Какие есть приборы и преобразователи для измерения уровня жидкости

ГК «Теплоприбор» – разработка, производство и комплексная поставка контрольно-измерительных приборов и автоматики — КИПиА.

Группа компаний (ГК) «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и др.) — это приборы и автоматика для измерения, контроля и регулирования параметров технологических процессов (расходометрия, теплоконтроль, теплоучёт, контроль давления, уровня, свойств и концентрации и пр.).

По цене производителя отгружается продукция как собственного производства, так и наших партнёров — ведущих заводов — производителей КИПиА, аппаратуры регулирования, систем и оборудования для управления технологическими процессами — АСУ ТП (многое имеется в наличии на складе или может быть изготовлено и отгружено в кратчайшие сроки).

Теплоприбор.рф — официальный сайт ГК «Теплоприбор» — это гарантия качества, сроков, справедливой стоимости и прайс-листа с актуальными ценами* (любое предложение на сайте не является публичной офертой).

География ГК «Теплоприбор»:
Москва, Рязань, Челябинск, Казань, Екатеринбург, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Самара, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Пермь, Воронеж, Белгород, Волгоград, Краснодар, Саратов, Тюмень, Томск, Омск, Иркутск, Улан-Удэ, Саранск, Чебоксары, Ярославль и другие города РФ, также мы работаем с Белоруссией, Украиной и Казахстаном.

Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить контрольно-измерительные приборы и автоматику (КИПиА), дополнительное/вспомогательное оборудование и защитно-монтажную арматуру, а также другую полезную и интересную информацию см. наши официальные сайты.

Работа и вакансии: в Московский офис (СЗАО, ст. метро Планерная, р-н Куркино (рядом МКАД и г. Химки) требуется менеджер по сбыту КИПиА, ЗП достойная, возможна удаленная работа оклад + %.
teplokip@yandex.ru

Новые публикации: Статья «Датчики давления. Сравнительный обзор видов, характеристик и цен.»

5. Уровень

Приборы и системы контроля уровня: уровнемеры — преобразователи, датчики-реле и сигнализаторы

Предприятиями, входящими в группу компаний ГК «Теплоприбор», и нашими партнерами производятся и поставляются следующие виды измерительных приборов, систем и оборудования для контроля и регулирования уровня жидкостей и сыпучих продуктов:

1. Уровнемеры — ультразвуковые (акустические), радарные и поплавковые датчики-преобразователи уровня.

2. Преобразователи (датчики) уровня с унифицированным выходным сигналом 4-20мА(20-4мА) и/или цифровым выходом (интерфейс RS-485/232 или HART-протокол и пр.): уровнемеры электрические, пневматические, гидростатические (погружные и врезные), поплавковые и буйковые, радиолокационные (радиоволновые) и прочие ).

3. Датчики-реле и сигнализаторы уровня с релейным выходом для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений значений (контрольных точек) уровня: поплавковые, кондуктометрические, ёмкостные, ультразвуковые, вибрационные, термодифференциальные и других принципов действия.

4. Измерители-регуляторы, регистраторы-самописцы, контроллеры, приборы и дополнительное оборудование (обогреватели ОУр, арматура, импульсные линии, сосуды, разделители, охладители — см. раздел доп. оборудование).

Подробнее о приборах и системах контроля уровня (уровнемерах-преобразователях, датчиках-реле/сигнализаторах), их видах, принципах действия, конструктивных исполнениях, а также о технических характеристиках, особенностях выбора (как правильно выбрать, заказать, купить), комплектации, областях применения, о ценах (см. прайс-листы на уровнемеры), наличию на складе или сроках изготовления см. ниже.

5.1. Уровнемеры

5.2. Преобразователи уровня

5.3. Датчики-реле уровня

5.4. Сигнализаторы уровня

Общая информация о методах и приборах контроля уровня — уровнемерах

Перепад уровня – это разность измеряемых высот (между верхней и нижней контрольными отметками столба жидкости или сыпучего материала) в резервуаре.
Измеряется уровень (далее У.) в линейных единицах измерения длины (в СИ — метр) – мм, см, м.

Методы измерения уровня жидких и сыпучих сред

Все наиболее распространённым методы измерения уровня, которые позволяют преобразовать значение У. в электрическую (реже пневматическую) величину и передавать её значение в виде унифицированного электрического (или пневматического) сигнала, пригодного для автоматических систем управления технологическими процессами (АСУТП), можно разделить на контактные и бесконтактные методы:

контактные методы измерения уровня:
волноводный,
поплавковый,
емкостной,
гидростатический,
буйковый;

бесконтактные методы измерения уровня:
зондирование звуком (акустический, ультразвуковой метод),
зондирование электромагнитным излучением (радиолокационный (радиоволновый) метод),
зондирование радиационным излучением.

С развитием техники (контрольно-измерительных приборов и автоматики — КИПиА) каждый метод измерения уровня приобретает характерный набор своих технических реализаций, которые в каждом конкретном случае имеют как преимущества, так и определенные недостатки.

Наибольшее применение в промышленности для измерения уровня жидкости получили поплавковый и гидростатический методы измерений. Для первого используют поплавковые уровнемеры, действие которых основано на следящем положении поплавка, а у второго – на измерении гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты её уровня в резервуаре.
Для измерения уровня жидкости, также широко используют буйковые, пьезометрические, емкостные, акустические, высокочастотные и другие уровнемеры.
Также, существуют методы и специальные приборы для измерения уровня сыпучих материалов (зерна, муки, комбикорма, песка, гравия, химикатов, порошков и пр.).

Виды и принципы действия уровнемеров

Уровнемер – это прибор, предназначенный для определения (измерения, контроля) уровня содержимого в открытых и закрытых сосудах, резервуарах, хранилищах, технологических аппаратах и других ёмкостях. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей (в том числе и газообразующие), а также сыпучие и другие материалы. Уровнемеры (преобразователи, датчики У.) отличаются от сигнализатора (датчика-реле) уровня возможностью измерять градации уровня по всем диапазоне перепада, а не только его граничные значения (заданные точки — уставки).

Поэтому, Уровнемеры – это преобразователи уровня в непрерывный выходной сигнал во всем диапазоне измерения (обычно в электрический унифицированный выходной сигнал: токовый 0-5мА, 4-20мА (или инверсный 5-0/20-4мА) и/или в цифрой код (интерфейсы RS485, RS232, USB, M-Bus или протоколы: HART-протокол, ModBus и другие), на взрывоопасных производствах могут применяться пневматические датчики с выходным сигналом 20-100кПа),

а Сигнализаторы (датчики-реле) уровня — это устройства для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений заданных значений (точек — уставок) уровня, изменяющие состояние выходного реле при его достижении (релейный выход — замыкание/размыкание электро-магнитных контактов).

Благодаря своей технологичности и разнообразию исполнений для решения разных задач приборы измерения, контроля и регулирования уровня нашли самое широкое применение в промышленности, в энергетике (в автоматических системах управления и регулирования технологических процессов — АСУ ТП), ЖКХ, химической, нефте-газовой и других отраслях.

Физические принципы действия уровнемеров

По принципу действия уровнемеры для жидкостей разделяются на механические, гидростатические, электрические, акустические, радарные (радиолокационные), радиоактивные и другие.

Простейший визуальный Уровнемер – водомерное стекло (водоуказательное стекло Клингера), в котором использован принцип сообщающихся сосудов, служит для непосредственного наблюдения за уровнем жидкости в закрытом сосуде(резервуаре).

Механические Уровнемеры бывают поплавковые, с чувствительным элементом (поплавком), плавающим на поверхности жидкости, и буйковые, действие которых основано на измерении результирующей разнонаправленных сил, действующей на буёк (разницы выталкивающей гидростатической (Архимедовой) силы * и гравитационной силы тяжести). Перемещение поплавка или буйка через механические связи или систему дистанционной (электрической или пневматической) передачи сообщается измерительной системе прибора.

Измерение уровня гидростатическими Уровнемером (как механическим, пневматическим и электрическим (погружного, так и врезного принципа)) основано на уравновешивании давления столба жидкости в резервуаре давлением столба жидкости, заполняющей измерительный прибор, или реакцией упруго-пружинного механизма прибора, измерение ведется относительно атмосферного-Ратм (открытый резервуар) или «давления наддува»-Рн поверх зеркала жидкости в резервуаре под давлением, по формуле:
ΔP = Р — Рн, где Р = ρgh + Рн *,
где ρ — плотность жидкости (кг/м3),
g — ускорение свободного падения (g=9,81м/с2),
h — высота столба жидкости (м).
(см. также механические Дифманометры-уровнемеры и электрические преобразователи гидростатического давления (зонды погружного типа) и датчики избыточного и дифференциального (перепада) давления).

Электрические Уровнемеры бывают ёмкостные и кондуктометрические.
В ёмкостных уровнеметрах чувствительным элементом служит конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально изменению уровня жидкости.
Действие кондуктометрического датчика-реле (сигнализатора) У. основано на измерении сопротивления между электродами, при погружении в электропроводную измеряемую среду (одним из электродов может быть токопроводящая стенка резервуара или аппарата).

В акустических, или ультразвуковых уровнемерах используется явление отражения ультразвуковых колебаний от плоскости раздела сред жидкость – газ.

В радиоактивных уровнемерах используют просвечивание объекта измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества.

Конструктивно все уровнемеры для жидкостей выполняются для открытых резервуаров (работающих под атмосферным давлением) и для аппаратов, находящихся под давлением (работающих под избыточным давлением наддува).

Виды приборов для контроля уровня жидкости:

Виды датчиков уровня жидкости (слева на право) — байпасный*, кабельно-поплавковый (вертикальный), магнитострикционный, ультразвуковой, гидростатический (погружной), емкостной, герконовый (магнито-поплавковый), радарный, поплавковый, радиочастотный, вибрационный, ёмкостной, боковой поплавковый (горизонтальный), лопастное реле протока жидкости, температурный датчик протока жидкости, мини-поплавковый датчик-реле У.

Виды приборов для контроля уровня сыпучих продуктов:

Простейшие уровнемеры для сыпучих веществ (продуктов) выполняются с чувствительными элементами в виде пластин, соприкасающихся с поверхностью вещества (в.т.ч. мембранные УРМ.). Изменение уровня дистанционно передаётся на вторичный измерительный прибор. Для измерения уровня сыпучих веществ применяют также электрические ёмкостные и радиоактивные УРМ.

Виды датчиков уровня сыпучих продуктов (слева на право) — вибратор, мембранный, горизонтально-лопастной, вибрационный концевик, емкостной, вертикально-лопастной, электро-механический, ультразвуковой, вибрационный концевик, радарный, радиочастотный (на основе радиочастотной проводимости), ёмкостной, вибрационный датчик сыпучих продуктов.

* — Понятия, примечания и разъяснения, относящиеся к измерению уровня:

1. Закон Архимеда

Закон Архимеда — один из законов статики жидкостей (гидростатики) и газов (аэростатики):
на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая или подъёмная сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ.
Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также называется Архимедовой или гидростатической подъёмной силой:

Fa = ρgV ,
где:
ρ — плотность жидкости или газа, кг/м3;
g — ускорение свободного падения, м/с2 (g=9,81м/с2);
V — объём части тела, погружённой в жидкость или газ, м3;
Fa — сила Архимеда, Н.

2. Давление столба жидкости

Гидростатическое давление столба жидкости, действующее на чувствительный элемент (сенсор — мембрану, сильфон, трубку Бурдона и пр.) прибора (дифманометра — уровнемера), измеряется относительно атмосферного — Ратм (для открытых резервуаров) или «давления наддува» — Рн поверх зеркала жидкости в резервуаре (для резервуаров находящихся под давлением) по формуле:

ΔP = Р — Рн , где Р = ρgh + Рн ,

где ρ — плотность жидкости (кг/м3),
g — ускорение свободного падения (g=9,81м/с2),
h — высота столба жидкости (м).

3. Байпасный уровнемер

Байпас (англ. bypass — обход) — резервный путь, запасной маршрут для непременного обеспечения функционирования системы при наступлении нештатного (аварийного) состояния.
На базе байпасной камеры, установленной сбоку на резервуаре в виде сообщающегося сосуда, основан принцип действия водомерных стекол (водоуказательное стекло Клингера),
байпасных показывающих уровнемеров (с магнитным роликовым индикатором),
буйковых преобразователей уровня с токовым выходом 4-20мА,
и других.

Copyright © ТЕПЛОПРИБОР.рф 2015-2018 все права защищены,
текст зашифрован, копирование отслеживается и преследуется;
ГК Теплоприбор — производство и продажа КИПиА: Приборы и системы контроля уровня / Уровнемеры, преобразователи, датчики-реле, сигнализаторы уровня.
См. тех. описание/характеристики, прайс-лист (оптовая цена), рекомендации по выбору, аналоги и замены, форму заказа (как правильно выбрать, заказать и купить) уровнемер по цене производителя; проверить наличие на складе в Москве.
Также см. способы доставки и отгрузка ТК (Деловые Линии и другими) по всей территории РФ. Прочую информацию по заказу — см. официальный сайт ГК Теплоприбор.

Мы будем рады, если вышеизложенная информация оказалась полезна Вам, а также заранее благодарим за обращение в любое из представительств группы компаний «Теплоприбор» (три Теплоприбора, Теплоконтроль, Промприбор и другие предприятия) и обещаем приложить все усилия для оправдания Вашего доверия.

Предприятиями, входящими в группу компаний ГК «Теплоприбор», и нашими партнерами производятся и поставляются следующие виды измерительных приборов, систем и оборудования для контроля и регулирования уровня (далее У.) жидкостей и сыпучих продуктов:

1. Уровнемеры — ультразвуковые (акустические), радарные и поплавковые датчики-преобразователи уровня.

2. Преобразователи (датчики) уровня с унифицированным выходным сигналом 4-20мА и/или цифровым выходом (RS485, HART-протокол и пр.): уровнемеры электрические, пневматические, гидростатические, буйковые (поплавковые), радиолокационные (радиоволновые) и прочие ).

3. Датчики-реле и сигнализаторы уровня с релейным выходом для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений значений (контрольных точек) У.: поплавковые, кондуктометрические, ёмкостные, ультразвуковые и вибрационные и других принципов действия.

Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить приборы.
* Рекомендуем уточнять цены на момент выписки счета, т.к. реальная стоимость продукции может незначительно отличаться от заявленной в силу периодичности обновления прайс-листа, объема заказа, условий поставки и других факторов. Оптовая цена указана на базовые исполнение без учета НДС, стоимости дополнительного оборудования, услуг, расходов на тару-упаковку и доставку. Действует гибкая система скидок и спец. предложений.

Внимание! Будьте осторожны при выборе поставщика — на рынке КИПиА имеются дешевые некачественные копии: аналоги, подделки и восстановленные неликвиды, лишенные должного сервиса, гарантии, с меньшими или истекающими сроками поверки или в неполной комплектации.
Подробнее о контрафакте
Предупреждение о воровстве контента

Виды датчиков-уровнемеров для определения уровня жидкости в емкостях

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.

Датчики и преобразователи уровня

Датчики уровня и их типы

Датчик уровня – это устройство для контроля количества жидких или сыпучих продуктов по поверхности их уровня в какой-то ёмкости. Датчик уровня устроены так, что дают возможность непрерывного измерения уровень различных контролируемых веществ, как-то жидкости – кислоты, вода, нефтепродукты, щелочи и так далее, а также сыпучие материалы, например, зерно, цемент, мука, песок, щебень и т.п.

Датчики уровня обычно оснащены аналоговым выходным сигналом, что даёт возможность заводить показания с них на какой-либо вторичный прибор. Также в них имеется протокол-Нart, позволяющий подключить одновременно до пятнадцати датчиков посредством Hart-модема или MultiCONT-контроллера, получая при этом существенно больше информации с датчиков уровня. Кроме того, в них имеется возможность подключения их по RS485.

Основные типами датчиков уровня, на сегодняшний день, являются следующие типы:

• ёмкостные;
• поплавковые;
• ультразвуковые;
• лазерные;
• гидростатические.

Также датчики уровня, в зависимости от сферы применения и своей стоимости, подразделяются ещё на:

• контактные со средой измерения, как-то штыревые, тросовые, коаксиальные, поплавковые и пр.;
• бесконтактные, как-то микроволновые, радарные, ультразвуковые и т.п.

Самыми недорогими датчиками уровня, представленными в настоящее время, являются именно поплавковые датчики уровня, которые отлично выдерживают пену и пузырьки в контролируемых жидкостях, а также пригодны для замеров уровня в вязких жидкостях.

Сигнализаторы уровня, как дискретное измерение

Сигнализаторы уровня, или иначе называемые – переключатели или предельные выключатели, являются устройствами, предназначенными для сигнализации о достижении граничных пределов при измерении.

Так обычно в сигнализаторах уровня используется три вида уровней:

• верхний, для контроля от переполнения ёмкости;
• нижний, для уведомления об опустошении контролируемой ёмкости;
• а также промежуточные, для контрольных измерений промежуточных точек уровня.

Сигнализаторы уровня полностью, как и датчики уровня, пригодны для контроля предельных значений уровня, как сыпучих материалов, так и различных жидкостей. Для оповещения о достижении какого-либо граничного уровня, в сигнализаторах уровня имеются до пяти встроенных реле, что даёт возможность контроля пяти каких-либо граничных значений. По своему принципу действия сигнализаторы уровня подразделяются на следующие:

• вибрационные;
• магнитные;
• кондуктивные;
• поплавковые;
• ротационные;
• емкостные.

Преобразователи уровня

Уровнемеры – преобразователи уровня являются приборами для промышленного назначения для контроля уровня сыпучих веществ или жидкости в хранилищах, резервуарах и технологических аппаратах.

Измерительный преобразователь уровня, иначе говоря уровнемер, представляет собой средство измерения, которое преобразует контролируемую физическую величину «уровень» в сигнал, пригодный для последующей передачи, регистрации или обработки. Таковой выдаваемых преобразователем уровня сигнал не является непосредственно воспринимаемым для наблюдателя. Преобразователь уровня выдаёт на выходе унифицированный сигнал, как-то, например, пневматический, электрический или иной, который пропорционален происходящим изменениям при контроле уровня.

По своему принципу действия преобразователи уровня подразделяются на следующие:

• электрические;
• механические;
• акустические;
• гидростатические;
• радиоактивные;
• радиоволновые.

Датчики уровня жидкости

Жидкость – вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в котором оно находится.

Датчики уровня жидкостей необходимы для контроля уровня жидкостей в ёмкостях или трубопроводах. По функционалу датчики уровня делятся на уровнемеры и сигнализаторы.

Интерактивный подбор датчика уровня жидкости

Уровнемеры – это датчики, предназначенные для непрерывного измерения уровня жидкостей. Их работа базируется на определённых физических принципах, благодаря которым электронный блок уровнемера преобразует значение уровня жидкости в пропорциональный аналоговый сигнал или в цифровой код.

Сигнализаторы – это датчики, предназначенные для определения заданного положения уровня (заполнение/опустошение) жидкости в ёмкости или трубе. Такие датчики имеют дискретный (релейный или транзисторный) выходной сигнал. Как правило, срабатывание сигнализатора происходит при блокировании или освобождении чувствительного элемента жидкостью.

В зависимости от поставленных задач подбирается необходимый тип оборудования, уровнемеры или сигнализаторы. Однако зачастую используются оба типа устройств, например, для гарантированного предотвращения «сухого хода насоса», перелива жидкости через край ёмкости или для точного дозирования жидкостей, используемых в технологическом процессе.

Выбор подходящих датчиков зависит как от параметров технологического процесса (рабочая температура, давление и пр.), так и от физико-химических свойств самой жидкости (вязкость, электропроводность, агрессивность и пр.).

Чтобы получить оптимальное решение вашей задачи, заполните опросный лист,
и наши специалисты свяжутся с Вами, чтобы предложить готовый ответ.

Скачать опросный лист в PDF

Датчики уровня жидкостей делятся на два типа: контактные (весь датчик или его часть контактирует с измеряемой средой) и бесконтактные (измерение происходит без контакта с жидкой средой). Каждый из этих типов имеет достоинства и недостатки и находит своё применение в той или иной области.

Контактный тип датчиков как правило применяется в процессах, которые имеют факторы, затрудняющие работу оборудования.

К таким факторам можно отнести:

• температуры свыше +90°С;
• давление свыше 3 бар.

В том числе преимущественно контактные датчики используют для измерения уровня пенящихся жидкостей (молоко, пиво, соки, газ. вода и др.). Ввиду рассеяния сигнала и получения некорректных результатов при измерение бесконтактным методом, уровень жидкости в высоких узких резервуарах также рекомендовано контролировать при помощи контактных приборов.

Бесконтактные датчики уровня жидкостей применяются там, где необходимо избежать пагубного влияния физико-химических свойств измеряемой жидкости. На процесс измерения и работоспособность датчика могут влиять:

• вязкие жидкости (сгущёнка, варенье, нефтепродукты, глицерин и др.);
• агрессивные жидкости (щёлочи, кислоты).

Хотя именно бесконтактный тип датчиков рекомендован при контроле уровня агрессивных сред и тем не менее, контактные датчики, изготовленные из нержавеющих сталей и пластиков, также применяются совместно с агрессивными жидкостями.

Все датчики уровня жидкостей различаются не только по функционалу (уровнемеры/сигнализаторы), типу (контактные/бесконтактные), но и самое главное – по принципу действия.

Подробное описание каждого принципа действия, их преимущества и недостатки вы сможете найти на страницах нашего сайта, в этой статье остановимся на ключевых отличиях и применениях того или иного датчика уровня жидкостей.

Емкостные датчики уровня – это экономичное решение для контроля уровня там, где не возникает вспенивания и налипания среды на датчик, а также там, где не требуется высокая точность измерения уровня. Как правило применяется для измерения уровня жидкости в небольших резервуарах. Для пищевых продуктов и агрессивных сред рекомендованы модели с пластиковым покрытием измерительного зонда. Существенным недостатком является высокая погрешность при измерении жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью (ε=1,5…3,0), а также неспособность работать с диэлектрическими жидкостями.

Однако производителям удалось решить проблему обнаружения жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью и проблему определения границы раздела сред с близкими значениями диэлектрической константы. Емкостно-частотный сигнализатор в отличие от емкостного, благодаря RF-технологии и тонкой настройке способен детектировать слабопроводящие жидкости и одновременно не реагировать на пену.

Гидростатические уровнемеры и сигнализаторы имеют более высокую точность измерения по сравнению с емкостными и такую же невысокую стоимость. Поэтому являются оптимальным выбором по соотношению цена/качество. Вычисление значения уровня происходит благодаря измерению давления столба жидкости, поэтому гидростатические датчики применяются в открытых резервуарах или в закрытых, но в которых давление воздушной среды соответствует атмосферному, в противном случае уровнемер выдаст некорректные результаты. В том числе на определение уровня влияет плотность жидкости, для применения гидростатических уровнемеров необходимо быть уверенным, что её значение остаётся постоянным на протяжение всего времени измерения. Поэтому не рекомендуется использовать гидростатический метод определения уровня для жидкостей с переменной плотностью (радиохимическое производство, нефтепродукты при изменении температуры). Применяются для контроля уровня чистых и сточных вод, жидких пищевых продуктов или химических веществ, не реагируют на пену. Являются фактически безальтернативным решением для измерения уровня жидкости в скважинах.

Работа байпасных уровнемеров основана на принципе сообщающихся сосудов, что делает процесс измерения весьма наглядным и понятным. Такие уровнемеры применяются в небольших резервуарах, находящихся под давлением с температурой рабочей среды до +250 °С. Могут использоваться совместно с магнитострикционными уровнемерами, что позволит их интегрировать в АСУ. Байпасные уровнемеры не следует применять с вязкими жидкостями или жидкостями вязкость которых повышается при снижении температуры, так как температура жидкости в байпасной камере из-за тепловых перемычек в соединительной арматуре ниже чем в сообщающимся с ним сосуде.

Магнитострикционные и магнитные уровнемеры относятся к типу поплавковых, это значит, что поплавок «лежит» на поверхности жидкости и измерение уровня происходит относительно положения этого поплавка. Такие уровнемеры отличаются большей точностью, особенно магнитострикционные. Их целесообразно применять при коммерческом учёте светлых нефтепродуктов, химических веществ и других дорогостоящих жидкостей. Поплавковые уровнемеры подходят для измерения уровня пенящихся жидкостей, однако не применим с вязкими жидкостями.

Микроволновые рефлексные уровнемеры конструктивно состоят из электронного блока и волновода. Длина волновода должна соответствовать высоте резервуара, что ограничивает применение датчиков в высоких резервуарах. С такой бедой сталкиваются все датчики с аналогичной конструкцией (емкостные, магнитные, магнитострикционные). Однако принцип действия и конструкция рефлексного датчика делает его высокоточным и пригодным для использования в тяжёлых условиях (высокая температура и давление), а также с пенящимися и налипающими жидкостями. Этот вид уровнемеров можно назвать наиболее универсальным, подходящими для применения фактически с любыми жидкостями, не зависимо от давления воздушной среды над поверхностью жидкости или диэлектрической проницаемости среды.

Буйковые уровнемеры – это датчики для тяжёлых условий, в которых ко всему прочему требуется высокая точность измерений. Принцип работы буйковых уровнемеров схож с работой поплавковых датчиков и основан на использовании закона Архимеда. Некоторые модели способны обеспечивать непревзойдённые результаты измерения при температурах от -196 °С до + 500 °С и давление рабочей среды до 414 атмосфер. От сюда складывается высокая стоимость. Как правило используются на нефтехранилищах и в химической промышленности.

Микроволновый радарный уровнемер – это универсальное устройство непрерывного измерения уровня жидкостей. Обладает всеми преимуществами бесконтактного метода измерения и отличается крайне высокой точностью. Применим со всеми жидкими средами, исключением в некоторых случаях может стать пена. Помехой для импульс-радарного уровнемера может стать газовая подушка над поверхностью жидкости, в таком случае следует применять FMCW-радарные уровнемеры. Наилучшее применение таких датчиков – это резервуары с медленным изменением уровня жидкости, где важна высокая точность измерения. Недостатком может стать их высокая стоимость.

Ультразвуковые датчики уровня ещё один бесконтактный тип датчиков. По большому счёту, именно ультразвуковые датчики наиболее часто применяются для бесконтактного контроля уровня жидкостей. Ведь далеко не всегда важна очень высокая точность измерения как у радарных датчиков, а стоимость таких устройств в несколько раз ниже. Ограничение на применение накладывают пенящиеся жидкости и ёмкости в которых образуется газовая подушка (емкости с азотной кислотой), собственно, как и в случае с импульс-радарными уровнемерами.

Оптические сигнализаторы уровня жидкостей – это миниатюрные датчики, предназначенные для контроля уровня в небольших ёмкостях и резервуарах, находящихся под вибрацией.

Вибрационные сигнализаторы или как их ещё называют «вибровилки» врезаются в ёмкость на требуемых уровнях. Чувствительный элемент постоянно вибрирует, что позволяет использовать датчик с вязкими и пенящимися жидкостями, не боясь ложных срабатываний. Такие датчики имеют среднюю точность и стоимость, относительно других сигнализаторов.

Поплавковые сигнализаторы наиболее простые и экономичные устройства контроля уровня жидкости и сточных вод, а также слабоагрессивных жидких сред. Поплавковые сигнализаторы делятся на два типа – это поплавковые кабельные и поплавковые магнитные сигнализаторы. Отличие заключается в том, что кабельные имеют определённую длину кабеля и погружаются в жидкость через верх резервуара, а магнитные врезаются в боковую стенку ёмкости на требуемом уровне. Для агрессивных сред поплавок и кабель изготавливаются из различных пластиков. Как правило их применяют для включения/отключения насосов. Отличаются низкой ценой и невысокой точностью.

Разновидности датчиков уровня жидкостей

Магнито- стрикционный уровнемер		Гидроста- тический уровнемер		Поплавковый магнитный уровнемер		Магнитный поплавковый сигнализатор
Байпасный индикатор уровня	Кабельный поплавковый выключатель		Ультра- звуковой уровнемер		Емкостной уровнемер		Радарный уровнемер		Микровол. рефлекс. уровнемер
											Вибрационый сигнализатор уровня
											Емкостной сигнализатор уровня
											Поплавковый магнитный сигнализатор
											Лопастной датчик потока
Мини поплавковый сигнализатор уровня		Темпера- турный датчик потока

Информация по датчикам уровня жидкости, изложенная в данной статье, не является полной, а носит лишь ознакомительный характер. Рекомендуем прочитать дополнительные статьи на нашем сайте, а также подписаться на информационную рассылку от компании «РусАвтоматизация». Самое интересное ещё впереди!

Чтобы грамотно подборать датчик уровня жидкости и купить конкретно под вашу задачу, обратитесь к инженерам компании «РусАвтоматизация». Они сэкономят ваше время и помогут избежать ошибок.

Какие есть приборы и преобразователи для измерения уровня жидкости

Иногда может потребоваться измерить уровень жидкости с постоянной плотностью. Для проведения измерения специалисты применяют гидростатические и буйковые уровнемеры и преобразователи уровня. Мы постарались рассказать про приборы и преобразователи для измерения уровня жидкости.

Принцип действия гидростатических уровнемеров достаточно прост. Он основывается на измерении давления внутри жидкости, определяемой массой столба жидкости. Если емкость будет открыта и жидкость не агрессивна, тогда в этом случае специалисты также могут использовать манометры. У нас также есть статья, про правильное заземление в частном доме.

Гидростатический уровнемер

Установка гидростатических уровнемеров должна будет проводиться вблизи днища резервуара.

Давление, которое будет показывать прибор при постоянной плотности жидкости будет пропорционально уровню жидкости. Чтобы измерить уровень агрессивной жидкости контакт чувствительно элемента допускать запрещается. Жидкость можно оделить с помощью газа, который будет подаваться в соединительную линию.

Благодаря этому чувствительный элемент манометра больше не будет контактировать с агрессивной жидкостью. Если изучить гидростатический преобразователь уровня, тогда можно сказать, что он будет состоять из следующих элементов:

1. Специальной трубки, через которую будет проходить сжатый воздух.
2. Вентиля.
3. Стакана.

Если плотность жидкости будет постоянной, тогда показания манометра будут пропорциональны уровню жидкости.

Дифманометрический уровень

Чтобы измерить уровень жидкости в емкости, которая находится под давлением необходимо использовать дифманометр. Перепад давления будет равен гидростатическому давлению. Для проведения измерений отборы диманометра необходимо будет установить сверху и внизу емкости. В уравнительный сосуд необходимо залить жидкость, которая в дальнейшем будет измеряться. После этого сосуд можно будет соединить с отбором.

В этом случае, когда над поверхностью будет образовываться газ или пара, тогда уравнительный сосуд необходимо будет установить на уровне отбора. При конденсации паров уровень в сосуде будет оставаться постоянным, а излишки конденсата будут сливаться в специальную емкость через соединительную трубку. Если сосуд будет располагаться сверху, тогда нулевому перепаду давления будет соответствовать максимальное значение измеряемого уровня и шкала дифманометра будут обратной.

Для измерения уровня агрессивной жидкости в обе трубки под одинаковым давлением и с одинаковым расходом будет продуваться сжатый воздух. Если вам интересно, тогда можете прочесть, как работает тензодатчик.

Буйковый измерительный преобразователь

Буйковые измерительные преобразователи могут применять для точного измерения уровня жидкости, которая находится под давлением в 40 Мпа. Этот вид измерительного устройства может быть:

Согласно закону Архимеда, при погружении при погружении буйка в воду на него будет действовать выталкивающая сила, которая будет равняться весу жидкости. Диапазон измерения преобразователя будет определяться длиной поплавка и высотой установки камеры на емкости.

В бескамерных преобразователях уровня поплавок необходимо поместить в сосуд. Если плотность жидкости в известный момент будет изменяться, тогда показания приборов необходимо будет корректировать.

Измерять уровень или плотность жидкости, которая имеет случайных характер подобными приборами нельзя.

Чтобы измерить уровень жидкости, который имеет переменную плотность необходимо использовать емкостные преобразователи уровня. Основной принцип действия подобных устройств будет основан на изменении емкости электродной системы. В сосуд, в котором будет измеряться уровень необходимо будет погрузить изолированный электрод.

При измерении уровня также будет изменяться емкость конденсатора. Это связано с тем, что будет изменяться диэлектрическая проницаемость среды между обкладками. Теперь вы точно знаете, какие приборы и преобразователи могут использоваться для измерения уровня жидкости. Надеемся, что эти информация была полезной и интересной.

Приборы и преобразователи для измерения уровня

Для измерения уровня жидкости с постоянной плотностью приме­няют гидростатические, поплавковые и буйковые уровнемеры и пре­образователи уровня.

Принцип действия гидростатических уровнем© ров основан на измерении давления внутри жидкости, определяе­мого массой столба жидкости, расположенного между точкой измере­ния и поверхностью жидкости в емкости. Если емкость открыта жидкость, уровень которой измеряют, неагрессивна, то в качеств* измерительного прибора применяют манометры (при высоте емкости не ниже 4 м) или напоромеры (при высоте емкости менее 4 м), устанав­ливаемые вблизи днища резервуара. Конструкции этих приборов опи­саны в § 45. Давление, показываемое прибором, при постоянной плотч ности жидкости будет пропорционально уровню жидкости. Для измерения уровня агрессивных жидкостей, контакт которых с чувствительным элементом недопустим, отделяют чувствительны! элемент прибора от агрессивной жидкости потоком сжатого воздуха или газа, который подают в соединительную линию. В этом случае чувствительный элемент манометра не будет контактировать с жид­костью, уровень которой ИЗМЄІ ряют. Гидростатический преоб­разователь уровня, построенный по такому принципу, представ­ляет собой трубку 1 (рис. 79), которую от редукционного пнев­моклапана 2 через вентиль 3 и стакан 4 подают сжатый воз] дух. При небольшом расхода воздуха, который регулируют вентилем по числу пузырьков воздуха в стакане 4 за единицу времени, давление, измеренное^ манометром 5, будет равно гид­ростатическому давлению стол­ба жидкости между концом трубки и поверхностью жидкое-^ ти. При постоянной плотности.

Рис. 79. Принципиальная схема гидро­статического измерения уровня:

жидкости показания манометра будут пропорциональны уровню жид­кости.

Уровень в емкости, которая находится под давлением рк, измеря­ют дифманометром. Перепад давлений (рис. 80, а) р = (ри + рг) — — Ра — Рг равен гидростатическому давлению жидкости.

Отборы 1 и 2 (рис. 80, а) дифманометра устанавливают вверху и инизу емкости. Уравнительный сосуд 3 устанавливают на уровне от

Рис. 80- Дифманометрическии уровень с прямой (а) и обратной (б) шкалой:

бора 2 и заливают в него измеряемую жидкость. Сосуд соединяют с отбором 1. В том случае когда над поверхностью жидкости находятся конденсирующиеся пары или газы, уравнительный сосуд 3 (рис. 80, б) устанавливают на уровне отбора 1 и соединяют с ним. При конденса­ции паров или газов в сосуде уровень в нем остается постоянным, так как излишки конденсата сливаются в емкость через соединительную линию и отбор /. При верхнем расположении сосуда нулевому перепа­ду давления соответствует максимальное значение измеряемого уров­ня и шкала дифманометра будет обратной. Для измерения уровня аг­рессивной жидкости в обе трубки под одинаковым давлением (боль­шим />„) и с одинаковым расходом продувается сжатый воздух.

Поплавковые измерительные преобразо – и а т е л и уровня (рис. 81) используют для измерения уровня но месту и дистанционной передачи показаний. Действие их основано на законе Архимеда. Пустотелый поплавок 4 связан тросом 3 с бараба­ном 2. Трос 3 в один слой наматывают на барабан, длина окружности которого равна целой или дольной единице длины, например метру. Через вал 5 и шестерню 6 вращение барабана передается на устройство / дистанционной передачи показаний и на местное отсчетное устрой­ ство 7, которое фиксирует число оборотов барабана. Система приво-1 дится в действие противовесом 8.

Буйковые измерительные преобразователи уровня применяют для точного измерения уровня жидкости в сосудах, находящихся под дав-| лением до 400 кгс/см2. Они бывают камерные и бес ка мерные. В ка-I мерных преобразователях уровня камера 1 (рис. 82) патрубками 2

Рис. 81. Поплавковый преобразователь уровня:

подсоединяется к сосуду, где измеряют уровень. В камере на рычаг подвешен буек. Через стальную гибкую мембрану 4 рычаг выведен из камеры По закону Архимеда при погружении в жидкость на буеіі будет действовать выталкивающая сила, равная массе жидкости, вьь тесненной погруженной частью буйка. Максимальное усилие, дейст] вующее со стороны буйка на рычаг. будет при отсутствии жидкости в камере (нулевой уровень), минимальное — при полном погружении буйка. Создаваемый момент силы измеряют и по его величине судя г о значении уровня жидкости. Диапазон измерения п реобразо] вателя определяется длиной поплавка и высотой установки камеры на емкости. Поскольку преобразователи с различными диапазонами измерения имеют различную массу, для компенсации начального усилия предусмотрен рычаг 5 с противовесом 6, который может пере мещаться по рычагу.

В бескамерных преобразователях уровня поплавок помещен не посредственно в сосуд, в котором измеряют уровень. Если плотность измеряемой жидкости в заранее известный момент и на известный срои изменяется, шкалы приборов переделывают и показания корректив руют. Измерять уровень жидкости, изменение плотности которой носит случайный характер, рассмотренными приборами нельзя.

Для измерения уровня жидкости с переменной плотностью, а также уровня сыпучих материалов применяют емкостные преобразователи уровня. Действие емкостных преобразователей уровней основано на пшененин емкости электродной системы при изменении измеряемого уровня. В сосуд, в котором измеряют уровень, вертикально погру­жают изолированный электрод (например, трос на изоляторах). I Ьмерительный прибор измеряет емкость конденсатора, обкладками которого являются изолированный электрод и корпус сосуда (земля). При изменении уровня изменяется емкость конденсатора, так как вменяется диэлектрическая проницаемость среды между обкладками. Исли электрод расположить не вертикально, а горизонтально, то из­менение емкости будет происходить резко, скачком, так как жидкость или сыпучая среда достигнет электрода одновременно по всей поверх­ности. Резкое изменение емкости может быть зафиксировано сигналь­ным устройством.

Полупроводниковый индикатор уровня (рис. 83). Блок питания БП иырабатывает напряжения, необходимые для работы генератора ГЧ и полупроводникового двух каскадного усилителя ПУ. Генератор час­тоты вырабатывает переменное синусоидальное напряжение частотой 100 кГц, которое используется для питания измерительного моста ММ переменного тока. Конденсаторы Cl—С4, включаемые параллель­но измерительному преобразователю ПП, служат для выбора диапа­зона измерения индикатора. Конденсатором переменной емкости С5 уравновешивают мост при нулевых значениях уровня. Резистор R0 «•лужит для измерения коэффициента усиления полупроводникового усилителя ПП. Настройки индикатора связаны: при изменении ко – *>>фициента усиления изменяется настройка нулевого значения уров­ня, и наоборот. К клеммам подключают миллиамперметр со шкалой, отградуированной в* %, входящий в комплект ЭИУ.

Радиоактивные уровнемеры и сигнализаторы уровня, получившие распространение в последнее время, изменяют свои показания в за – нисимости от интенсивности излучения передатчика, которое частич­но поглощается при увеличении уровня жидкости.