Датчики уровня жидкости в резервуаре ультразвуковые

Содержание

Уровнемеры для емкостей: виды датчиков и модели сигнализаторов уровня жидкости в резервуаре своими руками

Датчики уровня жидкости в резервуаре ультразвуковые

Чтобы автоматизировать некоторые производственные процессы, требуется контроль уровня жидкости. Подобные измерения выполняются с применением специальных уровнемеров для емкостей, которые подают сигнал при достижении определенного уровня воды. Существует несколько типов этих приспособлений.

Конструктивные особенности и принцип работы

Конструкция измерителей уровня жидкости в резервуаре определяется такими характеристиками:

  1. Функциональностью. По этому параметру все измерительные устройства этого класса классифицируют на уровнемеры и сигнализаторы уровня жидкости. Последние определяют конкретную точку наполненности емкости (максимальную и минимальную), а первые — постоянно контролируют уровень жидкости.
  2. Принципом работы. В основу этого параметра заложена акустика, оптика, магнетизм, электропроводность и так далее. От принципа действия устройства зависит область его применения.
  3. Методика измерения (бесконтактная или контактная).

Кроме того, конструктивные особенности устройства определяют тип технологической среды. Например, уровнемеры в баках с питьевой водой отличаются от приспособлений, которые предназначены для измерения наполненности резервуаров с промышленными стоками.

Разновидности датчиков

Все уровнемеры классифицируются по принципу их действия. Основные типы измерительных устройств:

  1. Поплавковый. Это самый простой вариант измерения уровня воды в баке. Конструкция поплавкового уровнемера включает в себя 2 геркона, магнит и поплавок. Когда уровень жидкости увеличивается, поплавок поднимается до первого геркона, который отключает реле двигателя. Если резервуар опустошается, поплавок опускается до второго геркона, который запускает реле и включает насос, перекачивающий жидкость из скважины. Герконовый датчик предельного уровня жидкости можно сделать своими руками. При этом он будет работать, даже если в резервуаре будет объемный слой пены.
  2. Ультразвуковой. Эта разновидность измерительных устройств применяется как для сухой, так и для жидкой среды. Ультразвуковые датчики могут иметь дискретный или аналоговый выход. То есть приспособление может постоянно контролировать уровень воды или ограничивать наполнение емкости при достижении конкретной точки. Такой уровнемер состоит из приемника, УЗ-излучателя и контроллера, отвечающего за обработку сигнала. Сигнализаторы ультразвукового типа являются беспроводными и бесконтактными, поэтому их можно устанавливать даже во взрывоопасных и агрессивных жидкостях.
  3. Электродный (кондуктометрический). Такие уровнемеры не подходят для емкостей с дистиллированной водой. Стандартная конструкция оснащена трехуровневым сигнализатором, в котором наполнение резервуара контролирует пара электродов, а третий — предназначен для аварийных ситуаций, для запуска режима активной откачки.
  4. Емкостный. С использованием таких уровнемеров можно точно идентифицировать предельное наполнение резервуара. Они подходят как для жидкостей, так и для сыпучих субстанций. Емкостные уровнемеры функционируют по такому же принципу, что и конденсаторы: измерение выполняется между пластинками чувствительного элемента. При достижении пикового значения на контроллер отсылается соответствующий сигнал. Иногда емкостные сигнализаторы работают по принципу «сухого контакта», при котором устройство срабатывает через стенку резервуара. Эти приспособления могут эффективно работать в очень обширном диапазоне температур, на их функционирование не влияет электромагнитное излучение. Такие эксплуатационные свойства расширяют область использования емкостных уровнемеров.
  5. Радарный. Эта разновидность сигнализаторов является универсальной, так как она работает с любыми видами технологических сред, включая взрывоопасные и агрессивные жидкости. При этом показания не будут изменяться под воздействием температуры и давления. Прибор излучает радиоволны в определенном частотном диапазоне. Приемник улавливает отраженный радиосигнал и определяет заполненность резервуара, руководствуясь периодом задержки сигнала. На датчик-измеритель не влияет температура и давление. Запыленность технологической среды тоже не сказывается на показаниях. Специалисты отмечают, что радарные приспособления обладают максимальной точностью, так как их погрешность не превышает 1 мм.
  6. Гидростатический. Этот тип сигнализатора позволяет измерять как текущее, так и предельное наполнение емкостей. Принцип работы гидростатического устройства базируется на измерении давления столба жидкости. Популярность таких датчиков обусловлена небольшой ценой и достаточной точностью.

Существуют и другие типы устройств, но они обладают специфичным назначением.

Правила выбора

Выбирать уровнемер для резервуаров необходимо с учетом большого количества факторов. Среди них:

  • состав воды;
  • объем емкости и материал, который был использован для ее изготовления;
  • потребность в контроле предельного и минимального уровня жидкости или мониторинг действительного состояния;
  • возможность внедрения автоматического управления в систему;
  • коммутационные возможности приспособления.

Для выбора бытовых устройств важно учитывать объем емкости, схему управления и принцип срабатывания.

Популярные модели

Современный рынок предлагает много моделей сигнализаторов. Самые популярные из них:

  1. ДЕ-1 (датчик емкостный). Чаще всего этот сигнализатор используется в агрессивных средах химической и металлургической промышленности. Он позволяет контролировать температуру и уровень сыпучих и жидких веществ. Нередко используется в установках аварийной защиты.
  2. ЭСУ-1 (электронный сигнализатор уровня). Корпус этой модели изготовлен из высококачественной стали и фторопласта. Чаще всего ЭСУ-1 устанавливают во взрывоопасных и агрессивных средах. Источник электропитания находится за пределами технологической среды. Датчик измеряет уровень нефти, спирта и воды. Блок питания выполнен из прочного алюминиевого сплава.
  3. РУ-305 (реле уровня). Этот прибор предназначен для контроля состояния жидких сред. Его корпус выполнен из особого материала и может с легкостью выдерживать температуры от -50 до +50 градусов Цельсия. Однако РУ-305 запрещается применять в агрессивных химических средах. Из недостатков этого уровнемера потребители отмечают лишь то, что он работает только в одном положении, без наклона. Измерение уровня осуществляется посредством перемещения магнита с поплавком и срабатывания герконом. Измерения имеют точность не более 5 мм.
  4. СУ-100 (сигнализатор уровня). Датчик для измерения уровня сыпучих и жидких веществ. В конструкции СУ-100 присутствует электромагнитное реле.
  5. Rosemount 5600. Этот радарный датчик уровня позволяет бесконтактно измерять любую разновидность веществ. Чтобы добиться максимально точных показаний, уровнемер необходимо правильно установить. Точность показаний устройства может ухудшаться из-за воздействия электромагнитного излучения. Корпус обладает взрывозащитной конструкцией и дисплеем, на котором отображается вся необходимая информация. Rosemount 5600 может использоваться для измерения температурных показателей в резервуаре. Чтобы в полной мере оценить возможности этого оборудования, ему необходима квалифицированная настройка с учетом диаметра трубопровода, длины уровнемера и расстояния между уровнем и опорной точкой.

Сложные модели целесообразно приобретать лишь для промышленного применения. Для бытовых целей подходят простейшие варианты уровнемеров.

Вам также может понравиться

Датчики уровня

Датчики уровня жидкости в резервуаре ультразвуковые

Устройства работающие с гидростатическим уровнем основаны на принципе зависимости давления жидкости от глубины погружения.

Погружаемые датчики уровня работают на основе измерения гидростатического давления образуемого столбом жидкости расположенной над устройством и эти устройства дают линейный выходной сигнал 4-20 мА пропорциональный уровню.

Пьезорезистивный сенсор давления погружается ниже уровня и выходной сигнал коррелирует с уровнем, давая показания в футах или метрах водяного столба.

Приборы для измерения гидравлического давления, такие как погружные датчики уровня компании Dwyer имеют самую низкую стоимость по сравнению с другими технологиями измерения уровня жидкости. Они характеризуются легкой установкой с характерным отличием для соответствия требованиям различных приложений.

Погружаемые датчики уровня серии SBLT и датчики MBLT компании Dwyer имеют малые отверстия для давления и они предназначены для работы с чистой водой. Погружаемый датчик MBLT имеет малый диаметр корпуса (1.63см) и используется для приложений связанных со скважинами.

Как более прочные устройства мы предлагаем нашу серию датчиков уровня PBLT и LT, которая не имеет отверстия для давления, что делает ее идеальной для шламов и суспензий. Некоторые преимущества этой технологии измерения уровня состоят в том, что жидкость может содержать пар, пену или любую другую форму, возникающую от перемешивания жидкости.

Некоторые недостатки технологии с погружением состоят в том, что Вы ограничиваетесь использованием только жидкостей с низкой вязкостью в специальном диапазоне измерений совместимым со смачиваемыми материалами и эти устройства могут использоваться только в приложениях, где в резервуаре нет давления. Стандартные устройства калибруются для воды.

Другое важное замечание состоит в том, что эти устройства измеряют разность давлений по отношению к атмосферному давлению и поэтому важно, чтобы на устройстве использовалась вентиляционная трубка с атмосферой и эта трубка должна быть чистой. Вентиляционная трубка должна также быть без влаги, которая может конденсироваться, нанеся вред электрическим компонентам.

Наши устройства поставляются с гидрофобным тефлоновым фильтром для того, чтобы избежать любого появления влаги, так же можно приобрести фильтр А-297 для более высокого содержания влаги в окружающей среде.

Ультразвуковые датчики уровня

Ультразвуковые датчики уровня жидкости работают на принципе высокочастотных акустических сигналов, которые отражаются от поверхности среды и детектируются устройством. Время прохода сигнала от датчика до поверхности и назад до сенсора взаимосвязано с уровнем.

Некоторые преимущества использования ультразвуковых датчиков уровня состоят в том, что обеспечивается бесконтактное измерение, которое фактически исключает любое касание и оно удобно для измерения уровня жидкостей с высокой вязкостью и не надо учитывать их плотность. Полный диапазон измерения ультразвукового сенсора программируется и характеризуется высокой точностью.

Ультразвуковые сенсоры могут использоваться для измерения высоты уровня в желобах и водосливах для того, чтобы рассчитать расход в открытых каналах, как это предлагает наша серия ультразвуковых датчиков уровня жидкости ULF.

Некоторые недостатки ультразвукового измерения уровня состоят в том, что они не могут использоваться в приложениях с высокой турбулентностью или в приложениях, которые могут иметь выделения пара, пену или сильное разнообразие в концентрации материала процесса.

Турбулентность и пена создают препятствие звуковой волне для правильного отражения назад на сенсор, тогда как пар и испарения поглощают акустический сигнал. Для предотвращения некоторых из этих явлений могут использоваться отстойники, но это необходимо учитывать перед приобретением ультразвукового устройства для таких приложений.

Резервуары с высоким давлением и емкости под вакуумом имеют различные коэффициенты для распространения звука и на ультразвуковые устройства для измерения уровня могут оказывать воздействия изменяющиеся коэффициенты распространения звука от влаги, температуры или давления. Коэффициенты коррекции могут использоваться для измерения уровня для улучшения точности измерений и они вводятся в программу нашей серии контроллера уровня жидкости UTC и ультразвуковых датчиков UTS.

Для правильного использования этих датчиков уровня, требуется установка в верхней точке, что иногда делает монтаж достаточно трудным.

Надо учитывать, что устройство передает и получает ультразвуковые сигналы и малое расстояние от датчика в месте, где есть механические вибрации, не дает возможности сенсору достаточно облучить материал и поэтому страдает точность измерения высоты уровня.

Известно, что малое расстояние дает зону нечувствительности и она должна учитываться при оценке высоты уровня технологического процесса.

Наша серия ультразвуковых датчиков уровня жидкостей ULT характеризуется программным отображением распределения инородных элементов для резервуара, таких как лестницы, трубы или мешалки, малая зона нечувствительности и имеет эффективную зону чувствительности только 7,6 см.

Емкостные датчики уровня

Емкостные датчики уровня жидкости используют низкую радиочастоту для измерения проводимости тока в замкнутой цепи, которая пропорционально зависит от уровня в приложении. Важно помнить, что емкость является функцией диэлектрической проницаемости жидкости, площади поверхности емкости, датчика и расстояние.

Все постоянные должны поддерживаться одинаковыми только для технологической среды, разрешенной для измерения уровня и при замене этой среды.

Некоторые преимущества, которые есть в емкостном датчике уровняCRF2, заключаются в вертикальном монтаже, покрытии из материала FEP, который увеличивает химическую совместимость и тот факт, что устройство хорошо работает с жидкостями с твердыми частицами.

Емкостные устройства для измерения уровня не эффективны для порошка, пены или для материалов с различающимся удельным весом и оно имеет программируемый диапазон работы.

Некоторые недостатки использования емкостных датчиков измерения уровня заключаются в том, что когда они используются в приложениях с неметаллическими резервуарами или емкостями с нерегулярной формой стенок, для правильности работы должно использоваться опорное заземление датчика и поэтому оно должно приобретаться одновременно с датчиком при его заказе. Важно, чтобы диэлектрическая проницаемость измеряемой среды была больше чем 3. Как замечено емкость зависит от площади поверхности и поэтому мы не рекомендуем приобретение датчиков по длине меньшей, чем 60 см.

Направленный волновой радар

Направленный волновой радар использует то, что называется как TDR или Технология рефлектометрии по интервалу времени. По этой технологии импульсы распространяются вперед от датчика с большими скоростями до поверхности среды и когда они достигают среды часть энергии отражается назад к датчику.

Время между передачей сигнала и приемом используется для определения уровня жидкости. Преимущества использования радара состоят в вертикальной установке в верхней части резервуара и тем фактом, что радар может использоваться с жидкостями с плавающими твердыми частицами или покрывающими жидкостями.

Другая особенность этой технологии состоит в нечувствительности к эмульгированию, пыли, пене или парам.

Эта технология имеет программируемый диапазон выходного сигнала, который не чувствителен к изменению в жидкости диэлектрической проницаемости и удельного веса и характеризуется отсутствием требований на реальную минимальную длину датчика.

Некоторые недостатком этой технологии является то, что длина датчика должна быть полной длиной диапазона чувствительности и из-за этого обычно возникает более высокая стоимость датчика. Внимание должно быть уделено выбору правильного типа датчика в приложениях с обходными камерами или перегонными отстойниками.

Всего есть огромное количество способов измерения уровней жидкости с помощью датчиков и каждая технология измерения уровня оригинальна. Для того чтобы избежать путаницы и иногда повторных затрат на установку контактируйте с нашими специалистами по телефону для получения большей информации о том, какая технология измерения уровня наиболее подходит для вашей системы.

Поплавковые датчики уровня

Поплавковые датчики уровня это устройства, предназначенные для сигнализации уровня различных жидкостей.

Они 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, а также применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости. Поплавковые датчики уровня имеют общепромышленные и взрывозащищенные исполнения.

Поплавковые датчики уровня воды устойчивы к пене и пузырькам и могут работать с вязкими жидкостями. Для контроля уровня невязких жидкостей могут быть с цилиндрическим поплавком и для контроля уровня вязких жидкостей – с шарообразным поплавком. По способу монтажа различают датчики с горизонтальным и вертикальным монтажом.

Герконовые датчики

Один из самых популярных типов датчика, представляющий собой усовершенствованный вариант поплавковых устройств с механическим переключателем. Герконовые уровнемеры отличаются низкой стоимостью, простой и надежной конструкцией, а также возможность отслеживать изменение уровня воды в широком диапазоне.

Существует несколько разновидностей герконовых датчиков уровня воды. В простейшем варианте механический переключатель поплавкового датчика меняют на геркон, что несколько повышает надежность устройства (так устроены герконовые уровнемеры боковой установки). Но чаще используется схема с несколькими герконами и поплавком с магнитами.

Вибрационные датчики уровня

Вибрационный датчик уровня жидкости является высоконадежным устройством для проверки уровня жидких продуктов в трубе или емкости. Высокая точность позволяет применять вибрационный датчик уровня жидкости в продуктах плотностью не менее 10кг/м³.

Принцип работы датчика достаточно прост. Пьезоэлемент генерирует колебания вибрирующей вилки (или штыря) на установленной резонансной частоте. При погружении вилки в жидкость частота колебаний снижается. С помощью встроенной электроники изменение частоты преобразуется в сигнал переключения, передающийся на выключатель.

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:

Ультразвуковые датчики уровня серии dB

Датчики уровня жидкости в резервуаре ультразвуковые

Ультразвуковые датчики уровня компании Pulsar серии dB обеспечивают достоверное измерение уровня, объема, расхода в открытом канале и позволяют осуществлять дифференциальное измерение как жидкостей, так и твердых веществ.

Ультразвуковые датчики серии dB отличаются малой потребляемой мощностью, подключаются к источнику питания с помощью стандартных соединительных кабелей, но при этом обладают сверхвысокой акустической мощностью, что позволяет получать исключительно точные результаты в самых разных областях применения.

Датчик уровняdB3
Диапазон измерений 125 мм – 3 м125 кГц, диаметр поверхности 19 мм, угол луча < 10°Доступные варианты: Стандартный | Резьба в передней части | ПВДФ с резьбой в передней части | Защитный кожух от агрессивных сред и затопления | Все из перечисленного
Датчик уровняdB6
Диапазон измерений 300 мм – 6 м75 кГц, диаметр поверхности 30 мм, угол луча < 10°Доступные варианты: Стандартный | ПВДФ | Резьба в передней части | ПВДФ с резьбой в передней части | Защитный кожух от агрессивных сред | С фланцами DIN/ANSI | С фланцами для санитарно-технических систем | Все из перечисленного
Датчик уровняdBS6
Диапазон измерений 200 мм – 6 м50 кГц, диаметр поверхности 45 мм, угол луча < 10°Доступные варианты: Стандартный | ПВДФ | Резьба в передней части | ПВДФ с резьбой в передней части | Защитный кожух от агрессивных сред и затопления | С фланцами DIN/ANSI | Накладка из пеноматериала | С фланцами для санитарно-технических систем | Все из перечисленного
Датчик уровняdB10
Диапазон измерений 300 мм – 10 м50 кГц, диаметр поверхности 45 мм, угол луча < 10°Доступные варианты: Стандартный | ПВДФ | Резьба в передней части | ПВДФ с резьбой в передней части | Защитный кожух от агрессивных сред и затопления | С фланцами DIN/ANSI | Накладка из пеноматериала | С фланцами для санитарно-технических систем | Все из перечисленного
Датчик уровняdB15
Диапазон измерений 500 мм – 15 м41 кГц, диаметр поверхности 60 мм, угол луча < 8°Доступные варианты: Стандартный | Защитный кожух от агрессивных сред и затопления | С фланцами DIN/ANSI | Накладка из пеноматериала | Все из перечисленного
Датчик уровняdB25
Диапазон измерений 600 мм – 25 м30 кГц, диаметр поверхности 78 мм, угол луча < 6°Доступные варианты: Стандартный | Защитный кожух от агрессивных сред и затопления | Накладка из пеноматериала | Все из перечисленного
Датчик уровняdB40
Диапазон измерений 1,2 м – 40 м20 кГц, диаметр поверхности 160 мм, угол луча < 5°Доступные варианты: Стандартный | Накладка из пеноматериала | Все из перечисленного
Датчик уровняdB50
Диапазон измерений 2 м – 50 м20 кГц, диаметр поверхности 160 мм, угол луча < 5°Доступные варианты: Стандартный | Накладка из пеноматериалаМожет использоваться только с модифицированным контроллером Ultra 3 или Ultra 5

Параметры вариантов исполнений датчиков уровня:

ПВДФ
Накладка из ПВДФ материала применяется там, где присутствуют химические вещества
Резьба в передней части
Доступно в стандартных или ПВДФ вариантах. Версии с резьбой на передней части датчика позволяют легко монтировать его – резьба BSP / NPT 1,5 или 2 дюйма
Защитный кожух от агрессивных сред и затопления
Во время производства может быть установлен экран для поддержания чистоты и сухости поверхности датчика в условиях риска его погружения в воду. В этой ситуации датчик продолжает показывать высокий уровень сигнала. Когда уровень опускается ниже экрана, контроллер может возобновить работу с чистой поверхностью датчика.
С фланцами DIN/ANSI
Доступны с фланцами DIN или ANSI – все с политетрафторэтиленовым покрытием на стороне (ПТФЭ), контактирующей со средой. Доступны различные размеры фланцев. Максимальное давление на фланцах резервуара составляет 0,5 бар. Датчики уровня сочетают в себе эксплуатационные характеристики вариантов в стандартном исполнении, но дополнительно дают возможность фронтального резьбового крепления к резьбовым соплам или фланцевым вводам резервуара. ПТФЭ является химически стойким материалом.
Накладка из пеноматериала
Датчик уровня с накладкой из пеноматериала обеспечивает более высокую выходную акустическую мощность в сухих и пыльных условиях. Такая более высокая акустическая мощность увеличивает силу возвратного эхосигнала в сухих помещениях.
С фланцами для санитарно-технических систем
Фланец для санитарно-технических систем включает накладку из ПВДФ уплотнения для гигиенических применений и 3″ фланец, который позволяет использовать арматуру Tri-Clamp на резервуарах или емкостях.

Преимущества

  • Класс защиты IP68 (водонепроницаемый) / NEMA 6P
  • Стандартный 2- или 3-жильный экранированный кабель с удлинением до 1000 м
  • Остронаправленный луч
  • Акустический выходной сигнал высокой мощности
  • Встроенная температурная компенсация
  • Керамический элемент из цирконата титаната свинца
  • Варианты исполнения с покрытием ПВДФ, ПТФЭ для защиты от агрессивных сред, а также с кронштейном наведения на измеряемую среду
  • Запатентованный алгоритм обработки эхо-сигналов DATEM (цифровое адаптивное отслеживание движения эхо-сигнала)
  • Стандарт взрывобезопасности ATEX zone 1/FM (опция)
  • Соответствуют требованиям стандарта ATEX для применения в зонах 1 и 2
  • Искробезопасное исполнение для зоны 0 по стандарту ATEX
  • Сертификация FM/FMC
  • Запатентованная методика

Выбрать необходимую комплектацию можно во вкладке “Комплектация“.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ
МодельРазмеры, ммДиаметр излучателя, ммМасса, кгДиапазон измерений, мЧастота, кГцУгол пучка
dB378 Д x 115 В191,10,125 – 3125

Ультразвуковые уровнемеры: работают там, где не могут другие

Датчики уровня жидкости в резервуаре ультразвуковые

Далеко не все вещества безобидны для контактирующих с ними измерительных приборов. И далеко не каждый резервуар удобен для установки этих приборов внутри. Во множестве случаев стоит отдать предпочтение бесконтактным устройствам. Поговорим об одной из популярных их разновидностей —ультразвуковых датчиках уровня.

Принцип работы

Ультразвуковые уровнемеры — интеллектуальные приборы для измерения уровня жидких или сыпучих материалов без соприкосновения со средой. Принцип измерений схож с работой эхолота.

Сенсор прибора, установленного, как правило, вверху емкости, посылает импульс к поверхности рабочей среды, а затем считывает отраженный сигнал.

На основании данных о скорости сигнала и затраченного времени рассчитывается пройденное расстояние, а затем определяется значение уровня по формуле L=H-D (где L – уровень, H – расстояние от дна емкости до сенсорной мембраны уровнемера, D – расстояние, пройденное сигналом).

При этом интеллектуальный прибор компенсирует изменение скорости звука из-за изменений температуры с помощью встроенного температурного сенсора. Как производные могут быть рассчитаны значения расхода. Кроме того, прибор может включать сигнализатор, уведомляющий о неполадках посредством GPS, GSM и SMS.

Области применения

Работа без прямого контакта с измеряемым продуктом определяет возможность применения “ультразвуков” там, где приборы другого типа не справляются. Одна из самых распространенных задач — измерение уровня и объема жидких веществ, а также гранул или порошков на химических производствах.

Ультразвуковой уровнемер незаменим на КНС и очистных, опреснительных сооружениях.

Приборы этого типа широко применяются в нефтепереработке, агропромышленном комплексе и пищевой промышленности, фармацевтике, производстве строительных материалов, а также для контроля уровня в передвижных емкостях транспортных составов.

Уровнемеры ультразвукового типа не подходят разве что для измерений в вакууме, а также для работы с пенящимися жидкостями или веществами, образующими газовую подушку (емкости с азотной кислотой).

Преимущества ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые датчики уровня обладают рядом достоинств. В первую очередь, это проведение измерений без контакта с измеряемым продуктом. А значит к приборам не предъявляется особых требований по прочности или износостойкости. При этом ультразвуковые уровнемеры отличаются высокой точностью сигнала и предоставляют надежные данные независимо от свойств продукта, могут работать автономно.

На результаты измерений ультразвуковыми уровнемерами не влияют ни плотность среды, ни ее физико-химические свойства. Этот тип приборов подходит для работы с вязкими, агрессивными, сильно загрязненными средами. К тому же ультразвуковые приборы отличаются компактными габаритами и доступной стоимостью по сравнению с другими бесконтактными устройствами.

Недостатки и их компенсация

Излучаемый ультразвуковыми приборами сигнал движется по конусной траектории.

Поэтому он в значительной степени рассеивается, что приводит к появлению множества паразитных отражений (например, от стенок и наслоений на них, конструктивных элементов емкости, арматуры и т.п.).

Чтобы минимизировать рассеивание, нужно правильно выбирать место расположения прибора и правильно осуществлять монтаж. Если же рабочая емкость высокая и узкая, лучше остановить свой выбор на гидростатических или радарных уровнемерах.

Из-за сравнительно малой скорости ультразвука возникают довольно большие “слепые зоны” — это расстояния от датчика до среды, где излучаемый и отраженный сигнал накладываются друг на друга. Границы “слепой зоны” минимальны в датчиках с двумя головками (исполнение с отдельным излучателем и приемником ультразвука).

Ультразвуковые приборы не подходят для работы в вакууме и резервуарах под давлением. Так как корректно функционируют только при нормальном атмосферном давлении.

Несмотря на то, что приборы данного типа работают с сильнозагрязненными средами, присутствие большого количества пыли или сильный ветер могут снизить точность показаний.

Кроме того, на сигнал влияют сильные испарения или пена, искажают его и очень мелкодисперсные или пористые гранулированные продукты. Во многих случаях нивелировать проблему можно путем подбора оптимальной частоты ультразвуковых волн.

В остальных же стоит использовать уровнемеры контактного типа или микроволновые радарные.

Ультразвуковые уровнемеры МПУ-УР

Компания “Полтраф СНГ” предлагает ассортимент ультразвуковых уровнемеров отечественного производителя “Мераприбор”. Это экономичные приборы для широкого спектра задач. Все устройства внесены в государственный реестр средств измерений.

Датчик уровня МПУ-УР-01.005 — наиболее бюджетное решение для простых условий. Прибор без дисплея измеряет уровень как в резервуарах-хранилищах, так и открытых емкостях и бассейнах. Чувствительный элемент из PTFE делает уровнемер идеальным для использования в агрессивных средах. Датчик уровня МПУ-УР-01.

006/07 — компактный двухпроводной уровнемер с большим удобным дисплеем. Подходит для применения в химической, нефтяной промышленности, металлургии. Воздухонепроницаемый и щелочеупорный металлический корпус обеспечивает работу прибора в самых неблагоприятных условиях.

Прибор отличает большая устойчивость к помехам и легкий монтаж.

Датчик уровня МПУ-УР-01.008 — ультразвуковой уровнемер в алюминиевом корпусе с дисплеем. Подходит для простых условий применения, устойчив к воздействию агрессивных сред. Надежно измеряет независимо от свойств продукта.

Ультразвуковые датчики уровня – особенности применения

Датчики уровня жидкости в резервуаре ультразвуковые
Ультразвук – это звуковые колебания, не воспринимаемые человеческим слухом, частотой выше 20 000 Гц.С развитием технологий явление ультразвука нашло широкое применение в современной жизни: в промышленности, медицине, охранной деятельности.

Так, например, при измерении уровня вещества также используется принцип распространения/отражения ультразвуковых волн.

Ультразвук часто используется в системах автоматики производственных процессов пищевой, нефтегазовой, металлургической, энергетической, химической промышленности, благодаря бесконтактному измерению уровня материала. Ультразвуковые датчики значительно дешевле других приборов бесконтактного типа.

Принцип работы ультразвуковых датчиков уровня

Принцип работы УЗ-датчиков уровня основан на излучении звуковой волны в ультразвуковом диапазоне. Волна выходит из излучателя, отражается от поверхности вещества и возвращается в приемник.

В расчёте уровня вещества (сыпучие материалы, жидкость) является основополагающим время полета акустической волны.

Ультразвуковой прибор рассчитывает расстояние до вещества на основании измерения времени от передачи до приема сигнала и скорости звука в среде.

Как и все датчики, измеряющие уровень продукта, ультразвуковые подразделяются на два типа – уровнемеры и сигнализаторы.

Различие двух типов состоит в том, что уровнемер выдает на выходе аналоговый сигнал, а сигнализатор – дискретный сигнал. Уровнемеры предназначены для постоянного отслеживания уровня жидких или сыпучих материалов, измерения их объема и веса.

Сигнализаторы используются для контроля предельных значений уровня вещества в одной или нескольких заданных точках.

Применение ультразвуковых датчиков уровня

Ультразвуковые датчики уровня применимы как для жидких, так и для твёрдых (сыпучих) сред с определенными ограничениями, о которых мы поговорим ниже.

Эти устройства применимы для решения задач измерения/контроля уровня, а также определения сопутствующих величин (расход, объем, температура).

Бесконтактный метод измерения позволяет работать с агрессивными средами (нефтепродукты, кислоты, щелочи). УЗ-датчики уровня применяются в открытых и закрытых резервуарах.

Таким образом, ультразвуковые уровнемеры и сигнализаторы обладают целым рядом преимуществ:

  • низкая цена в сравнении с другими типами бесконтактных датчиков;
  • бесконтактный способ измерения (возможность работать с агрессивными и вязкими средами);
  • надежность измерения независимо от свойств продукта: химических, физических;
  • у некоторых моделей есть возможность автономной работы;
  • небольшие габариты;
  • многозадачность прибора (определение сопутствующих величин, удаленное информирование GPS, SMS, сигнализация).

Несмотря на это, существуют факторы, которые ограничивают их применение.

Давайте более подробно поговорим об особенностях применения УЗ-датчиков.

Нужно помнить, что чем выше частота УЗ-излучения, тем быстрее она затухает в воздушном пространстве. Поэтому приборы с высокочастотным излучением не могут обеспечивать большие расстояния измерения уровня.

Частота излучения сильно зависит от размера самого чувствительного элемента. Чем выше частота, тем меньше элемент.

Следовательно, миниатюрные или малогабаритные ультразвуковые датчики имеют ограниченное применение, так как у них снижена дальность обнаружения уровня.

Другим параметром, который влияет на дальность обнаружения уровня, является температура окружающей среды. При высоких температурах усиливается затухание УЗ-излучения.

Поэтому производители вносят в конструкцию датчиков обязательную температурную компенсацию, то есть с помощью запрограммированного микропроцессора датчик корректирует результаты измерения в зависимости от изменения температуры окружающей среды.

Очистка сточных вод

Влажность также влияет на дальность распространения акустической волны. Данный параметр вносит ограничения по применению УЗ-датчиков для контроля уровня жидкости, которая имеет сильное испарение. Наличие пара сказывается на качестве измерения, в некоторых случаях делает его в принципе невозможным.

Также нужно учитывать такой параметр окружающей среды, как давление. Чем больше избыточное давление, тем сложнее ультразвуку преодолевать воздушное пространство. Следовательно, процесс измерения уровня жидкости в резервуаре с помощью ультразвукового датчика, которая находится под избыточным давлением, становится затруднительным.

При вычислении уровня сыпучих материалов, пыль, присутствующая в воздухе, сильно затрудняет процесс измерения. При достаточно высоком уровне запыленности ультразвуковая волна может постоянно отражаться от пылевого облака, что сделает процесс измерения уровня невозможным.

Использование ультразвуковых датчиков для измерения уровня сыпучих материалов ограничено, потому что неровная поверхность сыпучих веществ, постоянная запыленность резервуара, большой диапазон измерений влияют на точность данных ультразвуковых приборов. Для измерения уровня сыпучих веществ лучше использовать волноводные преобразователи уровня или радарные уровнемеры сыпучих материалов.

Не стоит забывать про диапазон излучения. Чем датчик более низкочастотный, тем меньше проблем он имеет с затуханием излучения.

Необходимо принять во внимание особенности распространения ультразвуковых волн, связанных с чувствительным элементом. Это главный элемент датчика. От того, как качественно акустические волны переходят в воздух, определяется точность измерений.

EchoTREK Ex для контроля уровня биотоплива в подземных резервуарах

Выпадение росы, скопление конденсата на чувствительном элементе сказывается на работе ультразвукового датчика. Если поверхность чувствительного элемента покрыта на 100%, то работа прибора невозможна.

Поэтому даже при слабых испарениях, которые не являются большой помехой для ведения измерений, чувствительный элемент устройства, находящийся в воздухе, из-за разницы температур покрывается конденсатом.

Следовательно, измерения становятся невозможными.

Периодически производители анонсируют УЗ-датчики со специальной конструкцией: чувствительный элемент расположен вертикально, что уменьшает вероятность накоплений конденсата на самом сенсоре.

Излучение распространяется вертикально за счет акустического отражающего экрана.

Такие приборы не пользуются популярностью у потребителей, так как они не решают проблему со скоплением конденсата на чувствительном элементе датчика на 100%, а стоимость их довольно высока.

Рекомендации при выборе ультразвуковых датчиков уровня

Наиболее правильно и целесообразно применять ультразвуковые датчики уровня там, где условия близки к идеальным.

Так, УЗ-датчики часто применяются на очистных сооружениях, сточных водах. Так как прибор работает бесконтактно, на уровнемере не образуются отложения. Следовательно, ложные срабатывания из-за свойств измеряемой среды отсутствуют.

EchoTREK на заводе по переработке известняка

Применение ультразвукового датчика при измерении уровня зерна целесообразно при хранении и не частой загрузке/отгрузке, когда пылеобразование не постоянное.

Измерение уровня сыпучих продуктов с помощью ультразвука оправдано в небольших емкостях и открытых контейнерах. При высоком пылеобразовании лучше обратить внимание на другой тип измерения сыпучих материалов, например, радарный.

Наличие мешалок также может повлиять на измерения уровня вещества. При движении лопасти, когда уровень находится на середине, датчик может сработать на лопасть (ложное срабатывание). В большинстве ультразвуковых датчиков заложены специальные программные алгоритмы, которые позволяют отслеживать/игнорировать помехи в виде случайных сигналов.

Пенообразование – серьезный ограничитель использования УЗ-датчика для определения уровня. Интенсивное пенообразование препятствует отражению ультразвуковых волн из-за высокой пористости среды. Большая часть энергии волны затухает во внутренних полостях вещества. Поэтому ультразвуковые датчики уровня не применяются в работе с такими веществами как молоко, пиво, газировка.

Для автоматизации системы отслеживания уровня рекомендуем обратить внимание на ультразвуковой уровнемер EchoTREK.

Датчик применяется для обнаружения уровня как сыпучих веществ, так и жидкостей, снабжен встроенным блоком индикации.

EchoTREK для жидкостей

  • Диапазон измерения: 0,2…25 метров
  • Ширина диаграммы излучения: 5°…7°
  • Температура среды: -30…+90°С
  • Точность: ±0,2% от измеряемого материала
  • Выход: 4–20 мА + HART, макс. 600 Ом,
    реле (SPDT, 30В DC, 1A DС)

EchoTREK для сыпучих материалов

  • Диапазон измерения: 0,5…60 метров
  • Ширина диаграммы излучения: 5°
  • Температура среды: -30…+75°С
  • Точность: ±0,2% от измеряемого материала
  • Выход: 4–20 мА + HART, макс. 600 Ом,
    реле (SPDT, 30В DC, 1A DС)

Подведем итог

В настоящее время рынок автоматики наполнен разнообразием моделей и типов ультразвуковых датчиков, которые имеют различную конструкцию и работают в разных частотах. При выборе подходящего датчика важно определиться с назначением, особенностями его применения.

Таким образом, учитывая бесконтактный принцип работы, точность измерения, компактность, надежную конструкцию (не имеет подвижных частей, не нуждается в частом обслуживании) ультразвуковые датчики нашли применение практически во всех сферах автоматизации.

Применение ультразвуковых датчиков уровня – это экономически выгодное решение для простых условий эксплуатации, где влияние негативных факторов окружающей среды на точность измерения минимально.

Чтобы не ошибиться с выбором модели ультразвукового датчика уровня, обратитесь за консультацией к нашим техническим специалистам.
Инженеры ООО «РусАвтоматизация» помогут подобрать устройство, которое будет соответствовать вашим требованиям.

Оригинал статьи –на нашем сайте

Оставляйте комментарии.

Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые публикации.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.