Меню

Гидростатический датчик уровня и давления воды

Погружные гидростатические уровнемеры: зачем и почему

Вопрос контроля водопользования всегда был актуальным. Водные ресурсы, которые используют в хозяйственных, производственных и питьевых целях, не бесконечны и подлежат строгому учёту.

Наиболее популярными в этой связи стали погружные гидростатические уровнемеры.

Гидростатические уровнемеры предназначены для непрерывного контроля уровня жидкости. Это надежные уровнемеры, работающие в разных условиях.

Доступная цена плюс относительно небольшая погрешность, большой диапазон измерений (да, это то, что нужно) – главные преимущества этих уровнемеров, которые работают в интервале до 600 м в.ст. с точностью до 0,1% при избыточном давлении ≤10 МПа и температурах от -40 до +150°С.

Гидростатические уровнемеры по способу монтажа (или присоединения к процессу) могут быть 2х типов: погружные и врезные . Сегодня погрузимся в тонкости именно погружных датчиков.

Уровнемеры погружного типа могут работать в

  • вязких;
  • неагрессивных;
  • пульпообразных;
  • абразивных;
  • агрессивных жидких средах.

А также в открытых и закрытых резервуарах.

В сущности – это специальные зонды, погружаемые на определённую глубину в резервуары и скважины. Они надёжно работают в труднодоступных местах и на больших глубинах, что обеспечивает их широкое применение в разных областях. Простота монтажа и эксплуатации при относительно низкой цене делают данные уровнемеры доступными любым потребителям.

Для чего всё это было создано

Погружные гидростатические датчики уровня применяются для решения большого количества задач:

  • Отслеживание уровня в скважинах, бассейнах, колодцах, иных открытых резервуарах с большой глубиной, в естественных водоёмах, а также показателей температуры (дополнительная функция);
  • Возможность измерять уровень жидкостей в труднодоступных местах, в узких трубах и т.д. благодаря небольшим габаритам приборов. Обратите внимание – диаметр датчика LMK 306 всего 17 мм;
  • Защита скважинных насосов от холостого хода в скважинах – LMP 305 . Проверка опустошения водоемов/хранилищ;
  • Наблюдение за уровнем сточных и других загрязненных вод. Для этого подходит Nivopress NP+NAW-104 , в комплект которого входит специальный адаптер для сточных вод;
  • Проверка осадки, тяги и положения судна. Датчики LMK 458 , MPM4700 , благодаря своей конструкции, могут применяться в морской воде;
  • Применяются в рыболовстве для измерения глубин.

А теперь чуть подробнее расскажем о принципе действия гидростатических уровнемеров. Вы конечно знаете, что принцип основан на измерении силы, с которой столб жидкости давит на чувствительный элемент. На выходе формируется аналоговый сигнал, пропорциональный уровню жидкости. Кроме того, при расчете необходимо учитывать значение атмосферного давления над поверхностью жидкости. И как вывод: давление зависит от высоты столба и плотности жидкости.

Давление жидкости принимает на себя мембрана, которая передает свою деформацию чувствительному элементу – пьезоэлектрическому сенсору. Выходной сигнал модуля преобразования сенсора преобразуется в сигнал, соответствующий измеряемому уровню продукта.

Погружные гидростатические датчики уровня

У погружного датчика зонд опускается в самый низ резервуара. Давление в нижней части зонда измеряет сумму гидростатического давления (Phydr) столба жидкости над ним и атмосферного давления (Patm).

Для компенсации атмосферное давление подводится к датчику через трубку, которая оснащена фильтром воздухопроницаемым, но водонепроницаемым.

Если давление измеряется в открытой скважине, то погружённый датчик измеряет только давление, создаваемое столбом жидкости непосредственно над датчиком.

Вот, собственно, и все. Далее – схема.

Схема гидростатического уровнемера погружного:

Области применения погружных гидростатических уровнемеров

1. Металлургическая , горнодобывающая промышленность: это измерение уровня скважин, грунтовых вод и других открытых резервуаров.
Для этих целей подходят, например, датчики серии ALZ .

2. Природоохранная деятельность : отслеживание уровня вод артезианских скважин.
Обратите внимание на датчики MPM , которые имеют простую и надежную конструкцию и не требуют высокой квалификации персонала.

3. Экологический мониторинг : контроль уровня бассейнов/ водоемов, озер, рек – датчики LMP .

4. Коммунальное хозяйство : Измерение уровня в колодцах и скважинах; контроль загрязненных и сточных вод, мониторинг уровня воды в резервуарах насосных станций.
Для этой цели очень подойдет датчик LMP 307 .

5. Пищевая промышленность : Модель EC 1310 с ввинчивающимся присоединением, дополнительные опции – визуальное наблюдение.

Читайте также:  Нормальное давление для разных возрастных категорий

6. Фармацевтическая промышленность : Можно использовать датчик с фланцевым креплением EC 1300 .

7. Судостроение предъявляет к датчикам повышенную стойкость к физическим условиям среды. И к точности измерения в экстремальных условиях. И мы можем предложить такие датчики.

8. Гальванопроизводство . Здесь необходим прибор, корпус и мембрана которого изготовлены из химически стойких материалов.
Датчики серии LMK 858 идеально подойдут для этих целей.

А вот такие особенности как взрывозащищенное или искробезопасное исполнение, уже, как говорится, надо посмотреть. У погружных уровнемеров может потребоваться защита прибора, работающего в опасной среде.

Среди погружных стойкостью к агрессивным и загрязненным средам отличаются датчики NivoPress N , которые могут снабжаться специальными адаптерами для сточных вод. Серию LMP можно применять в средах, неагрессивных к нержавеющей стали.

Отдельные датчики серии LMK химически устойчивы. А датчики LMK 458 используются в тяжелых условиях эксплуатации (в т.ч. морских). Также LMK 858 пригоден для работы в агрессивных средах – в химической промышленности.

Для работы в ограниченном пространстве или труднодоступных местах, для измерения давления/уровня жидкости в трубах подходят погружные уровнемеры малого диаметра: модели LMP 305 или LMK 306 (диаметры корпусов 19 и 17 мм соответственно).

Есть так называемые датчики интеллектуального исполнения. Среди моделей погружных гидростатических к ним относятся датчики серий LMP, LMK.

Преимущества гидростатических уровнемеров

Простота монтажа, относительно низкая погрешность и невысокая стоимость (по сравнению с другими способами измерения) – вот три основных преимущества гидростатических уровнемеров. Кроме того, погружные гидростатические уровнемеры – это:

  • Широкий интервал измерения;
  • Простота технического обслуживания;
  • У некоторых моделей имеются дополнительные датчики, что делает возможным одновременно и непрерывно контролировать несколько параметров жидкости.

Это объясняет большую популярность погружных гидростатических датчиков уровня. Но, как всегда это бывает, нет достоинств без недостатков.

Недостатки и способы их устранения

К недостаткам погружных гидростатических уровнемеров относятся:

    Необходимость уравновешивания (или нейтрализации) давления воздуха в атмосфере .
    Проблема решена конструкцией прибора.
    Решение проблемы: Атмосферное давление подводится к датчику через столб воздуха с помощью специальной трубки.

Боковые перемещения зонда.
Решение проблемы: Датчик размещается как можно дальше от потоков движущейся жидкости. Или устанавливается направляющая труба.

  • Заиливание или засорение измерительной мембраны фракциями жидкости.
    Решение проблемы: установка датчика в местах, где низкая илистость дна или поднятие самого датчика на некоторое расстояние от дна.
  • Благодаря имеющейся большой линейке погружных гидростатических датчиков уровня, можно выбрать подходящий уровнемер под вашу задачу.

    Как получить подробную информацию

    З а получением подробной информации обратитесь к специалистам компании «РусАвтоматизация». Мы найдём оптимальное решение и поможем выбрать оборудование, максимально отвечающее требованиям Вашего технологического процесса.

    Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые публикации.

    Источник

    Гидростатические датчики уровня, подводные камни

    Гидростатические датчики уровня в настоящее время широко представлены на рынке уровнеметрии. Популярность их применения обусловлена сочетанием относительно невысокой цены с высокой точностью измерений и надежностью. Однако перед тем как заложить гидростатические уровнемеры в свой проект автоматизации следует вспомнить об особенностях их применения, которые обусловлены заложенным в них методом измерения.

    Не стоит забывать, что гидростатические датчики уровня по существу измеряют давление столба жидкости, действующего на мембрану, и переводят его в уровень с помощью известной всем со школьной скамьи формулы P=ρgh. При этом «датчик рассчитывает», что он не полетит, например, на Луну, где «g» меньше Земного и что плотность жидкости, давление которой он измеряет, будет постоянной (именно той, на которую он откалиброван изготовителем). Если, вероятнее всего, путешествие за пределы нашей планеты датчику не грозит, то с плотностью не все так однозначно. Ведь некоторые жидкости, в частности жидкое топливо, могут изменять плотность.

    Плотность жидкого топлива, хранимого в резервуаре, может изменяться по следующим причинам:

    1. Добавление в резервуар топлива с плотностью, отличной от той, что на данный момент в нем содержится. Например, плотность дизельного топлива при температуре +15 0 С по ГОСТ нормируется в диапазоне от 800 до 850 кг/м 3 , а плотность бензина марки АИ92 от 710 до 760 кг/м 3 . Т.о., топливо из бензовоза заливаемое в емкость, каждый раз может быть разной.
    2. Изменение плотности вследствие изменения температуры. В среднем для бензина и дизельного топлива это изменение равно 0,7 кг/м 3 на 1 0 С. Для определения плотности топлива при текущей температуре используются поправочные таблицы.
    Читайте также:  Сколько стоит шланг высокого давления для кондиционера

    Эти на первый взгляд небольшие отклонения могут стать большой проблемой при апробации системы измерения уровня (объема) топлива, в случае если она предназначена для коммерческого учета. Поэтому изначально важно оценить погрешность измерений с учетом плотности и геометрии резервуара и принять решение о ее приемлемости.

    В некоторых случаях есть выход. Для резервуаров с постоянной площадью горизонтального сечения (вертикально стоящих цилиндров) гидростатический датчик можно применить для контроля массы, поскольку в данном случае масса пропорциональна давлению, с коэффициентом пропорциональности g/S. В этом легко убедиться выразив высоту водного столба через массу h=m/ρS и подставив ее вышеуказанную формулу: P=(ρg/ρS)·m. Как видно, при этом плотность ρ сократится. Т.е. для измерения массы в данном случае плотность можно не измерять. Однако это «не срабатывает» для емкостей, где площадь горизонтального сечения зависит от высоты, т.е. не является константой. В этом случае нам для измерения массы опять необходимо «знать» текущий уровень или же плотность.

    Кроме вышесказанного, нельзя забывать о том, что вероятнее всего в резервуарах с топливом присутствует избыточное давление газов, которое также будет вносить погрешность в измерение уровня. И клапаны сброса избыточного давления могут «не спасти», поскольку открываются только при достижении давлением определенного порога. Эту погрешность также необходимо учесть при проектировании.

    Конечно, в указанных случаях, если требуется повысить точность измерений, можно дополнить систему датчиком давления газа, датчиком плотности и температуры, контроллером с ПО математического расчета уровня. Однако стоимость такой системы будет уже сопоставима со стоимостью специализированных датчиков уровня основанных, как правило, на магнитострикционном или емкостном методе измерения, с плотномером и термометром «на борту».

    В тех же системах мониторинга и автоматизированного управления технологическими процессами, где не требуется высокой точности измерений жидкостей с переменной плотностью, применение такого надежного и недорого решения как гидростатический датчик уровня зачастую вполне оправдано.

    Просто даем возможность знать больше,
    чтобы Вы стали лучшими среди профессионалов!

    Обзор других информационных выпусков:

    Источник

    Гидростатический уровнемер (датчик уровня)

    Гидростатический уровнемер функционирует за счет измерения давления или перепада давления в жидкости. Такой способ основан на факте существования гидростатического давления в жидкости и его изменения прямо пропорционально глубине. Специальные датчики позволяющие измерять уровень в открытых или закрытых резервуарах. Соответственно, одна мембрана устанавливается непосредственно на резервуаре, а вторая – в области избыточного давления (для закрытых емкостей) и на подаче атмосферного давления (в открытых). Устройства такого типа могут работать с вязкими жидкостями и при большом избыточном давлении. Однако важно, чтобы чувствительный элемент находился в непосредственном контакте с измеряемой средой.

    Виды гидростатических уровнемеров

    Датчики уровня гидравлического типа выполняются в двух конструкционных вариантах.

    Первый вариант исполнения – погружные преобразователи давления, что представляют собой 2 блока, объединенных компенсационным кабелем. Измерительный блок – это погружной зонд. Они используются для скважин, колодцев, открытых резервуаров, водоемов. Также подходят для безнапорных баков. Устройства изготавливаются из разных материалов. Корпус может быть нержавеющим стальным или полимерным, а чувствительная мембрана – стальной или керамической. В оболочке компенсационного кабеля проходит трубка опорного давления, и она может быть тефлоновой, полиуретановой или из ПВХ.

    Второй вариант – врезной преобразователь, подходящий для горизонтальной установки в стенку резервуара. В них предусмотрена открытая торцевая мембрана. Также модели могут быть контактными и бесконтактными.

    Читайте также:  Датчик давления масла мицубиси паджеро спорт дизель

    Также модели классифицируются по:

    • Способу присоединения: погружные, врезные, фланцевые;
    • Типу измеряемой среды: неагрессивная или агрессивная, густая, абразивная и так далее;
    • Способу связи с атмосферой: для закрытых и открытых резервуаров.

    Область применения гидростатического датчика уровня

    Гидростатические датчики уровня – оптимизированные функциональные устройства, помогающие измерять глубину столба и давления жидкости. Они используются в разных сферах промышленности, связанных с водой или с газом, в том числе в: нефтегазовой, химической, фармацевтической промышленности, где позволяют проводить контрольно-измерительные работы с газами, нефтью, топливом, спиртами и кислотами, проводить количественную оценку жидкостей.

    Также это оборудование широко используется в металлургии и добывающей промышленности для оценки уровня грунтовых вод или жидкостей в скважинах, водоемах. Кроме того, они необходимы и в экологическом контроле, в том числе для промера объема резервуаров с технической и питьевой водой на заводах и в населенных пунктах, для контроля состояния естественных водоемов.

    Качественная современная техника используется для решения следующих задач:

    • Мониторинг уровня жидкости в емкости и ее давления в непрерывном режиме, вне зависимости от состава и уровня загрязненности;
    • Оценка количества сжиженного газа в промышленных резервуарах;
    • Контроль давления в различных гидравлических и воздушных системах – насосах и компрессорах;
    • В качестве детекторов критического уровня;
    • Контроль заполняемости оросительных установок, пульверизаторов;
    • Коммерческий учет различных жидкостей;
    • Отслеживание процесса заполнения септиков;
    • Как защитный элемент в системах со скважинными насосами: предупреждают запуск на холостом ходу;
    • Обследование узких труднодоступных мест в трубопроводах.

    Принцип работы (действия) гидростатического уровнемера

    Погружной скважинный датчик уровня измеряет гидростатическое давление. Этот метод позволяет определить высоту столба жидкости в зависимости от того, какое давление действует на боковые стенки сосуда или его дно. В соответствии с законом Паскаля, гидростатическое давление зависит только от высоты столба и плотности жидкости, а форма и общий объем резервуара никак на эту величину не влияют.

    Поэтому можно стационарно закрепить на боковой поверхности резервуара датчик (либо использовать погружную модель, в которой датчик давления располагается непосредственно в контролируемой среде на определенной глубине). Соответственно, устройство помогает измерить давление, а затем преобразовать это значение в объем.

    Принцип измерения сохраняется общим для всех уровнемеров, вне зависимости от того, какая конструкция выбрана – фланцевая, погружная или врезная. Важно учитывать, что с их помощью можно измерять только жидкости с постоянной плотностью.

    Также имеет значение тип мембраны: открытую можно использовать только там, где в жидкости нет крупных включений, способных привести к повреждениям. Защищенную мембрану можно использовать для сильно загрязненных сред, но возможные включения должны быть больше размера технологического отверстия. Иначе мембрану придется часто чистить, а при механическом воздействии она может повредиться.

    Преимущества использования гидростатического датчика уровня

    С помощью гидростатического уровнемера можно измерить столб жидкости при глубине погружения до 100-250 м. Также есть модели в специальном исполнении, для глубоководных замеров. Ключевыми преимуществами таких устройств считаются:

    • Надежные комплектующие, в том числе мембраны из нержавеющей стали и герметично изолированный корпус (класс защиты IP68) – стальной либо титановый;
    • В кабеле предусматривается воздухопроницаемый, но водонепроницаемый фильтр;
    • Возможность выбора длины (должна превышать максимальный уровень жидкости) и материала кабеля с учетом плотности и агрессивности измеряемых сред (для воды и жидкостей на водной основе, для масел, концентрированных кислот и щелочей или высокотемпературных жидкостей, нагретых до +125 градусов);
    • Наличие дополнительных датчиков температуры, молниезащиты в определенных моделях, а также взрывозащищенное исполнение в ряде случаев;
    • Возможность использования в тяжелых условиях и на большой глубине;
    • Надежность и долговечность измерительного устройства, его легкая очистка (достаточно просто извлечь корпус из жидкости).

    В каталоге компании Измеркон представлены модели, созданные для систем водоснабжения, для нужд гидрогеологии, а также для очистных сооружений. Также в наличии промышленные преобразователи уровня (в том числе с цифровым интерфейсом).

    Источник

    Adblock
    detector