Типы и виды уровнемеров

Уровнемер (датчик уровня) – устройство, предназначенное для мониторинга наполнения емкостей с жидкими или сыпучими продуктами. Могут использоваться для непрерывного контроля либо с целью получения сигнала о достижении веществом определенного уровня.

Применение уровнемеров

Уровнемеры используются для автоматизации и контроля технологического процесса. Использование приборов этого типа дает возможность мониторить расход сырья на предприятии, избежать переполнения резервуара или работы оборудования в холостом режиме из-за отсутствия сырья. Кроме того, датчики этого типа широко используются в водопроводных системах, а также в системах подачи жидкости или сыпучего продукта.

Уровнемеры могут применяться в открытых и закрытых емкостях, в условиях нормального и повышенного давления. Специализированные модификации уровнемеров могут использоваться для измерения уровня химически агрессивных и взрывоопасных веществ, а также для работы в условиях повышенной температуры, регулярных температурных перепадов и наличия насыщенных паров измеряемой жидкости.

Типы уровнемеров

Выделяются два типа устройств в зависимости от режима их работы:

• непрерывного действия – для постоянного мониторинга;
• дискретного действия – для отслеживания определенного уровня заполнения резервуара.

Также есть множество видов уровнемеров в зависимости от типа их действия: от достаточно простых поплавковых, где для определения уровня используется плавающий на поверхности жидкости поплавок, до более сложных устройств, использующих электропроводность измеряемого вещества, ультразвук или микроволновые импульсы.

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные типы:

• Визуальный датчик – один из самых простых видов датчиков. Работает по принципу сообщающихся сосудов: стеклянная трубка (указательное стекло) сообщается с контролируемой емкостью, что позволяет отслеживать изменение уровня продукта внутри резервуара на основе изменений внутри указательного стекла.
  
• Вибрационный уровнемер – относится к устройствам с дискретным режимом работы и подходит как для жидких, так и для сыпучих продуктов. Устройство напоминает камертон, которому задает вибрации пьезоэлектрический преобразователь. При погружении в измеряемое вещество частота (для жидкостей) или амплитуда (для сыпучих продуктов) колебаний изменяется. Встроенный приемник, получая информацию об этих изменениях, подает сигнал о достижении максимального/минимального уровня.
  
• Поплавковые устройства – как и вибрационные, относятся к механическим уровнемерам. На поверхность жидкости помещается поплавок, изменение положения которого отслеживается механически (через связь с противовесом) либо дистанционно (при помощи встроенного в поплавок магнита, взаимодействующего с магнитным указателем, расположенным вне резервуара).
  
• Буйковые датчики – имеют схожую с поплавковыми конструкцию, но, в отличие от поплавка, буй находится в толще жидкости. Принцип действия основан на воздействии на буй силы Архимеда (выталкивающей силы). Приборы этого типа используются для измерения жидкостей, находящихся под давлением, а также для измерения границы раздела двух жидкостей разной плотности.
  
• Емкостные уровнемеры – используются только в жидких средах и применяются для непрерывного мониторинга заполняемости резервуара. Уровень жидкости определяется путем вычисления емкости конденсатора, образованного электродом и стенками резервуара. емкость меняется при изменении уровня жидкости, что позволяет отслеживать эти изменения в режиме реального времени.
  
• Электродные датчики – используются для отслеживания достижения рабочей средой контрольных точек. Могут использоваться только с электропроводными веществами: когда такое вещество соприкасается с расположенным на нужной высоте электродом, происходит замыкание цепи. Конструкция может включать несколько электродов, настроенных на разную длину.
  
• Ультразвуковые (акустические) устройства – применяются для контроля жидких и сыпучих продуктов. Преимущество сигнализаторов этого типа – полное отсутствие контакта устройства и измеряемого вещества. Устройство работает по принципу эхолота: вверху емкости устанавливается излучатель, посылающий звуковые волны к поверхности продукта, и приемник, получающий отраженный сигнал. Расстояние до поверхности рассчитывается на основании времени, прошедшего от момента излучения до момента возвращения звуковой волны.
  
• Микроимпульсные датчики – по принципу действия схожи с акустическими. Микроволновые импульсы распространяются вдоль зонда, частично погруженного в измеряемое вещество; когда импульс достигает поверхности продукта, он частично отражается. Уровень вычисляется на основе временного промежутка между излучением и возвращением импульса. Как и акустические устройства, микроимпульсные используются для непрерывного мониторинга.
  
• Радарный уровнемер – бесконтактный датчик, также схожий с акустическим по принципу работы. Уровень рассчитывается на основе времени, затрачиваемого радиоволной на путь от антенны до поверхности вещества и обратно к приемнику. Преимущественно используются устройства, которые излучают непрерывное модулированное по частоте радиоизлучение. Таким образом обеспечивается непрерывное отслеживание заполняемости емкости.
  
• Гидростатические датчики – измеряют уровень жидкостей на основе создаваемого ими давления, которое напрямую зависит от высоты столба жидкости. Давление измеряется при помощи манометра или напоромера, который располагается в нижней части резервуара.
  

Технические характеристики уровнемеров

Одна из основных характеристик измеряющих уровень приборов – их точность и допустимая погрешность. При измерении важно учитывать особенности измеряемого вещества: на точность может повлиять наличие пены на поверхности жидкости, бурление вещества при химических реакциях, неровность поверхности сыпучих продуктов (образование горок или воронок, наличие крупных частиц).

Еще одна характеристика, которая может стать решающим фактором при выборе – это пределы измерения (максимальное и минимальное значения), а также допустимый объем резервуара. Кроме того, так как принцип работы большинства уровнемеров подразумевает контакт с измеряемым веществом, при выборе модели следует учитывать:

• устойчивость к механическим воздействиям;
• устойчивость к вибрации;
• устойчивость к химически агрессивным, ядовитым и едким веществам;
• диапазон рабочих температур и давления;
• устойчивость к коррозии;
• возможность работы в загрязненной жидкости, в липкой или вязкой среде;
• взрывозащищенность;
• уровень защиты от попадания внутрь устройства влаги (конденсата) или твердых частиц;
• соответствие санитарным нормам при использовании в пищевой промышленности, в резервуарах с питьевой водой и т.д.

Универсального уровнемера, который подошел бы для любых условий и любых веществ, не существует. Но ассортимент уровнемеров и их модификаций достаточно большой, чтобы была возможность подобрать датчик даже для специфических целей и условий применения.