Pomiar poziomu: w ten sposób wybierzesz odpowiedni sygnalizator

5.1 Wibracyjna zasada pomiaru przy pomiarze cieczy

Sygnalizatory poziomu oparte na wibracyjnej zasadzie pomiaru nadają się do stosowania z cieczami nieprzylepnymi i nieosadzającymi się. Można je stosować niezależnie od właściwości cieczy, takich jak przewodność, gęstość, ciśnienie i temperatura. Dodatkowo są one niewrażliwe na tworzenie się piany i pęcherzyków, a także na zawirowania.

Wibracyjna zasada pomiaru, zwana także zasadą kamertonu, jak sama nazwa wskazuje, opiera się na podstawowej funkcjonalności kamertonów. Rezonują one z określonymi częstotliwościami i wytwarzają charakterystyczne wibracje. W przypadku wibracyjnych sygnalizatorów poziomu częstotliwość rezonansowa jest punktem odniesienia dla pomiaru poziomu. Gdy czujnik zostanie zakryty przez ciecz, następuje zmiana częstotliwości. Pozwala ona na wyciągnięcie wniosków co do poziomu granicznego.

Wibracyjne sygnalizatory poziomu są również dostępne w wersji powlekanej i dlatego nadają się również do zastosowań w przemyśle chemicznym.

W zależności od zastosowania sygnalizatory te są zazwyczaj montowane na zewnętrznych ścianach zbiorników, wprowadzane bezpośrednio do odpowiednich otworów zbiorników, instalowane za pomocą kołnierza lub mocowane do rurociągów.

Wibracyjne sygnalizatory poziomu

Rys. 2: Końcówka pomiarowa wibracyjnego sygnalizatora poziomu ma kształt kamertonu

Rys. 3: Pływakowy sygnalizator poziomu do działania nie potrzebuje zasilania elektrycznego

5.2 Mechaniczna zasada pomiaru

Pływakowe sygnalizatory poziomu, które działają zgodnie z mechaniczną zasadą pomiaru, nadają się do stosowania w cieczach przewodzących i nieprzewodzących. Przeznaczone są również do środowisk, w których zastosowanie czujników elektronicznych jest nieodpowiednie i wymagane jest na przykład bezpośrednie sterowanie pomp lub zaworów.

Te niedrogie przełączniki stykające się z mediami działają bez zasilania elektrycznego i są w stanie wykryć poziom cieczy na podstawie wyporu pływaka lub ruchów mechanicznych. Gdy osiągnięty zostanie określony poziom, następuje aktywacja wyłącznika i wygenerowanie sygnału umożliwiającego natychmiastowe włączenie lub wyłączenie elementów wykonawczych.

Pływakowe sygnalizatory poziomu wykonane są z prostych materiałów, dlatego nie wolno przekraczać zalecanych przez producenta wartości granicznych ciśnienia i temperatury. Ponadto ważne jest, by obciążalność łącznika pływakowego nie była nadmiernie wykorzystywana tak, aby nie uszkodzić styku przełączającego.

Poznaj pływakowe sygnalizatory poziomu

5.3 Konduktometryczna zasada pomiaru

Jeśli pracujesz z cieczami przewodzącymi, takimi jak woda, kwasy lub zasady, możesz użyć ekonomicznego rozwiązania do pomiaru poziomu za pomocą stykających się z medium sygnalizatorów działających zgodnie z konduktometryczną zasadą pomiaru.

Elektrody takich czujników zanurzone w cieczy wytwarzają prąd przemienny. Jeśli opór elektryczny pomiędzy elektrodami ulegnie zmianie, na tej podstawie można określić poziom graniczny. Przy zetknięciu się elektrod z cieczą przewodzącą zmniejsza się opór elektryczny. Spowodowana przez to zmiana natężenia prądu przemiennego wyzwala sygnał przełączający.

Aby zapewnić prawidłowe działanie konduktometrycznego sygnalizatora poziomu, przy wyborze odpowiedniego modelu należy wziąć pod uwagę odpowiednie wartości graniczne temperatury i ciśnienia.

Odkryj konduktometryczne sygnalizatory poziomu

Rys. 4: Budowa konduktometrycznego sygnalizatora poziomu

Rys. 5: Montaż pojemnościowego sygnalizatora poziomu do wykrywania poziomu granicznego cieczy

5.4 Pojemnościowa zasada pomiaru do wykrywania poziomów granicznych cieczy

Do wykrywania poziomu cieczy przewodzących i nieprzewodzących nadają się niedrogie pojemnościowe sygnalizatory poziomu.

Działają one na zasadzie pojemnościowej w ten sposób, że ich elektrody, jedna sonda zakryta i jedna niezakryta, tworzą kondensator wraz z zbiornikiem. Zmiana poziomu powoduje zmianę pojemności kondensatora. Ta zmiana pojemności umożliwia z kolei wyciągnięcie wniosków co do granicznego poziomu cieczy.

Aby uniknąć uszkodzenia stosowanych pojemnościowych sygnalizatorów poziomu, należy je dobierać zgodnie z informacjami producenta dotyczącymi dopuszczalnych wartości ciśnienia i temperatury.

Pojemnościowe sygnalizatory poziomu można nabyć także w wersji specjalnej z dodatkową elektrodą, dzięki czemu nadają się również do stosowania z mediami lepkimi.

Zobacz pojemnościowe sygnalizatory poziomu

5.5 Optyczna zasada pomiaru

Do różnorodnych zastosowań, w których wymagane jest wykrywanie poziomów cieczy przewodzących i nieprzewodzących w sposób bezdotykowy lub w kontakcie z mediami nadają się czujniki działające w oparciu o optyczną zasadę pomiaru.

Inne właściwości cieczy takie jak temperatura, ciśnienie, gęstość, przewodność czy stała dielektryczna są nieistotne, ponieważ optyczna zasada pomiaru opiera się na emisji wiązki światła i detekcji odbitego lub przechodzącego sygnału świetlnego. Zmiana natężenia światła lub światło odbite służą jako wskaźnik pomiaru poziomu.

Stykające się z mediami czujniki optoelektroniczne stosowane są bezpośrednio w cieczach. Jest to możliwe dzięki integracji czujnika w samym zbiorniku lub poprzez zamocowanie go do specjalnych wbudowanych części lub kołnierzy.

Wybierz optoelektroniczne sygnalizatory poziomu

Rys. 6: Optoelektroniczny sygnalizator poziomu stykający się z medium

Rys. 7: Bezkontaktowe czujniki laserowe nadają się do pomiaru poziomu agresywnych mediów

Z kolei optyczne sygnalizatory poziomu pracują z wiązkami światła.

Nie stykają się z mediami i dlatego nadają się również do pomiaru bardziej agresywnych cieczy, takich jak aceton i kwasy, a także do zastosowań higienicznych.

Poradzą sobie także z wykrywaniem poziomu w wąskich zbiornikach lub zbiornikach o specjalnym kształcie. Można je zamocować w dowolnej pozycji na pokrywie lub ścianie zbiornika.

Wybierz czujniki laserowe

Powrót do przeglądu

6. Odpowiednie metody pomiaru do pomiaru poziomu materiałów sypkich

Materiały sypkie, podobnie jak ciecze, mogą mieć różnorodne właściwości. Mogą być na przykład gruboziarniste, drobnoziarniste, mieć postać proszku, pyłu, być lepkie, wilgotne, suche, ścierne, sypkie, niesypkie oraz żrące.

Również w ich przypadku w celu sygnalizacji poziomu należy rozróżnić odpowiednie zasady pomiaru dostosowane do właściwości materiału sypkiego.

Poniżej omówiono trzy często stosowane zasady pomiaru.

Rys. 8: Materiały sypkie mogą znacznie się od siebie różnić

Rys. 9: Końcówka pomiarowa wibracyjnego sygnalizatora poziomu w przypadku pomiaru poziomu materiałów sypkich może mieć również kształt pręta

6.1 Wibracyjna zasada pomiaru do wykrywania granicznych poziomów materiałów sypkich

Wibracyjna zasada pomiaru materiałów sypkich jest porównywalna z metodą pomiaru cieczy. Do pomiaru poziomu materiałów sypkich w sposób stykający się z medium nie wykorzystuje się jednak zmiany częstotliwości drgań, lecz zmianę amplitudy. Zmiany są przekształcane w sygnał przełączający.

Pomimo tych różnic obie metody działają zasadniczo w podobny sposób i umożliwiają niezawodny i precyzyjny pomiar poziomu. Podczas gdy wibracyjne sygnalizatory poziomu w kształcie pręta nadają się do gruboziarnistych materiałów sypkich, warianty w kształcie kamertonu nadają się do drobnych lub proszkowych substancji stałych o niskiej gęstości.

Właściwości fizyczne medium takie jak przewodność, stała dielektryczna, zmiana gęstości, ciśnienie lub temperatura, zawirowania, pienienie czy ciecze z pęcherzykami nie mają negatywnego wpływu na pomiar poziomu.

Poznaj wibracyjne sygnalizatory poziomu

6.2 Elektromechaniczna zasada pomiaru

Jeśli mają być mierzone poziomy materiałów sypkich o różnej ziarnistości i gęstości, odpowiednie będą łopatkowe sygnalizatory poziomu działające zgodnie z elektromechaniczną zasadą pomiaru. W tym wariancie pomiaru właściwości elektryczne medium nie mają znaczenia.

W przypadku elektromechanicznych metod pomiaru określony poziom powoduje prosty mechaniczny ruch czujnika, który generuje sygnał elektryczny wykorzystywany do wykrywania poziomu.

Ze względu na obciążenie mechaniczne części ruchomych, takich jak łopatka, ta metoda pomiaru wymaga regularnej konserwacji czujnika, aby zapobiec zużyciu i nieprawidłowemu działaniu.

Zobacz łopatkowe sygnalizatory poziomu

Rys. 10: Prosty i sprawdzony: łopatkowy sygnalizator poziomu

Rys. 11: Pojemnościowy sygnalizator poziomu zainstalowany na dole zbiornika do wykrywania poziomu materiałów sypkich

6.3 Pojemnościowa zasada pomiaru do pomiaru materiałów sypkich

Podstawową zasadę pojemnościowego pomiaru poziomu cieczy można również przenieść na pomiar poziomu materiałów sypkich.

Pojemnościowe sygnalizatory poziomu można stosować do wszystkich materiałów sypkich, pod warunkiem, że przy wykrywaniu poziomu na podstawie zmiany pojemności uwzględniana jest również stała dielektryczna.

Różnica polega na tym, że należy wziąć dodatkowo pod uwagę stałą dielektryczną danego materiału sypkiego, ponieważ wpływa ona na zmianę pojemności używaną do pomiaru poziomu. Z kolei o stałej dielektrycznej decyduje np. skład, temperatura i wilgotność materiału sypkiego.

Pojemnościowe sygnalizatory poziomu

Jeśli oprócz poziomów chcesz mierzyć również poziom na całej wysokości zbiornika, odpowiednie będą dla Ciebie rozwiązania do ciągłego pomiaru poziomu.

Rozwiązania do ciągłego pomiaru poziomu

Chcesz dowiedzieć się więcej na temat różnych zasad pomiaru poziomu?

Więcej o zasadach techniki pomiaru poziomu