Датчик уровня кондуктометрический монтаж

Кондуктометрические датчики уровня.

Кондуктометрический метод измерения является самым простым и самым бюджетным среди всех представленных на сегодняшний день методов измерения уровня. Как следствие, при желании автоматизировать систему управления уровнем, пользователи в первую очередь обращают внимание именно на кондуктометрию. Однако данный способ измерения, как и любой другой способ, имеет свои достоинства и недостатки. Чтобы лишний раз не переоборудовать свою систему контроля уровня, давайте разберемся в главных тонкостях кондуктометрического метода измерения.

Конструкция и принцип работы кондуктометрических датчиков.

В зависимости от модификации, датчик может иметь один или несколько металлических электродов (стержней), изготовленных из нержавеющей стали. Среди этих электродов выделяется один общий электрод, длина которого максимальна по отношению к другим стержням. Остальные электроды называются сигнальными и выполняют одноименную задачу – сигнализируют о достижении определенных уровней. Главный электрод должен постоянно находиться в контакте с контролируемой жидкостью. Все электроды подключаются к измерительному входу регулятора.

Как говорилось ранее, принцип работы таких датчиков крайне прост. Он основан на измерении сопротивления (электропроводности) контролируемого вещества между общим и сигнальными электродами. Таким образом датчик будет передавать на прибор бесконечно большое сопротивление, если уровень не достигнут, и определенное значение при достижении уровня. Далее прибор анализирует получаемые параметры и формирует выходной управляющий сигнал.

Принцип работы кондуктометрических датчиков уровня.

В каких средах можно использовать кондуктометрию.

Очевидно, с помощью кондуктометрии можно измерять уровень только электропроводных жидкостей, например, воды, растворов и щелочей, так как измеряемая среда должна пропускать электрический ток. Поэтому такие датчики совершенно не подходят для диэлектрических сред. Другая история с клейкими средами – их остатки, налипающие на электродах, могут вызывать ложные срабатывания, что недопустимо с точки зрения автоматизации.

Особенность применения датчиков в металлических и неметаллических резервуарах.

Не многие знают о главной особенности кондуктометрических датчиков, которая следует из принципа их работы. Если уровень измеряется в металлическом резервуаре, то в качестве общего электрода может выступать стенка самого резервуара, а количество электродов будет совпадать с количеством контролируемых уровней. В таком случае стенку резервуара необходимо гальванически связать со входом регулятора. А если резервуар неметаллический, то один из электродов обязательно будет общим, поэтому количество сигнализируемых уровней будет на единицу меньше, чем число электродов.

Применение кондуктометрии в металлических и неметаллических резервуарах.

Типы кондуктометрических датчиков уровня.

Выделяют два типа кондуктометрических датчиков – датчики для открытых и для закрытых резервуаров. Первые представляют собой набор стержней, соединенных пластмассовым пластинами, и не имеющие специального крепления, как например модели ДУ3, ДУ4 и ДУ5 . С помощью указанной модели можно контролировать от 3 до 5 уровней в открытых резервуарах.

Кондуктометрические датчики ОВЕН для открытых резервуаров.

Для закрытых резервуаров используются универсальные датчики с резьбовым присоединением, способные работать при более высоком давлении и температуре. Такие датчики, как правило, представляют из себя изолированный штуцер и крепление для одного стержня (модели ДС.2, ДС.П, ДС.ПВТ ). Но есть и многостержневые исполнения (модель ДС.П.3 ).

Кондуктометрические датчики ОВЕН для закрытых резервуаров.

Что еще необходимо в дополнение к датчику

Следует понимать, что датчик – это просто чувствительный элемент, задача которого фиксировать значение контролируемой среды. Контроль и регулирование уровня – это уже задача прибора, к которому подключаются датчики. Прибор должен подавать на датчики и принимать от них сигналы определенного уровня напряжения, и в зависимости от установленной логики формировать управляющие сигналы на насосы, клапана, задвижки и т.п.

Отметим, что электропроводящие среды могут сильно отличаться по удельному сопротивлению. Более того, измеряемое сопротивление может изменяться даже в пределах одной среды, например, при изменении ее температуры или расстояния между электродами. Поэтому прибор должен иметь еще и встроенный регулятор чувствительности, чтобы связка «прибор-датчики» корректно и бесперебойно работала в определенной среде при конкретных условиях.

Удовлетворяющими описанным условиям являются такие приборы управления, как БКК1 , САУ-М2 , САУ-М6 , САУ-М7Е и САУ-У .

Выводы и рекомендации

Мы выяснили, что работа кондуктометрических датчиков уровня зависит от типа емкости, в которой находится жидкость, и от самих параметров жидкости. Представленный метод хоть и простой, но имеет свои ограничения и требует соблюдения ряда условий. Поэтому, если Вы приняли решение измерять уровень жидкости с помощью данного метода, то рекомендуем придерживаться следующего плана действий:

1. Узнаем удельное сопротивление раствора. Учитываем температуру и расстояние между стержнями;

2. Удостоверяемся о возможностях прибора работать с рассчитанным сопротивлением;

3. Настроить чувствительность прибора к контролируемой среде (при необходимости).

Источник

Измерение на высоком уровне: датчики уровня жидкости ОВЕН

Многофункциональные кондуктометрические и поплавковые датчики уровня ОВЕН (рис. 1) предназначены для контроля предельных уровней жидкостей в технологических емкостях и товарных резервуарах. Датчики уровня ОВЕН имеют все нормативные документы для их использования в промышленных приложениях.

Рис. 1. Ассортимент датчиков уровня ОВЕН

Кондуктометрические датчики

Кондуктометрические датчики уровня (рис. 2, 3) применяют для контроля одного или нескольких предельных уровней жидкости, проводящей электрический ток. К таким жидкостям относятся растворы кислот и щелочей, вода и водные растворы солей, пищевые продукты и т.п. Принцип действия этих датчиков основан на разнице электрической проводимости жидкости и воздуха, фиксируемой электродом. Кондуктометрические датчики бывают как одностержневыми (одноэлектродные), так и многостержневыми (многоэлектродные) — для контроля нескольких уровней жидкости.

Рис. 2. Датчик уровня кондуктометрический 3-стержневой ОВЕН ДСП.3

Рис. 3. Датчик уровня кондуктометрический ОВЕН ДС.ПВТ

Кондуктометрические датчики (типа ДУ, ДС и ДС.ПВТ) в простейшем случае представляют собой изолированные металлические электроды, выполненные из нержавеющей стали. Один электрод является общим для всей схемы контроля, он устанавливается в резервуаре так, чтобы его рабочая часть находилась в постоянном контакте с жидкостью (от нижнего до верхнего уровня контроля). При установке в металлическом резервуаре его корпус может быть использован в качестве общего электрода. Остальные электроды являются сигнальными и располагаются на соответствующих своему назначению уровнях. По мере заполнения резервуара электроды, соприкасаясь с жидкостью, замыкают электрическую цепь между общим и соответствующими сигнальными входами прибора.

Компания ОВЕН выпускает различные модели кондуктометрических датчиков (таблица 1).

Таблица 1. Технические характеристики кондуктометрических датчиков ОВЕН

Параметр	Тип датчика
	ДС.1	ДС.2	ДС.П	ДС.ПВТ	ДС.К	ДУ.3	ДУ.4	ДУ.5	ДСП.3
Конструктивное исполнение
Материал изолятора	Фторопласт		Пластмасса	Фторопласт	Керамика	Полиэтилен			Пластмасса
Материал электрода	12Х18Н10Т
Длина электрода, м	0,5; 1,0; 1,95
Рабочее положение	Вертикальное и горизонтальное					Вертикальное
Параметры контролируемой среды
Рабочее избыточное давление, атм, не более	2,5		1	25	10	–			1
Температура, 0С, не более	100		100	240	190	85			100
Резьбовое соединение	+	–	+
Защищенность от воздействия пыли и воды, IP56	–								+
Срок службы	Не менее 12 лет

Одноэлектродные датчики (ДС.1, ДС.2, ДС.П, ДС.ПВТ, ДС.К) предназначены для контроля уровня жидкости в металлических резервуарах открытого и закрытого типа. Гильза датчиков изготавливается из керамики, фторопласта и пластмассы. К отличительным особенностям нового датчика ДС.ПВТ относятся: гидравлическая прочность 30,0 МПа; особенность структуры, предотвращающая скопление жидкости и ложное срабатывание; а также повышенная прочность по сравнению с керамическими датчиками.

Трех-, четырех- и пятиэлектродные датчики (ДУ.3, ДУ.4, ДУ.5) используются для контроля двух, трех, четырех уровней жидкости в резервуарах открытого типа со стенками, выполненными из изоляционного материала.

Новый 3-стержневой кондуктометрический датчик уровня — ДСП.3 (рис. 2) предназначен для контроля двух/трех уровней электропроводных сред (неагрессивных к материалу датчика 12Х18Н10Т). Он может использоваться в резервуарах открытого и закрытого типа. В отличие от ранее выпускающихся датчиков ДСП.3 может работать в резервуарах с металлическими стенками и устанавливается в корпусе посредством резьбового соединения.

Преимущества датчика ОВЕН ДСП.3:

• Компактность (расположение электродов в вершинах равностороннего треугольника);
• Удобство крепления посредством резьбового соединения (G1/2);
• Наличие фиксирующих шайб, исключающих схлестывание электродов;
• Герметичность клеммного соединения, обеспечивающаяся защитным колпачком из термоэластопласта;
• Удобство подключения соединительных проводов посредством винтового соединения;
• Выгодное соотношение цена/качество

Новый датчик ОВЕН ДСП.3 может применяться в резервуарах для хранения воды, на водонапорных станциях, очистных и поливочных сооружениях, бассейнах.

Поплавковые датчики уровня

Поплавковые датчики уровня — одни из самых недорогих и вместе с тем надежных устройств для измерения уровня жидкости (рис. 4).

Рис. 4. Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ

Они устойчивы к пене и пузырькам, могут работать с вязкими средами, а также (в отличие от кондуктометрических датчиков) с неэлектропроводными жидкостями. Датчики уровня жидкости имеют поплавок со встроенным магнитом. Поплавок передвигается по вертикальному штоку (рис. 5), представляющему собой полую трубку, в которой находится геркон. При повышении или спаде уровня жидкости — при приближении магнита — срабатывает герконовый переключатель.

Рис. 5. Принцип действия поплавкового датчика уровня

Следует помнить, что датчики уровня поплавкового типа не подходят для измерения липких, засыхающих и замерзающих жидкостей, а также жидкостей с механическими включениями.

Поплавковые датчики ОВЕН ПДУ

Датчики выпускаются в трех конструктивных исполнениях для монтажа на вертикальную и горизонтальную стенку резервуара (таблица 2), а также на горизонтальную стенку резервуара для жидкостей с низкой плотностью (не менее 0,66 г/см 2 ).

Таблица 2. Технические характеристики поплавковых датчиков уровня ОВЕН ПДУ

Источник

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Кондуктометрический датчик это устройство, предназначенное для контроля уровня токопроводящих жидкостей.

Поскольку вода, если она не дистиллированная, обладает электрической проводимостью, то измерители такого типа широко используются для контроля уровня воды в резервуарах, бассейнах, скважинах и колодцах.

Принцип работы кондуктометрического датчика заключается в изменении сопротивления между двумя электродами при их погружении в жидкость (рис. 1).

В качестве одного из электродов, кстати иногда такие датчики называют электродными, может выступать рабочая емкость, если она выполнена из металла (рис.2). Второй при этом должен быть надежно от нее изолирован. В этом случае говорят об одноэлектродном исполнении.

На практике сопротивление R1 приближается к бесконечности.

При практической реализации описанного принципа действия этот вариант менее предпочтителен, так как требует выполнения дополнительных работ по созданию электрического контакта с резервуаром и контроля, в процессе эксплуатации, его качества.

При наличии одного общего электрода и нескольких других, расположенных на разной высоте, получаем многоуровневый датчик (рис. 3).

Здесь:

• Общ – общий электрод;
• Ур.1, Ур.2 – электроды соответственно 1-го и 2-го уровней.

Теоретически можно использовать любое количество электродов, обеспечив практически непрерывное измерение, однако это:

• значительно усложняет конструкцию;
• имеет в качестве альтернативы более удобные и точные средства, например, ультразвуковые.

КАК РАБОТАЕТ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Поскольку конструкция рассматриваемого датчика представляет собой один или несколько электродов со стороны уровня контролируемой среды (жидкости) и соединители для его подключения с другой стороны, то на выходе при погружении электродов в жидкость мы получим изменение сопротивления, причем оно будет зависеть от электропроводности жидкости.

Непосредственно подключить к нему не то чтобы управляемое устройство, например, электродвигатель насоса, но и реле любого типа не получится. Для этого требуется блок управления (БУ).

С точки зрения схемотехники это компаратор, отслеживающий изменение напряжения, например на делителе из двух сопротивления, в качестве одного из которых выступают электроды датчика (рис.4).

Это достаточно примитивная иллюстрация, но суть и принцип работы она отражает верно.

Алгоритмы работы могут быть различны, особенно для двухпороговых (и более) исполнений.

Например:

• при достижении низкого уровня насос включается;
• на верхнем – выключается.

Многие производители кондуктометрических датчиков, например, «Овен» предлагает покупателям полный ассортимент оборудования, позволяющий создавать различные по сложности алгоритмов системы управления.

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник