Vloeistofniveausensoren in de tank stellen u in staat om zowel de huidige meting van de hoeveelheid gevulde vloeistof uit te voeren als het bereiken van de grenswaarden te melden. Dergelijke apparaten bestaan uit een gevoelige sensor die reageert op bepaalde fysieke parameters, en meet-, regel- en indicatiecircuits. Afhankelijk van de toepassing worden apparaten gebruikt die verschillen in het principe van hun werking.
De informatie in het artikel helpt u meer te weten te komen over de werkingsprincipes van verschillende soorten sensoren en hun toepassingsgebieden. Een kort overzicht van hun voor- en nadelen zal worden uitgevoerd, de belangrijkste fabrikanten die zich op de markt hebben bewezen, zullen worden aangegeven.
Classificatie van apparaten
Vloeistofniveausensoren in de tank kunnen niveaumeters of signaalgevers zijn. De eerste zijn ontworpen voor continue meting van het vloeistofniveau op het huidige moment.tijd. Ze gebruiken sensoren die op verschillende natuurkundige principes werken. Verdere verwerking van de signalen die daaruit komen, wordt uitgevoerd door analoge of digitale elektronische circuits die deel uitmaken van de niveaumeters. De verkregen indicatoren worden weergegeven op de display-elementen.
Signaalinrichtingen waarschuwen voor het bereiken van een bepaalde waarde van het vloeistofniveau in de tank, vooraf ingesteld door de instelelementen. Hun andere naam is waterniveausensoren in de tank om de verdere toevoer uit te schakelen. Hun uitgangssignaal is discreet. De waarschuwing kan worden gegeven in de vorm van een licht- of geluidsalarm. In dit geval wordt de werking van de vul- of aftapsystemen automatisch geblokkeerd.
Methoden van niveaumeting
Afhankelijk van de eigenschappen van de te meten vloeistof in de tank, worden de volgende meetmethoden gebruikt:
- contact, waarbij de vloeistofniveausensor in de tank of een deel daarvan direct interageert met het gemeten medium;
- contactloos, directe interactie van de sensor met de vloeistof wordt vermeden (vanwege zijn agressieve eigenschappen of hoge viscositeit).
Contactapparaten bevinden zich in de tank direct op het oppervlak van de gemeten vloeistof (drijft), in de diepte (hydrostatische manometers) of op de tankwand op een bepaalde hoogte (plaatcondensatoren). Voor contactloze meters (radar, ultrasoon) is het noodzakelijk om een zone te voorzien van direct zicht op het oppervlak van de gemeten vloeistof en de afwezigheid van direct contact methaar.
Werkingsprincipes
Zowel niveaumeters als signaalinrichtingen gebruiken verschillende werkingsprincipes om hun functies uit te voeren. De volgende soorten apparaten worden het meest gebruikt:
- vlottersensoren voor vloeistofniveau in de tank;
- capacitief;
- hydrostatische vloeistofniveausensoren;
- radartype apparaten;
- ultrasone sensoren.
Float kan op zijn beurt mechanisch, discreet en magnetostrictief zijn. De eerste drie groepen sensoren omvatten apparaten die de contactmeetmethode gebruiken, de andere twee zijn contactloze apparaten.
Mechanische vlotterschakelaars
Een lichte vlotter, constant op het oppervlak van de vloeistof in de tank, is verbonden door een systeem van mechanische hefbomen met de middelste aansluiting van de potentiometer, de arm van de weerstandsbrug. Met een minimale hoeveelheid vloeistof in de tank, wordt de brug als gebalanceerd beschouwd. Er staat geen spanning in de meetdiagonaal.
Terwijl de tank zich vult, bewaakt de vlotter de positie van het vloeistofniveau door het bewegende contact van de potentiometer door het hefboomsysteem te bewegen. Het veranderen van de weerstand van de potentiometer leidt tot een schending van de gebalanceerde toestand van de brug. De spanning die in de meetdiagonaal verschijnt, wordt gebruikt door het elektronische circuit van het weergavesysteem. De analoge of digitale aflezingen komen overeen met de hoeveelheid vloeistof in de tank op het huidige moment.
Discrete vlotterschakelaars
Discreet signaal in de vorm van een circuitof het openen van de contacten van de reed-schakelaar wordt gebruikt door het elektronische indicatie- en signaleringscircuit om te melden dat het vloeistofniveau in de tank een bepaalde waarde heeft bereikt. De metalen contacten, die zijn gemaakt van een materiaal met een lage contactweerstand wanneer ze gesloten zijn, worden in een holle geïsoleerde glazen bol geplaatst.
De waterniveausensor in de tank met een discrete uitgang bevat een geleider in de vorm van een holle buis waarin vloeistof uit de tank niet binnendringt. De contacten van een of meer reed-relais zijn bevestigd in de geleider. Hun locatie hangt af van het geval waarin het nodig is om een alarm te ontvangen wanneer het vloeistofniveau de ingestelde waarde bereikt.
De vlotter van de sensor met een kleine permanente magneet erin ingebouwd, beweegt langs de geleider wanneer het vloeistofniveau in de tank verandert. De werking van de contactgroep vindt plaats op het moment dat deze in het magnetische veld van de permanente magneet van de vlotter komt. Het signaal via de draden die zijn aangesloten op de contacten van de waterniveausensor in de reed-schakelaartank gaat naar het alarmcircuit.
Magnetostrictieve vlottersensoren
Sensoren van dit type geven een constant signaal afhankelijk van het vloeistofniveau in de tank. Het belangrijkste element, zoals in het vorige geval, is een vlotter met een permanente magneet erin, die zijn positie inneemt op het oppervlak van de vloeistof en in een verticaal vlak langs de geleider beweegt.
De binnenste holte van de geleider, geïsoleerd van de vloeistof, wordt ingenomen door een golfgeleider. Het is gemaakt van magnetostrictiefmateriaal. Aan de onderkant van het element bevindt zich een bron van stroompulsen die zich erlangs voortplanten.
Wanneer de uitgestraalde puls de locatie van de vlotter met de magneet bereikt, werken twee magnetische velden samen. Het resultaat van deze interactie is het optreden van mechanische trillingen die zich langs de golfgeleider voortplanten.
Een piëzo-elektrisch element is bevestigd naast de pulsgenerator, die mechanische trillingen opvangt. Een externe elektronische schakeling analyseert de tijdsvertraging tussen de uitgezonden en ontvangen pulsen en berekent de afstand tot de vlotter, die zich constant aan het oppervlak van de vloeistof bevindt. Het indicatiecircuit meldt constant het vloeistofniveau in de tank.
Capacitieve sensoren
De werking van sensoren van dit type is gebaseerd op de eigenschappen van een condensator om zijn elektrische capaciteit te veranderen wanneer de diëlektrische constante van het materiaal dat de ruimte tussen de platen vult, verandert. Er worden coaxiale condensatoren gebruikt, een paar coaxiale holle metalen cilinders met verschillende diameters.
De laatste zijn condensatorplaten waartussen vloeistof vrij kan binnendringen. De diëlektrische constanten van lucht en vloeibaar medium hebben verschillende waarden. Het vullen van de tank leidt tot een verandering in de waarde van de totale diëlektrische constante van de coaxiale condensator en, dienovereenkomstig, zijn elektrische capaciteit.
Frequentie van het oscillerende circuit, inhet circuit waarvan de condensator is aangesloten, verandert evenredig met de verandering in zijn capaciteit. De elektronische frequentie-/spanningsomvormer bewaakt deze verandering en geeft een waarde weer die evenredig is aan de vullingsgraad van de tank.
Hydrostatische sensoren
Een andere naam voor zo'n apparaat is een detector of een druktransducer. Ze kunnen stationair zijn, op de bodem van de tank gevuld met vloeistof of draagbaar zijn. In het laatste geval zijn drukopnemers voorzien van een kabel van aanzienlijke lengte. Hierdoor kunnen ze worden gebruikt voor tanks van verschillende geometrische afmetingen.
Het gevoelige element van een hydrostatische sensor is een membraan dat de druk van een vloeistofkolom erboven waarneemt. De afstelling is zo gemaakt dat atmosferische druk niet leidt tot vervorming van het membraan. De druk op het meetpunt kan worden gebruikt om de hoogte van de vloeistofkolom of de vullingsgraad van de tank te bepalen.
De hoeveelheid membraanvervorming wordt omgezet in een elektrische proportionele waarde, die vervolgens wordt gebruikt om het vloeistofniveau in de tank weer te geven. Er worden correcties toegepast die rekening houden met de dichtheid van het gemeten medium en de zwaartekrachtversnelling op het meetpunt.
Radar type sensoren
De tankvloeistofniveausensor gebruikt een contactloze meetmethode op basis van de eigenschappen van dit medium van elke dichtheiden viscositeit om het elektrische signaal weer te geven. De frequentie van het uitgezonden signaal van een radar die zich boven het oppervlak van het gemeten vloeistofniveau bevindt, verandert volgens een lineaire wet.
Gereflecteerd vanaf het oppervlak, arriveert het bij het ontvangende apparaat met een vertraging die wordt bepaald door de lengte van het afgelegde pad. Er is dus een verschil tussen de frequenties van de twee signalen. Aan de hand van de grootte van de frequentieverschuiving bepa alt het analyseapparaat van de plaatsbepaler het pad dat het signaal aflegt of het niveau van de reflecterende vloeistof ten opzichte van de locatie van de radar.
Ultrasone niveausensoren
Het meetschema dat voor sensoren van dit type wordt gebruikt, komt overeen met het schema dat in het vorige gedeelte van het artikel is besproken. De locatiemeetmethode wordt toegepast in het ultrasone golflengtebereik.
De ontvangen gegevens bepalen het tijdsverschil tussen de uitgezonden zender en de signalen die door de ontvanger worden ontvangen. Met behulp van gegevens over de voortplantingssnelheid van ultrageluid in de ruimte boven het vloeistofoppervlak, bepa alt het analyseapparaat de door het signaal afgelegde afstand of het vloeistofniveau in de tank.
Kort overzicht van fabrikanten
Vloeistofniveausensoren in de tank "ARIES" stellen u in staat om de nodige metingen op hoog niveau uit te voeren. Reclame voor hun producten is te vinden op veel buitenlandse sites.
Verdient aandacht voor de producten van de binnenlandse ontwikkelaar en fabrikant L-CARD, opgenomen in het rijksregister van meetinstrumenten. Alta Group, die al meer dan 10 jaar op de Russische markt is, heeftwelverdiende positieve feedback.
Conclusie
Vloeistofniveausensoren in de tank moeten worden geselecteerd op basis van de gebruiksomstandigheden, de eigenschappen van vloeistoffen, de vereiste indicatoren voor meetnauwkeurigheid. De meest nauwkeurige metingen kunnen worden verkregen met behulp van radarsensoren, magnetostrictieve meters.
Er moet aan worden herinnerd dat absolute nauwkeurigheid hogere materiaalkosten vereist. Vlottersensoren en signaalgevers zijn de eenvoudigste apparaten, maar hun gebruik wordt beperkt door trillingsomstandigheden als gevolg van het schuimen van de vloeistof, de viscositeit en de agressiviteit van het medium.
De optimale oplossing, gebaseerd op de prijs / kwaliteitsverhouding, is het gebruik van hydrostatische en capacitieve sensoren, met inachtneming van de beperkingen die worden opgelegd aan de eigenschappen van de gemeten vloeistof.
