Выбор датчиков уровня жидкости в емкостях и резервуарах: примеры использования, и делаем их своими руками

ПДУ поплавковые датчики (сигнализаторы) уровня

Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ – устройства, предназначенные для сигнализации уровня жидкостей. ОВЕН ПДУ применяются в составе систем контроля и регулирования жидкости (воды, растворов, светлых нефтепродуктов и иных жидких сред, в том числе и агрессивных, за исключением коррозионно-активных к материалу датчика) в различных резервуарах. ОВЕН ПДУ применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости. Поплавковые датчики уровня имеют общепромышленные и взрывозащищенные исполнения.

Поплавковые датчики уровня ОВЕН устойчивы к пене и пузырькам и могут работать с вязкими жидкостями.

Для контроля уровня невязких жидкостей выпускаются датчики уровня с цилиндрическим поплавком ПДУ-1, ПДУ-2, для контроля уровня вязких жидкостей – с шарообразным поплавком ПДУ-3. По способу монтажа различают датчики с горизонтальным и вертикальным монтажом.

Компания ОВЕН производит одноуровневые, двухуровневые и трехуровневые поплавковые датчики, также возможно изготовление датчиков ОВЕН ПДУ с взрывозащитой типа «искробезопасная цепь» 0ExiaIICT4Х. Ознакомьтесь с датчиками во взрывозащищенном исполнении ПДУ-Ех.

Для подключения к АСУ ТП датчики ОВЕН ПДУ снабжены силиконовым кабелем AWG 24 длиной от 1 метра до 120 метров, ОВЕН ПДУ-Н снабжены электрическим разъемом стандарта DIN 43650 A.

Модификации одноуровневых датчиков

При заказе модификации с удлиненным штоком кратность длины – 50 мм.

Модификации двухуровневых датчиков

Двухуровневые датчики производятся под заказ. Кратность длины штока при заказе – 50 мм.

Модификации трехуровневых датчиков

Трехуровневые датчики производятся под заказ. Кратность длины штока при заказе – 50 мм.

Особенности конструкции и монтажа датчиков уровня ОВЕН ПДУ

Датчик уровня имеет поплавок, передвигающийся по вертикальному штоку. Внутри поплавка находится постоянный магнит, а в штоке, представляющем собой полую трубку, находится геркон. Герконовый контакт срабатывает при приближении магнита. Если установка датчика сверху емкости невозможна, то поплавковый датчик уровня можно вмонтировать в стенку емкости или в дно (рис. 1).

Рис. 1. Варианты крепления датчика уровня: горизонтальное (ПДУ-1.1) и вертикальное (ПДУ-2.1, ПДУ-3.1)

Датчики ОВЕН ПДУ производятся с нормально-разомкнутым и нормально-замкнутым контактом. Варианты исполнения контактов ОВЕН ПДУ показаны на рис. 2.

а) ПДУ с нормально-разомкнутым контактом

б) ПДУ с нормально-замкнутым контактом

Рис. 2. Повышение уровня жидкости в резервуаре приводит к перемещению поплавка вверх и замыканию/размыканию контакта датчика уровня.

Применение датчиков уровня ОВЕН ПДУ

Датчики ОВЕН ПДУ могут работать при температурах до +105 °С в химически агрессивных средах. Материал датчика – нержавеющая сталь (12X18H10T).

ОВЕН ПДУ используются для контроля уровня сточных вод, химически агрессивных жидкостей или пищевых продуктов, в том числе вязких жидкостей. Поплавковые датчики могут применяться для контроля уровня жидкости в транспортных средствах, например, для контроля объема топлива в тяжелой технике: грузовиках, экскаваторах, тепловозах. Здесь датчики уровня работают в условиях сильной вибрации и волнения на поверхности жидкости. Для устранения влияния этих факторов поплавковый датчик помещают в специальную демпферную трубу, диаметром чуть больше, чем диаметр поплавка.

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

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.

Устройство поплавковых уровнемеров и принцип работы

Поплавковые уровнемеры сконструированы следующим образом: часть устройства погружена в жидкость, другая половина находится над ее поверхностью:

• Находящийся в воде элемент называется поплавком – это пустотелый предмет, на который, в соответствие с законом Архимеда, действует выталкивающая сила.
• Часть поплавкового уровнемера, не находящаяся в воде, является обрабатывающим сигнал устройством. Оно отслеживает вертикальные перемещения поплавка и передает показания движения на ряд различных устройств. Таким образом осуществляется непрерывное измерение уровня или сигнализация по контрольным точкам при достижении заданного объема жидкости в резервуаре.

По конструктивным отличиям можно выделить поплавковые уровнемеры узкого диапазона и поплавковые уровнемеры широкого диапазона.

Первые (рис.1, а), как правило, представляют собой устройства, состоящие из шарообразного поплавка, через штангу и сальниковое уплотнение соединенного с преобразователем угловых перемещений (П) в унифицированный электрический или пневматический сигнал. Поплавок обычно имеет диаметр 80 — 100 мм, выполнен из нержавеющей стали и плавает на поверхности жидкости.

Рис.1. Поплавковые уровнемеры: а) – узкого диапазона, б) – широкого диапазона: 1 – поплавок, 2 – гибкий трос, 3 – шкала, 4 – противовес.

В поплавковых уровнемерах широкого диапазона (рис. 1, б) поплавок через гибкий трос связан с противовесом и отсчетным устройством, указывающим значения уровня жидкости в резервуаре.

При расчетах поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок — противовес» только при определенной глубине погружения поплавка.

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.

Виды поплавковых уровнемеров:

Поплавковые магнитные уровнемеры. В устройстве поплавок взаимодействует с магнитом. Любое отклонение поплавка от магнита регистрируется как изменение уровня.

Поплавковые магнитострикционные уровнемеры. Поплавок с постоянным магнитом внутри перемещается вдоль направляющего стержня, в котором натянута проволока из магнитострикционного материала (волновод). В волновод подаются токовые импульсы. В месте расположения магнита (поплавка) при взаимодействии магнитного поля с током, возникают импульсы продольной деформации, которые регистрируются пьезоэлементом вверху стержня. В данном случае регистрируется время прохождения импульса – оно прямо пропорционально расстоянию до поверхности.

Поплавковые механические уровнемеры. Поплавок управляет механическим переключателем (открывает, либо закрывает контакт) путем непосредственного контакта. Работают по принципу сообщающихся сосудов.

Поплавковый датчик — выключатель насоса

Классическим применением реле уровня — является управление включением и выключением насосов. На следующем рисунке показаны два способа включения датчика уровня в цепь насоса: для работы на наполнение резервуара и на откачку.

Как уже было сказано, реле уровня имеет НО и НЗ — контакт. На рисунке коричневый и синий провод образуют нормально-открытый контакт, а чёрный и синий — нормально-закрытый.

В первом случае (режим откачки воды) насос запитан через НО-контакт (не замкнут в нижнем положении датчика). Когда уровень жидкости достигнет заданной отметки (датчик всплывёт), его НО-контакт замкнётся, включит насос в работу, и начнётся откачка жидкости. Насос будет работать до тех пор, пока датчик снова не опустится

В случае работы насосы на заполнение — ситуация обратная. Насос запитан через НЗ-контакт датчика. Это означает, что когда датчик находится в нижнем положении, этот контакт замкнут и насос работает, происходит заполнение резервуара жидкостью. Как только датчик всплывёт, его НЗ-контакт разомкнётся и отключит насос.

Вибрационные реле уровня

Вибрационные реле уровня очень чувствительны и удобны для легких материалов. Этот тип реле устанавливается на боковой стенке емкости на внешней стороне или устанавливается в верхней части емкости на удлинительной трубе. Реле уровня с чувствительной вилкой имеет пъезоэлектрический кристалл, который заставляет вибрировать вилку на ее собственной частоте. При увеличении высоты материала вилка приходит в контакт с материалом, демпфирующим вибрацию и активирующем реле. Когда уровень материала уменьшается, вилка становится свободной от материала и реле возвращается в нормальное состояние.

Реле уровня с чувствительной вилкой серии TFLS

производится компанией Proximity Control. Серия имеет универсальное питание, внешнюю индикацию переключения, настраиваемую чувствительность и отказоустойчивой настройкой.

Преимущества:

Вибрационные реле не нуждаются в калибровке для диэлектрической проницаемости или плотности сыпучего материала, делая легкой установку и настройку. Они идеальны для легких порошков, давая чувствительность для материалов с более низкой плотностью по сравнению с другими технологиями. Снижение по плотности до 30 г/л.

Недостатки:

Устройство неудобно для материалов, образующих покрытие. Датчик может физически повреждаться и в результате устройство не работает и эта технология наиболее дорогая.

Это простое руководство для выбора правильной технологии, зависящей от многих факторов, включая свойства материала: текучестью, абразивностью, химической совместимостью, температурой, размером частиц, липкостью и т.д.; и свойствами приложений: необходимость учета окружающей среды (например, взрывоопасностью), давлением в емкости, расположением датчика и т.д. Проконсультируйтесь со специалистом, если Вам нужна более подробная информация для помощи в выборе устройства для специального приложения.

Мы предлагаем только прямые поставки контрольно-измерительных приборов с завода Dwyer. Список и описание продукции полностью соответствует печатному каталогу и оригинальному сайту компании-изготовителя. Поделитесь с коллегами ссылкой на эти приборы, нажмите на кнопку социальной сети:

Определение уровня порошков и других сыпучих материалов

Есть много типов технологий с использованием релейного переключения. Так для определения уровня порошка и других сыпучих материалов есть множество способов. С выпуском компанией Proximity Controls серии TFLS

(настраиваемое вибрационное реле уровня) и серии
LTS
(реле наклона) компания Dwyer теперь предлагает пять различных технологий по точечному определению уровня для порошка и других сыпучих материалов. Это:
диафрагма, лопатка, наклон, емкость и вибрация.

Измерение состояния

Датчик состояния масла позволяет более рационально использовать ресурс смазывающе-охлаждающей жидкости, так как срок замены определяется не только рекомендациями завода-изготовителя по пробегу, но и фактическим химико-физическим составом моторного масла.

Устройство датчика состояния и уровня масла двигателя N57 от BMW.

Измеритель состоит из двух цилиндрических конденсаторов (6). Наружная и внутренняя металлические трубки используются в качестве электродов, между которыми находится диэлектрик – масло. Принцип работы основывается на изменении в процессе старения диэлектрических свойств масла, что влияет на емкость конденсаторов.

При падении уровня изменяется емкость верхнего конденсатора (5). Температура постоянно измеряется с помощью платинового датчика температуры (9). Изменение емкостных характеристик конденсаторов, а также сигнал с датчика температуры преобразовывается в цифровой сигнал и направляется в блок DME. На основании полученных данных блок DME рассчитывает интервалы замены масла.