Säiliön nestetasoanturit mahdollistavat sekä täytetyn nesteen määrän nykyisen mittauksen että sen raja-arvojen saavuttamisen raportoinnin. Tällaiset laitteet koostuvat herkästä anturista, joka reagoi tiettyihin fyysisiin parametreihin, sekä mittaus-, ohjaus- ja näyttöpiireistä. Sovelluksesta riippuen käytetään laitteita, jotka eroavat toimintaperiaatteeltaan.
Artikkelissa esitetyt tiedot auttavat sinua oppimaan erityyppisten antureiden toimintaperiaatteista ja niiden käyttöalueista. Niiden eduista ja haitoista tehdään lyhyt katsaus, ja tärkeimmät markkinoilla osoittautuneet valmistajat ilmoitetaan.
Laitteiden luokitus
Säiliön nestetasoanturit voivat olla tasomittareita tai merkinantolaitteita. Ensimmäiset niistä on suunniteltu nestetason jatkuvaan mittaamiseen nykyhetkellä.aika. He käyttävät antureita, jotka toimivat eri fysikaalisilla periaatteilla. Niistä tulevien signaalien jatkokäsittely suoritetaan analogisilla tai digitaalisilla elektronisilla piireillä, jotka ovat osa tasomittareita. Saadut ilmaisimet näkyvät näytön elementeissä.
Signaalilaitteet varoittavat säiliön nestepinnan tietyn arvon saavuttamisesta, joka on esiasetettu asetuselementeillä. Heidän toinen niminsä on säiliössä olevat vesitasoanturit katkaisemaan sen lisäsyöttö. Niiden lähtösignaali on diskreetti. Varoitus voidaan antaa valo- tai äänihälytyksenä. Tässä tapauksessa täyttö- tai tyhjennysjärjestelmän toiminta estyy automaattisesti.
Tasonmittausmenetelmät
Säiliössä mitattavan nesteen ominaisuuksista riippuen käytetään seuraavia mittausmenetelmiä:
- kosketin, jossa säiliössä tai sen osassa oleva nestetason anturi on suoraan vuorovaikutuksessa mitattavan väliaineen kanssa;
- kontaktiton, välttäen anturin suoran vuorovaikutuksen nesteen kanssa (sen aggressiivisten ominaisuuksien tai korkean viskositeetin vuoksi).
Kontaktilaitteet sijaitsevat säiliössä suoraan mitattavan nesteen pinnalla (kelluke), sen syvyydessä (hydrostaattiset painemittarit) tai säiliön seinällä tietyllä korkeudella (levykondensaattorit). Kosketuksettomille mittareille (tutka, ultraääni) on tarpeen tarjota vyöhyke, jossa mitatun nesteen pinta on suoraan näkyvissä ja että se ei ole suorassa kosketuksessahäntä.
Toimintaperiaatteet
Sekä tasomittarit että merkinantolaitteet käyttävät erilaisia toimintaperiaatteita toimintojensa suorittamiseen. Seuraavat laitteet ovat yleisimmin käytössä:
- kellukeanturit nestepinnan tasolle säiliössä;
- kapasitiivinen;
- hydrostaattiset nestetason anturit;
- tutkatyyppiset laitteet;
- ultraäänianturit.
Float puolestaan voi olla mekaaninen, diskreetti ja magnetostriktiivinen. Kolme ensimmäistä anturiryhmää sisältävät kosketusmittausmenetelmää käyttäviä laitteita, kaksi muuta ovat kosketuksettomia laitteita.
Mekaaniset uimurikytkimet
Kevyt kelluke, joka on jatkuvasti säiliössä olevan nesteen pinnalla, on yhdistetty mekaanisten vipujen järjestelmällä potentiometrin keskiliittimeen, joka on vastussillan varsi. Kun säiliössä on pieni määrä nestettä, silta katsotaan tasapainoiseksi. Sen mittausdiagonaalissa ei ole jännitettä.
Säiliön täyttyessä uimuri tarkkailee nestepinnan asentoa siirtämällä potentiometrin liikkuvaa kosketinta vipujärjestelmän läpi. Potentiometrin vastuksen muuttaminen johtaa sillan tasapainotilan rikkomiseen. Sen mittausdiagonaalissa näkyvää jännitettä käyttää näyttöjärjestelmän elektroniikkapiiri. Sen analogiset tai digitaaliset lukemat vastaavat säiliössä olevan nesteen määrää tällä hetkellä.
Erilliset kellukytkimet
Diskreetti signaali piirin muodossatai reed-kytkimen koskettimien avaamista käyttää elektroninen ilmaisin- ja merkinantopiiri ilmoittamaan, että säiliön nestepinta on saavuttanut tietyn arvon. Metalliset koskettimet, jotka on valmistettu materiaalista, jonka kosketusresistanssi on alhainen suljettuna, asetetaan onttoon eristettyyn lasikupuun.
Säiliön vesitasoanturi erillisellä lähdöllä sisältää ohjaimen onton putken muodossa, johon säiliöstä ei pääse nestettä. Yhden tai useamman kielireleen koskettimet on kiinnitetty ohjaimen sisään. Niiden sijainti riippuu tapauksesta, jossa on tarpeen saada hälytys, kun nestepinta saavuttaa asetetun arvon.
Anturin uimuri, johon on rakennettu pieni kestomagneetti, liikkuu ohjainta pitkin, kun nestepinta säiliössä muuttuu. Kosketinryhmän toiminta tapahtuu sillä hetkellä, kun se tulee kellukkeen kestomagneetin magneettikenttään. Reed-kytkimen säiliön vesitasoanturin koskettimiin kytkettyjen johtimien kautta tuleva signaali menee hälytyspiiriin.
Magnetostriktiiviset float-anturit
Tämän tyyppiset anturit antavat jatkuvan signaalin säiliössä olevan nesteen määrän mukaan. Pääelementti, kuten edellisessä tapauksessa, on kelluke, jonka sisällä on kestomagneetti, joka ottaa paikkansa nesteen pinnalla ja liikkuu pystytasossa ohjainta pitkin.
Ohjaimen sisäontelo, joka on eristetty nesteestä, on varattu a altoputkeen. Se on valmistettu magnetostriktiivisesta materiaalistamateriaalia. Elementin alaosassa on virtapulssien lähde, jotka etenevät sitä pitkin.
Kun säteilevä pulssi saavuttaa kellukkeen sijainnin magneetin kanssa, kaksi magneettikenttää ovat vuorovaikutuksessa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena syntyy mekaanisia värähtelyjä, jotka etenevät takaisin a altoputkea pitkin.
Pulssigeneraattorin viereen on kiinnitetty pietsosähköinen elementti, joka sieppaa mekaanisia tärinöitä. Ulkoinen elektroniikkapiiri analysoi lähetettyjen ja vastaanotettujen pulssien välisen aikaviiveen ja laskee etäisyyden kellukkeeseen, joka on jatkuvasti nesteen pinnalla. Ilmaisinpiiri ilmoittaa jatkuvasti säiliön nestetason.
Kapasitiiviset anturit
Tällaisten antureiden toiminta perustuu kondensaattorin ominaisuuksiin muuttaa sähköistä kapasitanssiaan, kun sen levyjen välisen tilan täyttävän materiaalin dielektrisyysvakio muuttuu. Käytetään koaksiaalikondensaattoreita, jotka ovat koaksiaalisia onttoja metallisylintereitä, joiden halkaisija on erilainen.
Jälkimmäiset ovat kondensaattorilevyjä, joiden väliin neste pääsee vapaasti tunkeutumaan. Ilman ja nestemäisen väliaineen dielektrisyysvakioilla on erilaiset arvot. Säiliön täyttäminen muuttaa koaksiaalikondensaattorin kokonaisdielektrisyysvakion arvoa ja vastaavasti sen sähköistä kapasitanssia.
Värähtelypiirin taajuus, tuumaapiiri, johon kondensaattori on kytketty, muuttuu suhteessa sen kapasitanssin muutokseen. Elektroninen taajuus-/jännitemuunnin tarkkailee tätä muutosta ja näyttää arvon, joka on verrannollinen säiliön täyttöasteeseen.
Hydrostaattiset anturit
Toinen nimi tällaiselle laitteelle on ilmaisin tai paineanturi. Ne voivat olla kiinteitä, kiinnitettynä nesteellä täytetyn säiliön pohjaan tai kannettavia. Jälkimmäisessä tapauksessa paineanturit on varustettu huomattavan pitkällä kaapelilla. Tämä mahdollistaa niiden käytön erikokoisten geometristen säiliöiden kanssa.
Hydrostaattisen anturin herkkä elementti on kalvo, joka havaitsee yläpuolellaan olevan nestepatsaan paineen. Sen säätö tehdään siten, että ilmanpaine ei johda kalvon muodonmuutokseen. Mittauspisteen paineella voidaan määrittää nestepatsaan korkeus tai säiliön täyttöaste.
Kalvan muodonmuutoksen määrä muunnetaan sähköiseksi suhteelliseksi arvoksi, jota käytetään sitten säiliön nestetason näyttämiseen. Korjauksia sovelletaan, jotka ottavat huomioon mitatun väliaineen tiheyden ja painovoiman kiihtyvyyden mittauspisteessä.
Tutkatyyppiset anturit
Säiliön nestepinnan tasoanturi käyttää kosketuksetonta mittausmenetelmää, joka perustuu tämän väliaineen ominaisuuksiin minkä tahansa tiheyden mukaanja viskositeetti heijastamaan sähköistä signaalia. Mitatun nestepinnan yläpuolella sijaitsevan tutkan lähettämän signaalin taajuus muuttuu lineaarisen lain mukaan.
Pinnasta heijastuneena se saapuu vastaanottavaan laitteeseen viiveellä, joka määräytyy kuljetun reitin pituuden mukaan. Siten näiden kahden signaalin taajuuksien välillä on ero. Taajuussiirtymän suuruuden perusteella paikantimen analysointilaite määrittää signaalin kulkeman reitin tai heijastavan nesteen tason suhteessa tutkan sijaintiin.
Ultraäänitason anturit
Tällaisten antureiden mittauskaavio vastaa artikkelin edellisessä osassa käsiteltyä mittauskaaviota. Paikannusmittausmenetelmää sovelletaan ultraäänen aallonpituusalueella.
Vastaanotetut tiedot määrää lähetetyn lähettimen ja vastaanottimen vastaanottamien signaalien välisen aikaeron. Käyttämällä tietoja ultraäänen etenemisnopeudesta nesteen pinnan yläpuolella olevassa tilassa, analysointilaite määrittää signaalin kulkeman matkan tai nesteen tason säiliössä.
Lyhyt katsaus valmistajiin
Säiliön "ARIES" nestetason anturien avulla voit tehdä tarvittavat mittaukset korkealla tasolla. Heidän tuotteidensa mainontaa löytyy monilta ulkomaisista sivustoista.
Ansaitsee huomion kotimaisen kehittäjän ja valmistajan L-CARDin tuotteisiin, jotka sisältyvät v altion mittauslaiterekisteriin. Alta Group, joka on ollut Venäjän markkinoilla yli 10 vuottaansaittua positiivista palautetta.
Johtopäätös
Säiliön nestetason anturit tulee valita niiden käyttöolosuhteiden, nesteiden ominaisuuksien ja vaadittujen mittaustarkkuuden indikaattoreiden perusteella. Tarkimmat lukemat saadaan käyttämällä tutkatyyppisiä antureita, magnetostriktiivisia mittareita.
On muistettava, että absoluuttinen tarkkuus vaatii korkeampia materiaalikustannuksia. Float-anturit ja merkinantolaitteet ovat yksinkertaisimpia laitteita, mutta niiden käyttöä rajoittavat nesteen vaahtoutumisesta, sen viskositeetista ja väliaineen aggressiivisuudesta johtuvat tärinäolosuhteet.
Hinta/laatusuhteen perusteella optimaalinen ratkaisu on hydrostaattisten ja kapasitiivisten antureiden käyttö mitatun nesteen ominaisuuksille asetettujen rajoitusten mukaisesti.
