вертикально во избежание «залипания» поплавка.

Поплавковые уровнемеры с регулируемыми порогами срабатывания
имеют другую конструкцию и способ присоединения к процессу. Они выполнены в
виде байпаса к резервуару, уровень жидкости в котором контролируется, и
работают по принципу сообщающихся сосудов. Уровень жидкости
в полом стержне уровнемера такой же, как и в резервуаре.

Через нижнее присоединение уровнемера к резервуару в него поступает
жидкость, а через верхнее присоединение из уровнемера выходит воздух. Если
уровнемер будет присоединен к резервуару только в одной, нижней точке, то
уровни жидкости в резервуаре и стержне уровнемера могут не совпадать.

Для визуального контроля уровня жидкости в резервуаре полый стержень чаще всего изготавливают из прозрачного материала — стеклянной трубки, например.

Магнитоуправляемые контакты размещаются внутри пластмассовых
хомутов, которые могут перемещаться вдоль стержня уровнемера. Настройка порогов
срабатывания уровнемера производиться установкой хомутов на
нужном расстоянии. В случае если хомуты с герконами установлены не в
крайнее верхнее и не в крайнее нижнее положение может возникнуть следующая
ситуация.

При пропадании напряжения питания со схемы контроля уровня поплавок,
в связи с изменением уровня жидкости, может «проскочить» магнитоуправляемый
контакт, но схема автоматики при этом не сработает. После включения напряжения
питания никаких аварийных сигналов не поступит, притом, что резервуар в это
время может быть уже пустым или, наоборот, переполненным.

Конструкция данного уровнемера очень схожа с конструкцией
ротаметра (с функцией реле расхода). Главной отличительной чертой являются форма поплавка.

Ротаметры, как правило, предназначены для измерения расхода газов, поэтому
поплавок в них имеет форму шарика (при очень маленьких измеряемых расходах) или
конуса направленного острием вниз.

Стеклянная трубка ротаметра имеет меньший
диаметр по сравнению с трубкой поплавкового уровнемера, у которого, при малых
диаметрах трубки, может проявиться эффект поверхностного натяжения  жидкости, что скажется на правильности
измерения уровня.

Рассмотренные поплавковые уровнемеры имеют ограничения по
применению в жидкостях содержащих загрязняющие вещества, так как они могут
оседать на поплавке и стержне. Это приведет к заклиниванию поплавка. Для
контроля уровня загрязненных жидкостей используют поплавковые уровнемеры других
конструктивных исполнений (с штоком, например).

Дополнительную информацию вы можете найти в разделе «Вопрос-ответ».

Посмотреть другие статьи.

Датчик уровня воды – основные виды, устройство, принцип работы и применение

Как известно, производство – это сложный и трудоемкий процесс, который требует огромного количества усилий. Именно поэтому для автоматизации многих процессов, в числе которых контролирование уровня воды в резервуарах, используют специальные датчики уровня.

Они отвечают за подачу специфического сигнала, когда технологическая среда достигнет экстремально-высокого уровня и носят название – датчик уровня.

Стоит отметить, что спектр их функций достаточно широк и применяются они даже в быту. Каждое такое устройство ориентировано на выполнение конкретной задачи, имеет свои специфические особенности, плюсы и минусы, а также области применения, что мы и обсудим в нашей сегодняшней статье.

Особенности уровнемеров

По функциональности устройства делятся на два типа: сигнализаторы, позволяющие отслеживать определенную точку заполнения (макс. или мин.) и уровнемеры, предназначенные для беспрерывного мониторинга. Сфера применения приборов определяется принципом их действия (в основе может быть акустика, оптика, гидростатика, электропроводность). Также они бывают контактные или бесконтактные.

  ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Выбирая современные уровнемеры, учитывают цели, для которых будут проводиться измерения.

Также принимают во внимание вид измеряемой жидкости – ее плотность, категорию опасности и прочие характеристики. Принцип действия уровнемера подбирается с учетом материала емкости.

Приборы могут работать с аналоговым сигналом, в качестве реле или как радар.

При подборе обязательно учитывают санитарные нормы, устойчивость к механическим воздействиям, вибрациям, химикатам, возможность эксплуатации во взрывоопасной среде (в зависимости от особенностей проходящих техпроцессов).

Типы уровнемеров по принципу действия

Принцип работы	Описание
Емкостной	Основан на изменении электрической емкости «конденсатора», образующегося между зондом прибора и стенкой емкости (либо вторым зондом). По мере изменения уровня вещества и сокращению воздушного пространства емкость изменяется пропорционально. По ней и судят о количестве продукта
Гидростатический	Основывается на преобразовании значений давления столба жидкого вещества в высоту этого столба по известной плотности среды. Так, например, давление воды в 10 бар соответствует высоте 101,2-метрового столба
Поплавковый	Байпасный	Реализует принцип сообщающихся сосудов, в роли которых выступают емкость и специально присоединенная байпасная камера. Снаружи камеры находится визуальная шкала, а внутри на поверхности продукта циркулирует поплавок с магнитом. По мере движения магнит переворачивает магнитные индикаторы шкалы.
Магнито- стрикционный	Использует в конструкции волновод (шток) из магнитострикционного материала, по которому циркулирует поплавок с постоянным магнитом. Электронный модуль отсылает по волноводу импульсы, которые отражаются от места пересечения двух магнитных полей. Уровень определяется по времени прохождения сигнала
Магнитный	Конструктивно схож с магнитострикционным, но внутри стержня находятся релейные элементы с резисторами. Поплавок с магнитом при перемещении замыкает контакты и изменяет сопротивление цепи. На основании этого определяется уровень и формируется выходной сигнал
Буйковый	Использует выталкивающую силу, действующую на погруженный в жидкость буек. Количество вытесненной жидкости и глубина погружения буйка связаны напрямую. Оценивая действие силы судят об уровне продукта, а иногда и об его плотности
Микроволновый радарный	Использует диапазон микроволновых частот (десятки ГГЦ) для сигнала, который распространяется от антенны до поверхности продукта и отражается от него. Время прохождения сигнала измеряется и по нему судят о расстоянии до вещества и уровне
Микроволновый рефлексный	Реализует тот же метод измерения прохождения сигнала, что и радарный уровнемер. Отличие состоит в том, что используется специальный волновод, по которому распространяется сигнал. Это позволяет сфокусировать мощность сигнала и защитить его от помех рабочей среды, вызванных например сильной запыленностью
Ультразвуковой	Использует метод оценки времени прохождения сигнала и схож с микроволновым радарным. Однако работает в другом диапазоне частот и не функционирует в вакууме. Прибор посылает УЗК-импульсы, которые отражаются от поверхности продукта и приходят обратно. По известной скорости импульсов рассчитывается расстояние, уровень и прочие производные величины
Лотовый	В конструкции присутствует специальный чувствительный груз, который опускается на тросе или ленте в резервуар с продуктом. При соприкосновении груза с продуктом электроника отмеряет пройденный грузом путь и вычисляет количество продукта
Радиоизотопный	Конструктивно состоит из источника и приемника гамма-излучения. Действие основано на затухании излучения при прохождении через измеряемый продукт. Источник и приемник устанавливаются по разные стороны емкости друг напротив друга и приводятся в движение специальными механизмами, которые перемещают их вдоль измеряемой среды.Таким образом, уровень продукта отслеживается по положению измерительной системы

Так или иначе, уровнемеры являются устройствами сложными и недешевыми, но полностью оправдывают себя функционально. При этом все разнообразие этих устройств обусловлено ограничениями на применение в каждом конкретном случае. Выбрать наиболее подходящий для ваших задач и требований прибор помогут инженерно-технические сотрудники компании РусАвтоматизация. Вы получите все необходимые рекомендации и помощь.

Выбрать и купить уровнемер вы можете в интернет-магазине РусАвтоматизация …

Основные виды уровнемеров

Уровнемеры классифицируются по режимам деятельности на устройства для непрерывного измерения или для дискретного контроля. Также они разделяются по типу измеряемого продукта на оборудование, предназначенное для жидкостей (нефтепродуктов, воды, растворов, суспензий) и для сухих сыпучих элементов (гранул, порошков).

Приборы, предназначенные для контроля за уровнем жидкости, также классифицируются по принципу действия:

• Электродные: проводится дискретный контроль рабочей среды с использованием ее электропроводности. Рабочая среда (электрический проводник) доходит до электрода, в результате чего электрическая цепь замыкается и возникает сигнал. При уменьшении количества рабочей среды цепь размыкается. В комплект может входить несколько электродов, и можно настраивать их разную длину. Это устройства простой конструкции, но они могут срабатывать только в электропроводных средах (например, в воде);
• Емкостные. В основе – принцип определения емкости конденсатора, а в качестве конденсатора – изолированный электрод и стенки того резервуара, в котором он находится. При изменении уровня жидкости изменяется площадь (а значит, и емкость) такого конденсатора. С помощью таких уровнемеров можно проводить постоянный контроль рабочей среды на глубине до 50 м и при температуре до +250°С. Отличаются высокой чувствительностью;
• Поплавковые. Уровень жидкости определяется путем механического перемещения герметичного полого поплавка на поверхности. При изменении высоты уровня срабатывает микровыключатель, и тем самым устройство сигнализирует об изменении высоты уровня. Эти устройства могут использоваться в баках с топливом и в цистернах с водой – иными словами, в емкостях с разными типами сред, вне зависимости от их температуры и плотности;
• Магнитные. Представляют собой мерную трубку с поплавком и встроенным магнитом. Создается одинаковый уровень жидкости в резервуаре и трубке, а магнит в устройстве действует на магнитный указатель, установленный снаружи. Эти приборы могут применяться для разных типов жидкостей, за исключением нефтепродуктов;
• Визуальные оснащены смотровым стеклом и часто применяются в паровых котельных или на химическом производстве;
• Гидростатические могут быть врезными и погружными, позволяют измерять уровень даже при высоком давлении рабочей среды вне зависимости от типа жидкости. Подходят для однородных сред в водоемах, хранилищах, скважинах, промышленных резервуарах.

Сигнализаторы уровня, регуляторы уровня жидкостей и сыпучих сред

• Главная Каталог товаров Приборы контроля и управления Сигнализаторы уровня, регуляторы уровня жидкостей и сыпучих сред
• Сортировать по:
• Цене
• Новизне
• Наличию
• Вид каталога:
• Прибор ОВЕН САУ-М2 для управления погружным насосом

Функция:	управление уровнем
Тип среды:	электропроводные жидкости
Количество управляемых насосов:	1
Контролируемый параметр:	2 уровня
Напряжение питания:	≈220 В
Вид монтажа:	настенный
Тип выхода:	Р
Наличие интерфейса RS-485:	нет

1. есть в наличии
2. К сравнению
3. 3 384 руб./шт
4. Контроллер САУ М2 применяется в системах автоматического поддержания уровня жидкости в резервуарах, накопительных емкостях, отстойниках, а также в системах автоматического осушения.
5. Сигнализатор уровня жидкости ОВЕН САУ-М6 (трехканальный)

Функция:	индикация уровня
Тип среды:	электропроводные жидкости
Контролируемый параметр:	3 уровня
Напряжение питания:	≈220 В
Вид монтажа:	настенный
Тип выхода:	Р
Наличие интерфейса RS-485:	нет

• есть в наличии
• К сравнению
• 3 696 руб./шт
• Сигнализатор трехканальный ОВЕН САУ-М6 – предназначен для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием уровня жидкости.
• По вопросам приобретения и цен на САУ-М6 обращайтесь к нашим специалистам по телефонам: +7 (495) 799-8200 (многоканальный для Москвы и МО), +7 (800) 600-4909 (бесплатный для всех регионов РФ).
• Сигнализатор уровня жидкости и сыпучих сред ОВЕН САУ-М7Е-Щ1

Функция:	управление уровнем
Тип среды:	электропроводные и неэлектропроводные жидкости или сыпучие среды
Контролируемый параметр:	3 уровня
Напряжение питания:	≈220 В
Вид монтажа:	щитовой
Тип выхода:	Р
Наличие интерфейса RS-485:	нет

1. есть в наличии
2. К сравнению
3. 3 828 руб./шт

Прибор САУ-М7Е обеспечивает контроль уровня жидких или сыпучих материалов в резервуаре. Может управлять заполнением, осушением или поддержанием уровня в отопительных котлах, водонапорных башнях, зернохранилищах и т.п.

Сигнализатор уровня жидкости и сыпучих сред Овен САУ-М7Е-Н

  Как снять пломбу с электросчётчика, газового и водяного

Функция:	управление уровнем
Тип среды:	электропроводные жидкости или сыпучие среды
Количество управляемых насосов:	1
Контролируемый параметр:	3 уровня
Напряжение питания:	≈220 В
Вид монтажа:	настенный
Тип выхода:	Р
Наличие интерфейса RS-485:	нет

• есть в наличии
• К сравнению
• 3 828 руб./шт

Прибор САУ-М7Е обеспечивает контроль уровня жидких или сыпучих материалов в резервуаре. Может управлять заполнением, осушением или поддержанием уровня в отопительных котлах, водонапорных башнях, зернохранилищах и т.п.

Сигнализатор уровня жидкости 4-канальный ОВЕН БКК1-24

Функция:	индикация уровня
Тип среды:	электропроводные жидкости
Контролируемый параметр:	4 уровня
Напряжение питания:	=24 В
Вид монтажа:	на DIN-рейку
Тип выхода:	К
Наличие интерфейса RS-485:	нет

1. есть в наличии
2. К сравнению
3. 3 900 руб./шт
4. Новый прибор линейки сигнализаторов уровня САУ, четырехканальный аналог САУ-М6 в DIN-реечном исполнении.
5. Сигнализатор уровня жидкости 4-канальный ОВЕН БКК1-220

Функция:	индикация уровня
Тип среды:	электропроводные жидкости
Контролируемый параметр:	4 уровня
Напряжение питания:	≈220 В
Вид монтажа:	на DIN-рейку
Тип выхода:	Р
Наличие интерфейса RS-485:	нет

• есть в наличии
• К сравнению
• 4 092 руб./шт
• Новый прибор линейки сигнализаторов уровня САУ, четырехканальный аналог САУ-М6 в DIN-реечном исполнении.
• Универсальный логический контроллер ОВЕН САУ-У.Д

Функция:	управление группой насосов/управление уровнем
Тип среды:	электропроводные и неэлектропроводные жидкости
Количество управляемых насосов:	3
Контролируемый параметр:	3 уровня
Напряжение питания:	≈220 В или =24 В
Вид монтажа:	на DIN-рейку
Тип выхода:	Р
Наличие интерфейса RS-485:	нет

1. есть в наличии
2. К сравнению
3. 5 346 руб./шт
4. Контроллер предназначен для создания систем автоматического контроля и поддержания уровня, а также управления насосами.
5. 1>На последнюю

Сигнализатор уровня представляет собой датчик, осуществляющий контроль объема жидкости и сыпучих веществ. Прибор можно применять отдельно, то есть как самостоятельное оборудование, а также совместно с другими устройствами.

К сигнализаторам уровня, используемым на производстве, предъявляются высокие требования. Они должны быть максимально надежными, ведь в случае перебоев в работе возможны различные технологические аварии.

Желающие купить сигнализатор уровня оценят преимущества устройства:

1. Прибор обладает высоким уровнем устойчивости к помехам, обеспечивая бесперебойную работу.
2. Устройство может использоваться для измерения и контроля уровня различных по электропроводности жидкостей. Этот могут быть кислоты, щелочи, солевые растворы, техническая вода и т. д.
3. Сигнализатор уровня имеет продуманную конструкцию. Оборудование надежно защищено от осаждения солей на электродах. Это позволяет значительно продлить эксплуатационный срок.

осуществляет продажу сигнализаторов уровня различных модификаций; клиенты из Москвы и других городов РФ могут купить оборудование по ценам, рекомендованным производителем. Вся реализуемая продукция изготовлена в соответствии с международными стандартами качества и безопасности, о чем свидетельствуют сертификаты.

На сайте представлено подробное техническое описание приборов.

Заказать доставку продукции можно в любую точку России. Транспортировка в регионы осуществляется силами логистических компаний.

Чтобы уточнить цены на сигнализаторы уровня или задать другие возникшие вопросы, позвоните нам по телефонам в Москве 8 (495) 799-8200 (многоканальный для Москвы и МО), 8 (800) 600-4909 (бесплатный для всех регионов РФ).

Вам могут быть интересны:

• устройства контроля уровня

Как определить емкость измерительного преобразователя емкостного уровнемера?

Емкость преобразователя, которая зависит от уровня, рассчитывают по формуле

Спр = Си + С1С2/(С1 + С2), где:

• С1 – емкость конденсатора с обкладками на поверхности электрода и электропроводной жидкости;
• С2 – емкость конденсатора с обкладками на поверхности жидкости (размещается там же, где и обкладка С1) и на поверхности емкости (резервуара или бака);
• Си – емкость проходного изолятора.

Всегда учитывают, что при увеличении высоты жидкости С1 и С2 растут, поскольку увеличивается площадь обкладки.