Сигналізатор рівня для контролю рівня рідини або сипких матеріалів

У різних сферах виробничої діяльності використовуються рідинні та сипучі середовища. Дана сировина може виконувати різні функції, але найчастіше технології його застосування передбачають контроль заповнення ними ємкостей, бункерів і резервуарів. Для цього застосовуються спеціальні сигналізатори, які також можна розглядати в якості датчиків і реле контролю. При цьому способи індикації та принципи визначення рівнів заповнення можуть бути різними. На ринку представлені сигналізатори рівня, що відрізняються конструкцією, типом чутливого елемента і наявністю додаткових функцій.

Ємнісні датчики

Це найбільш поширені універсальні сигналізатори, які, залежно від моделі, підходять або для сипких або рідких середовищ. Зокрема, за допомогою ємнісного сигналізатора оцінюються рівні порошків гранульованих продуктів, в'язких масел, цементних розчинів і т. д. Деякі модифікації також дозволяють фіксувати наявність чужорідних тіл, сигналізуючи про це на пульт управління. Принцип роботи ґрунтується на коливаннях показника електричної ємності. Як правило, сигналізатор рівня такого типу має чутливим елементом, який безпосередньо контактує з цільовим матеріалом, в постійному режимі відстежуючи діелектричні показники повітряного середовища. Коливання в реєстрованих частотах перетворюються в сигнал, що надходить на вихідний реле управління. Конструкційне виконання ємнісного датчика різноманітно – виробники випускають трубчасті, гнучкі, тросові та інші моделі.

Поплавкові сигналізатори

Теж нескладна по пристрою і універсальна в застосуванні версія сигналізатора. Стандартний пристрій такого датчика передбачає наявність поплавця, який з'єднується з механізмами перемикання електромагнітних контактів. У середовищі поплавкові детектори можуть розташовуватися і вертикально, і горизонтально, що також розширює спектр областей їх застосування. І все ж обмеження по використанню датчиків цього типу є. Наприклад, вони рідко застосовуються в технологічних процесах, де потрібна висока точність показань і додаткова індикація властивостей робочого середовища. З іншого боку, поплавковий сигналізатор рівня стійкий до несприятливих умов експлуатації. З цієї причини його використовують в якості реєстратора рівнів агресивних хімічних продуктів, гасу, морської води і т. д. В середньому максимальна температура для використання поплавкового сигналізатора становить 200°С.

Буйковые сигналізатори

У деякому роді різновид поплавкових сигналізаторів, але має свої особливості. Основу конструкції формує буйок, який підвішується на тросі і таким же чином, як поплавкові аналоги, з'єднується з контактними механізмами для передачі показань. Процес занурення пристрою в робочу рідку середу сприяє зміні навантаження на трос, що і приводить до розмикання контактів. Модель досить проста по пристрою, але у неї є суттєві переваги. Приміром, буйковый сигналізатор рівня води здатний працювати при високих показниках тиску – близько 20 МПа. Що стосується захищеності від агресивних середовищ і температурних впливів, то ці якості визначаються конструкцією і матеріалами виготовлення конкретної моделі.

Вібраційні сигналізатори

Більш технологічне виконання сигналізатора, яке може застосовуватися в різних середовищах – сипучих і рідких. Принцип дії, як видно з назви, базується на коливальних рухах. У процесі роботи чутливий елемент пристрою виробляє механічні коливання в умовах резонансної частоти. В дію датчик наводиться п'єзоелектричним генератором або іншим джерелом енергії. Занурення сигналізатора вібраційного рівня провокує зміну активності частотних коливань і електричних параметрів підключеного до датчика ланцюга. Далі змінені параметри електричної ланцюга реєструються в реле як дискретний вихідний сигнал. До плюсів вибросигнализаторов можна віднести стійкість до температурних впливів, високому тиску й агресивних середовищ. Для багатьох споживачів також має значення і висока точність таких пристроїв – похибка в середньому становить 1 мм.

Оптичні датчики

В оптичних сигнализаторах використовується світловий промінь як детектор рівня. Джерелом може виступати інфрачервона невелика лампа або лазер. Сам принцип вимірювання ґрунтується на здатності цільового матеріалу відображати, заломлювати або пропускати через себе світлові потоки. Важливо підкреслити, що оптичні пристрої передбачають і контактний, і безконтактний аналіз. Оскільки це електронний сигналізатор рівня, то можна розраховувати і на високу точність наданих результатів. Що стосується робочих матеріалів, то це можуть бути і традиційні середовища, і специфічні, наприклад, піна або нафтопродукти. Крім того, оптика дає можливість фіксувати показники щільності, в'язкості і прозорості матеріалів.

Ультразвукові датчики

Як і інша ультразвукова вимірювальна апаратура, датчики рівня цього типу працюють на основі оцінки акустичних коливань. В якості джерела випромінювання виступає спеціальний приймач. Його встановлюють у ємності, після чого запускають процес фонового поширення ультразвукового поля. У моменти фіксації відхилень в параметрах звукових хвиль електроніка звертається до вихідного реле, замикаючи або розмикаючи ланцюг.
Похибка ультразвукових сигналізаторів рівня в середньому становить 2 мм, однак цей показник може бути поліпшений в процесі пошуку найбільш сприятливого місця розташування. Як показує практика, ультразвукові моделі сигналізаторів досить вимогливі до умов роботи в приміщеннях. Але в іншому вони демонструють стабільність експлуатаційних якостей.

Роторні моделі сигналізаторів

Це одна з найпоширеніших версій електромеханічних сигналізаторів, яка найчастіше застосовується для роботи з сипучими сумішами. Такі пристрої можуть використовуватися на вибухонебезпечних і харчових виробництвах для обслуговування матеріалів з щільністю близько 100 г/л і фракцією до 50 мм. зокрема, роторний сигналізатор рівня використовується в оснащенні резервуарів для цукру, зерна, порошків, комбікормів і т. д. Чутливий елемент у таких моделей представлений роторної лопаткою, яка обертається в результаті передачі зусилля від синхронного електродвигуна. Власне, момент зміни рівня в ємності реєструється в результаті фіксації лопатки цільової середовищем. Далі в справу вступає електромеханічна начинка, яка розмикає контакти, посилаючи сигнал на реле контролера.

Різновиди за типом перемикача

Більшість сигналізаторів працюють з перемикачами індикаційних контактів, які бувають двох типів – електромеханічні і твердотілі. У першому випадку використовуються механічні контакти або керуюче реле. До сильних сторін електромеханіки відносять можливість роботи з великими спектрами напруг і струмів, що підвищує точність вимірювання. У той же час на такі контакти не впливають випаровування, тому сигналізатор рівня рідини з электромеханикой допускається до роботи в приміщеннях з підвищеним терморежимом. У свою чергу, твердотільні перемикачі не мають рухаються механічних елементів, схильних до зносу. Тобто в процесі використання цього пристрою не потрібно регулярне оновлення матеріалів. Крім цього, твердотільні прилади швидше перемикаються і віддають відгук системі реєстрації сигналу.

Висновок

У виборі відповідного пристрою для фіксації рівня заповнення ємностей тими або іншими матеріалами варто враховувати безліч параметрів. Починати варто з характеристик середовища і умов експлуатації приладу. Це дозволить скласти уявлення про оптимальної конструкції і шкалою вимірювання. На багато що у виборі впливає і принцип дії сигналізатора рівня, а також спосіб передачі інформації на реле. Як мінімум ці параметри визначать точність виміру. Не варто ігнорувати і додатковий функціонал. Чим складніше і дорожче сигналізатор, тим більше можливостей для реєстрації характеристик середовища він забезпечить. Так, крім рівня фізичної заповнення ємності, ті ж оптичні та ультразвукові моделі можуть передавати інформацію про щільність, ступеня в'язкості та інших якостях матеріалу.