Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня.

Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы.

Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхРазличные виды датчиков уровня

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

  • Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
  • Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
  • Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело — измерять высоту питьевой воды в баке, другое — проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

  • поплавочного типа;
  • использующие ультразвуковые волны;
  • устройства с емкостным принципом определения уровня;
  • электродные;
  • радарного типа;
  • работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхРис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

  • Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
  • Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход.

То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала.

Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхРис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

  • излучается ультразвуковой импульс;
  • принимается отраженный сигнал;
  • анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхРисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхРис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхИзмерение уровня радарным датчиком

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости.

На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах.

Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхРисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

  • Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
  • Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
  • Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
  • Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
  • Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
  • Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи.

Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении.

Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхСхема управления водозабоным насосом

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня — на замыкание, максимального — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

  • По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
  • Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
  • По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

Источник: https://www.asutpp.ru/vybiraem-datchik-urovnya-vody-v-rezervuare-i-emkosti.html

Поплавковый выключатель уровня воды

  • 17 марта 2017 г. в 17:13
  • 1298

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Многие производственные процессы современной промышленности связаны с использованием в работе воды и различных водных растворов. Вода применяется для охлаждения, промывания, получения пара, поддержания концентрации растворов химических веществ, в ходе производства продуктов питания и для решения множества других задач. В связи с этим большое внимание уделяется вопросам контроля уровня жидких продуктов на основе воды.

Современный рынок промышленного оборудования предлагает большой выбор разнообразных устройств, предназначенных для измерения, контроля и сигнализации уровня жидких продуктов — от самых простых датчиков до сложных высокотехнологичных уровнемеров. Для контроля уровня воды чаще всего применяются самые простые — поплавковые датчики.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

В основе устройства поплавковых выключателей уровня воды лежит использование поплавка, размещаемого в контролируемой емкости, резервуаре или водоеме на кабеле или специальном стержне. При изготовлении датчика особое внимание уделяется используемым материалам, а также размерам поплавка.

Благодаря этому независимо от уровня воды в резервуаре поплавок остается на поверхности воды. Также важно, чтобы места соединения элементов выключатели обладали высокой герметичностью для исключения возможности попадания жидкости на контакты прибора.

Срабатывание датчика происходит за счет замыкания или размыкания контактов при изменении уровня воды.

Самые простые виды датчиков представляют собой механические поплавковые выключатели уровня воды, предназначенные для контроля заданного предельного уровня. Срабатывание выключателя происходит при достижении водой необходимого уровня, на котором установлен датчик.

В результате поплавок выключателя всплывает и вызывает замыкание контактов через специальный шток. Соответственно при снижении уровня поплавок опускается, возвращая контакты в исходное положение.

Подобный вид поплавковых выключателей уровня, несмотря на простоту, может свободно использоваться в автоматизированных управляющих системах с небольшим функционалом для сигнализации предельного уровня воды.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Еще один вид простых устройств — кабельные поплавковые датчики уровня воды. В этом случае используется поплавок специальной формы, меняющий угол наклона в зависимости от уровня воды в емкости.

Читайте также:  Особенности и сфера применения анкерных болтов с гайкой

Соответственно при изменении угла встроенные контакты замыкаются или размыкаются, что в свою очередь приводит к срабатыванию датчика или возвращению в исходное положение. Кабельные поплавковые выключатели уровня воды могут использоваться как в закрытых емкостях, так и в открытых резервуарах и водоемах, в том числе бассейнах, колодцах, водохранилищах и т.д.

При этом кабельные датчики способны напрямую управлять насосным оборудованием, запуская или останавливая процесс наполнения емкости или откачки воды.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Самой распространенной группой поплавковых датчиков уровня воды являются магнитно-поплавковые или герконовые датчики.

В этом случае для работы используются специальный магнитный поплавок, который при изменении уровня воды перемещается и воздействует на герконовые контакты датчика.

Дополнительным преимуществом магнитных датчиков является использование для переключения состояний датчика герконов — герметичных контактов, что гарантирует защиту от контакта с водой.

Магниточувствительные датчики отличаются широкими возможностями применения и могут использоваться не только в качестве поплавковых датчиков уровня воды, но и для работы с другими видами жидких продуктов.

Конструкция магнитных датчиков существенно различается в зависимости от области применения и поставленных задач.

При этом помимо стандартных исполнений многие производители предлагают и специализированные серии устройств, предназначенные для использования с опасными и агрессивными веществами, в условиях повышенных температур или высокой вероятности возникновения взрывов.

Преимуществом всех видов поплавковых выключателей уровня воды является простота их установки и эксплуатации. Чаще всего датчики поплавкового типа используются в качестве сигнализаторов предельного уровня воды в емкости.

Это обусловлено самим принципом работы поплавка. Исключением могут стать только магнитные датчики с несколькими парами контактов, расположенных на разном уровне.

В этом случае один датчик может использоваться для контроля одновременно нескольких заданных уровней воды и отличается большей функциональностью.

Если вы столкнулись с проблемой выбора поплавкового выключателя уровня воды, вы можете обратиться к инженерам компании «РусАвтоматизация». Специалисты нашей компании помогут вам подобрать оптимальный вариант устройства, подходящий под конкретные условия применения.

Источник: Компания «РусАвтоматизация»

Источник: https://www.elec.ru/articles/poplavkovyj-vyklyuchatel-urovnya-vody/

Выключатель поплавковый уровня воды в резервуарах

remontoni.guru > Водоснабжение > Выключатель поплавковый уровня воды в резервуарах

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Оглавление:

  • Общие характеристики датчиков
  • Устройство и применение поплавкового датчика уровня воды
  • Поплавковый выключатель для электрических насосов
  • Поплавковый клапан для водяных резервуаров

Общие характеристики датчиков

Цели использования датчиков уровня весьма разнообразны:

  • Для установления количества жидкости в ёмкости и передачи определённого сигнала, в случае превышения максимально допустимой нормы в резервуаре, на контакты управляющего реле.
  • Для включения звуковой или световой сигнализации на пульте управления в главном корпусе.
  • Для отображения показателей уровня жидкости на монитор центрального управления, с указанием конкретных резервуаров, если есть несколько ёмкостей.
  • Если существует дополнительное насосное оборудование, датчики осуществляют автоматический контроль, за установленным уровнем жидкости.

Существует два основных метода определения уровня воды в резервуаре:

  1. Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхКонтактный. При использовании этого метода устройство контроля располагается непосредственно в ёмкости на определённой высоте. Срабатывание датчика происходит в момент, когда уровень жидкости достигает установленного значения. По такому методу работают гидростатические и поплавковые модели оборудования.
  2. Бесконтактный. Применение этого метода, чаще всего, осуществляется при работе в устройствах с более вязкими фракциями, а также с токсичными веществами. Используется бесконтактный метод в ультразвуковых, ёмкостных, оптических, магнитных моделях оборудования.

По принципу работы датчики разделяют на виды:

  • Поплавковый датчик уровня жидкости. Благодаря простому конструктивному решению, датчики такого вида получили наиболее широкое распространение в устройствах контроля уровня жидкости.
  • Радарные датчики уровня материала. В своей работе используют принцип приёма и отражения частотных волн. Сигнал от передатчика отражается от материала, находящегося в резервуаре, и фиксируется приёмным устройством. Затем, специальный аппаратный блок сравнивает такие сигналы в определённый промежуток времени. Именно изменение показателей этого сигнала и позволяет оценить уровень вещества в используемой ёмкости.
  • Ёмкостные датчики используют принцип работы переменного конденсатора, который заключается в изменении ёмкости в зависимости от количества вещества, находящегося в резервуаре. Этот вид датчиков наиболее эффективен при работе с сыпучими веществами.
  • Ультразвуковые датчики работают по тому же принципу, как и радарные, только происходит передача и приём ультразвуковых волн.
  • Гидростатические датчики используют в работе принцип измерения давления столба вещества. В зависимости от показателя величины давления и определяется количество воды в резервуаре.

При выборе устройства необходимо обратить внимание на многие факторы:

  • Какая жидкость планируется содержаться в баке. При этом желательно знать её характеристики, плотность. Важно знать влияние на здоровье человека содержащегося в резервуаре вещества .
  • Обязательно нужно выяснить характеристику материала, из которого планируется изготовить ёмкость. От этого показателя будет зависеть выбор измерителя количества вещества.
  • Вид сигнала для получения информации о количестве жидкости в баке.
  • Предел величины измерения. Этот показатель учитывается при определении необходимого размера ёмкости.
  • Обязательно должны рассматриваться необходимость соблюдения санитарных норм.
  • Максимальная и минимальная температура применения датчика. Необходимость учёта этого фактора обусловлена зависимостью работы устройства при различных температурных параметрах.
  • И конечно же, одним из главных параметров служит точность измерения уровня жидкости.

Устройство и применение поплавкового датчика уровня воды

Поплавковые датчики уровня жидкости считаются самыми надёжными и дешёвыми устройствами для определения количества вещества в ёмкости. Благодаря простоте конструктивного решения, датчики поплавкового типа нашли широкое применение почти во всех областях промышленности. Незаменимыми помощниками они остаются и в бытовых условиях применения.

По расположению в резервуаре поплавковые выключатели можно разделить на вертикальные и горизонтальные.

Применение поплавковых датчиков с вертикальным расположением штока встречается намного чаще, нежели горизонтальных указателей. Внутри вертикального штока расположены герконы.

Поплавок всегда располагается на поверхности жидкости, внутри его находится магнитный шарик. Приближаясь к геркону, поле магнита приводит к срабатыванию контактов, что и служит сигналом о наполнении ёмкости.

Этот сигнал и приводит к срабатыванию контактов реле на насосе.

Если установка вертикального штока в резервуаре затруднена, то датчик крепят на стенке в горизонтальном положении.

Поплавковый выключатель для электрических насосов

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхТакое устройство призвано автоматизировать работу электрических насосов в различных системах водоснабжения и водоотведения. Принцип работы выключателя очень прост — включать или выключать электрический насос при достижении необходимого уровня жидкости.

Выключатели бывают с двумя контактами или с тремя контактами. Двух контактный выключатель просто соединяет электрическую цепь, когда он находится в положении «выключен» или разъединяет её при положении – «включён».

Выключатели с тремя проводами являются универсальным устройством, где имеется один общий контакт, а переключение осуществляется между двумя другими. В одном положении электрическая цепь управления насосом соединяется одним проводом, а в другом – вторым. Поэтому такие выключатели могут срабатывать как при наполнении ёмкости, так и при её полном опустошении.

Пластиковый корпус выключателя может иметь различную форму (прямоугольную, круглую, овальную) и является водонепроницаемым и герметичным. Наличие воздуха внутри корпуса позволяет выключателю постоянно находиться в плавучем состоянии.

Металлический шарик, который находится внутри корпуса, перекатываясь, коммутирует электрическую цепь реле насоса. Для качественного создания контакта при замыкании, в корпусе выключателя есть магниты. Благодаря им, шарик надёжно фиксируется в крайних положениях.

Сила магнита рассчитана на прочное удержание шарика при уклоне до 70°.

Поплавковый клапан для водяных резервуаров

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условияхПоплавковый клапан обеспечивает контроль уровня воды в любом открытом баке.

Работа его осуществляется без участия человека. Поэтому система, в которой используется такой клапан, является полностью автоматической.

Состоит поплавковый клапан из:

  • Поплавка.
  • Подвижной рычажной системы.
  • Пропускного узла, в который входят входные и выходные патрубки.

Устанавливается клапан внутри определённой ёмкости, предназначенной для хранения и, при необходимости, для автономного снабжения водой, если отсутствует центральное водоснабжение.

Принцип работы клапана очень прост. Если уровень воды снизился, то поплавок опускается, открывая клапан и доступ к подаче воды. При полном заполнении — поплавок поднимается, закрывая клапан.

Как видно из статьи, во многих случаях устройство и обслуживание систем контроля, за уровнем жидкости в резервуаре, не представляет никаких сложностей. Поэтому настроить её несложно своими руками. А также имея хоть небольшие знания электрики, несложно подключить насос самостоятельно.

Источник: https://remontoni.guru/vodosnabzhenie/vyklyuchatel-poplavkovyj-urovnya-vody-v-rezervuarah.html

Поплавковый уровнемер: подробно простым языком

Поплавковый уровнемер — это прибор для измерения уровня жидкости, сконструированный так, что он плавает наполовину погруженным в жидкость, другая же половина находится над поверхностью жидкости.

Поплавки — это пустотелые предметы, которые всегда входят в непосредственный контакт с измеряемой жидкостью.

Можно использовать вертикальные перемещения поплавка в качестве непосредственного измерения эквивалентного изменения.

Перемещения поплавка могут передаваться на ряд различных устройств, с помощью которых осуществляется или непрерывное измерение уровня или же определение уровня с уставками.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях Поплавковый уровнемер
Рекомендуем разобраться что такое уровень, а также обратить внимание на другие приборы для измерения уровня.

Принцип работы поплавкового уровнемера

Плавучесть — это направленная вверх сила или подъемная сила, выталкивающая вверх погруженный в жидкость предмет. На любой предмет, погруженный в жидкость действует подъемная сила, равная по величине весу вытесненной жидкости.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях Демонстрационный показ вытеснения, подъемной силы и кажущейся потери веса

На рисунке выше проиллюстрированы взаимоотношения между вытеснением, подъемной силой и весом, а также показано, как у предмета, погруженного в жидкость происходит кажущаяся потеря веса, соответствующая по величине весу вытесненной им жидкости.

На рисунке изображены: предмет цилиндрической формы, подвешенный на весах; большой сосуд, заполненный жидкостью до уровня переточной трубы; пустой сосуд размером поменьше для сбора вылившейся из большого сосуда жидкости, при условии вытеснения жидкости из большого сосуда. Вес предмета показан на шкале весов.

При погружении предмета в жидкость часть жидкости выливается в пустой сосуд. Изменение показания веса на весах указывает на то, что вес предмета уменьшается. Величина этой кажущейся потери веса равна весу жидкости, вытесненной в пустой сосуд.

Читайте также:  Преимущества сварочных полуавтоматов аврора: ассортимент, характеристики

Если вес предмета больше веса вытесненной им жидкости, предмет будет находится в погруженном состоянии, но потеря его веса будет по-прежнему равняться весу вытесненной им жидкости.

Если предмет (при полном погружении) весит меньше, чем объем вытесненной им жидкости, предмет поднимется на поверхность и будет держаться на поверхности жидкости.

Дрейфующий предмет будет плавать именно на том уровне, на котором вес вытесненной им жидкости будет точно равняться весу самого предмета.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях Плавучесть на примере двух предметов

На рисунке выше проиллюстрировано явление плавучести на примере двух подвешенных предметов, спускающихся в резервуар с жидкостью.

Предмет, находящийся слева, плавает: подъемная (выталкивающая) сила жидкости по величине больше веса предмета. Действие предмета, находящегося справа, подобно действию вытеснителя.

По мере повышения уровня жидкости он будет погружаться в жидкость, поскольку выталкивающая сила жидкости по величине меньше веса предмета.

Сигналы перемещения поплавкового уровнемера в результате его подъема или снижения в соответствии с изменением уровня жидкости могут переводится в показания уровня с помощью ряда различных устройств, включая откалиброванные стержни; рычажные соединения; ленты (или цепи); шкивы и противовесы; канаты и скользящие стрелки-указатели; подъемные механизмы и механические выключатели.

Стержень со стрелкой-указателем и шкалой монтируются на внешней стороне резервуара. Поплавковый уровнемер, который закрепляется внизу стержня, виден в этом примере через отверстие, закрываемое крышкой, наверху резервуара. Любое изменение положения поплавка показывается смещением стрелки вдоль шкалы.

А также поплавок может быть подсоединен непосредственно к индикаторной стрелке с помощью рычажного соединения. Это механическое соединение выведено с выходом прямо на стрелку на индикаторном устройстве. При поднимании или опускании поплавка внутри резервуара рычажная передача смещает стрелку вдоль шкалы на индикаторе.

Источник: https://www.kipiavp.ru/pribori/poplavkoviy-urovnemer.html

Датчики уровня воды

ПОПЛАВКОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ГЕРКОНОВЫЙ

Для определения количества воды в емкости используют специальные устройства – датчики уровня. Компактные измерители широко применяются в автоматизации систем водоснабжения, а также в промышленном и бытовом оборудовании.

С их помощью можно отслеживать уровень любых жидкостей, существуют варианты, разработанные для сыпучих материалов.Конструктивно датчики уровня воды различаются в зависимости от области применения и требований к точности измерения.

Наибольшее распространение получили следующие типы измерителей:

  • поплавковый;
  • электронный;
  • герконовый.

Каждый из вариантов обладает определенными преимуществами, и может быть рекомендован к установке. Выбор конкретной модели зависит исключительно от предъявляемых требований к устройству, включая точность измерения, надежность, срок эксплуатации и устойчивость к внешним факторам.

Так поплавковые датчики считаются наиболее экономичным вариантом, обеспечивающим приемлемую точность измерения, и часто используются в быту. А современные электронные уровнемеры используются в сложных автоматических системах для отслеживания точных значений.

Стоит заметить, что электронные системы можно использовать для простых задач, но такой шаг неоправдан с экономической точки зрения.

Поплавковый датчик уровня воды

Поплавковый уровнемер – самый распространенный измеритель, популярность которого обусловлена предельно простой конструкцией и соответственно надежностью. Поплавковые измерители можно условно разделить на два варианта:

  • механические;
  • герконовые.

Второй вариант подразумевает использование выключателей с магнитоуправляемыми контактами, поэтому его устройство будет рассмотрено в отдельном разделе.

Самый простой механический поплавковый измеритель работает на определение предельного уровня воды. Измеритель устанавливается в определенной части емкости, и когда вода достигает поплавка, он всплывает и через специальный шток замыкает (размыкает контакты). Подобные устройства более известны под названием поплавковые выключатели.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Этот тип механических датчиков отличается достаточной надежностью и часто используется в простейших автоматизированных системах. Но его функциональность ограниченна конструкцией – датчик срабатывает только при предельном значении уровня воды.

Также выпускаются кабельные поплавковые датчики. В этой конструкции используется поплавок особой формы, который изменяет угол наклона в зависимости от уровня воды. Внутри поплавка устанавливается выключатель, который срабатывает при изменении угла. В большинстве случаев используются выключатели со стальным шариком, замыкающим контакты.

Отдельная категория – кабельные поплавковые измерители с ртутным выключателем, обеспечивающим высокую надежность. Для точного контроля иногда устанавливают несколько поплавковых датчиков с разной длиной кабеля.

Поплавковые измерители пользуются спросом во многих отраслях промышленности. Датчики используют для контроля уровня горюче смазочных материалов, охлаждающих жидкостей. В быту устройства обычно применяют для измерения уровня в скважинах и колодцах (защита насоса от «сухого» хода), а также для автономной канализации.

Одно из преимуществ этого типа уровнемера – простая установка и настройка. Некоторые модели разрабатываются специально для насосов и позволяют исключить использование дополнительных пусковых реле.

Электронный датчик уровня воды

Электронные измерители изготавливаются на основе различных типов датчиков. Один из вариантов – емкостные датчики позволяющие фиксировать изменение уровня воды в режиме реального времени. Одно из преимуществ подобных устройств – отсутствие подвижных элементов, что положительно сказывается на надежности и сроке эксплуатации.

Принцип работы емкостного уровнемера основан на изменении емкости конденсатора в зависимости от состава и распределения диэлектрического материала между обкладками. То есть при изменении уровня воды в конденсатор, включенный в электрическую цепь, меняет свою емкость, что фиксируется специальным оборудованием.

Для точности снимаемых показателей измеритель калибруют непосредственно перед установкой, учитывая свойства измеряемой жидкости. Емкостные измерители используют не только для контроля уровня воды, но и других жидких и сыпучих материалов.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

При всех преимуществах емкостного датчика, стоит учитывать зависимость показателей от температуры, поэтому для точного измерения уровня воды с изменяемой температурой необходимо дополнительно устанавливать датчик температуры для корректировки получаемых значений.

Оптический электронный датчик уровня воды.

Второй востребованный вариант электронного измерителя уровня воды – оптический.

Это устройство используется в качестве альтернативы поплавковым измерителям при высокой вероятности вибрации воды (что в механических системах приводит к искажению показателей).

Оптические датчики используют для отслеживания предельных уровней воды. Принцип работы основан на изменении отражательной способности оптической системы при достижении водой определенного уровня.

В качестве преимуществ подобных датчиков можно отметить отсутствие подвижных частей, и независимость от внешних факторов.

Оптические уровнемеры используют на транспорте для контроля уровня охлаждающей жидкости, в бытовой технике (кофемашины).

Часто устанавливаются для измерения предельного уровня воды в цистернах, которые перевозятся на автомобильном или железнодорожном транспорте (устойчивость к вибрациям).

В целом, электронные измерители лишены основных недостатков механических аналогов, и позволяют проводить измерения с высокой точностью. Единственно ограничение – более высокая цена и необходимость профессиональной установки и настройки.

Герконовый датчик уровня воды

Один из самых популярных типов датчика, представляющий собой усовершенствованный вариант поплавковых устройств с механическим переключателем. Герконовые уровнемеры отличаются низкой стоимостью, простой и надежной конструкцией, а также возможность отслеживать изменение уровня воды в широком диапазоне.

Существует несколько разновидностей герконовых датчиков. В простейшем варианте механический переключатель поплавкового датчика меняют на геркон, что несколько повышает надежность устройства (так устроены герконовые уровнемеры боковой установки). Но чаще используется схема с несколькими герконами и поплавком с магнитами.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

В качестве примера можно рассмотреть одну из самых популярных конструкций. Датчик изготавливается в виде трубки, по которой свободно перемещается поплавок. Внутри трубки устанавливаются герконы, количество которых может варьироваться в зависимости от требований к дискретности измерения.

То есть чем больше уровней воды нужно отслеживать, тем большее количество герконов нужно установить.

При изменении уровня воды поплавок поднимается или опускается, вызывая встроенным магнитом срабатывание геркона, который подключен в управляющую цепь. В простейшем варианте используются один геркон, для сигнализации предельного уровня воды.

Корпус герконовых датчиков может изготавливаться из различных материалов, в бюджетном варианте используется пластик, более дорогие и прочные модели изготавливают из нержавеющих сплавов. Выбор материала в основном зависит от того, где будет устанавливаться датчик (требования к механической прочности и надежности).

Герконовые датчики – одни из самых распространенных, и часто используются в бытовых системах автономного водоснабжения. Простая конструкция позволяет изготовить датчик самостоятельно, при этом его надежность и точность измерения будет на достаточно высоком уровне. Герконовые измерители уровня можно использовать для различных жидкостей.

  • В частности эти устройства широко применяются для контроля уровня топлива на транспортных средствах, используются в химической и нефтегазовой промышленности.
  • Если оценивать вышеперечисленные варианты датчиков уровня воды исходя из критериев надежности и точности измерений, то на первом месте будут электронные уровнемеры.

Но стоит учитывать, что их технические характеристики часто превышают требования, предъявляемые к бытовым системам водоснабжения. Поэтому поплавковые и герконовые датчики – это оптимальный вариант, с доступной ценой и простой установкой.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/datchiki_urovnja_vody.html

Поплавковые уровнемеры и область их применения

Измерение уровня различных жидкостей можно проводить разными способами. Один из способов измерения предполагает использование поплавка, который опускается на поверхность жидкости и частично погружается в нее.

Чаще всего жидкости имеют достаточно однородную плотность, поэтому нет никакой разницы, в каком именно месте будет находиться поплавок — глубина его погружения будет одинаковой, значит и расстояние до поплавка тоже будет одинаковым.

Попробуем разобраться, что это такое и зачем это нужно.

Какие бывают поплавковые уровнемеры

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Поплавок, погруженный в жидкость, подвергается воздействию двух сил: силы тяжести и выталкивающей силы Последняя равна по значению силе тяжести, но противоположна ей по знаку. Силу тяжести вычисляют умножением погруженного в жидкость объема поплавка на плотность самой жидкости. Из этого становится понятно, что если будет изменяться плотность жидкости, то и поплавок будет погружаться на разную глубину, что будет приводить к появлению погрешности в измерении уровня жидкости.

Чтобы свести к минимуму эту погрешность, поплавок делают из максимально легкого материала, что сводит к минимуму влияние неоднородности жидкости. Второй способ уменьшить погрешность — сделать поперечное сечение поплавка как можно большим, чтобы он погружался в жидкость на минимальную глубину, благодаря чему измерения при помощи поплавкового уровнемера становятся максимально точными.

Читайте также:  Характеристики сплавов на основе титана, свойства металла и области применения

Простейшая схема поплавкового уровнемера

Поплавок соединяется со стрелкой указателя уровня через гибкую механическую связь, поэтому чтобы уровнемер смог правильно измерить уровень, необходимо чтобы поплавок своей массой мог обеспечить достаточное натяжение этой гибкой связи.

С другой стороны, поплавок не может быть очень большим, потому что тогда придется увеличивать размеры всего уровнемера, что крайне нежелательно.

Исходя из всего этого, для измерения уровня различных типов жидкостей изготавливают уровнемеры с разным размером и формой поплавка, а так же из разных материалов, что повышает точность измерения.

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

1 – поплавок
2 – трос
3 – шкала
4 – противовес

Типы поплавковых уровнемеров

Чтобы измерять уровень жидкостей, имеющих невысокую температуру и которые находятся под низким давлением, чаще всего применяют уровнемеры типа УДУ.

Поплавковые уровнемеры этого типа имеют довольно высокий показатель точности, их погрешность составляет порядка четырех миллиметров, при этом глубина сосуда может достигать двадцати метров.

Измерения можно производить при температуре от -50 градусов по Цельсию до +50 градусов по Цельсию, а избыточное давление может составлять от 1,5 до 3 кПа.

Недостатком этого типа поплавковых уровнемеров является то, что их установка не позволяет обеспечить высокую герметизацию резервуара, поэтому чаще всего их применяют для определения уровня нефтепродуктов.

В случаях, когда жидкость находиться под большим давлением, или если ее температура находится вне допустимого диапазона измерения ее уровня при помощи уровнемера типа УДУ, используют поплавковый уровнемер типа ПМП, в конструкции которого используется магнитный преобразователь. Точность измерения таким уровнемером достигает пяти миллиметров, а глубина емкости, в которой происходит измерение, может достигать шести метров.

Где применяются уровнемеры поплавкового типа

Поплавковые уровнемеры нашли самое широкое применение, ведь с их помощью можно точно измерять не только уровень достаточно однородных жидкостей, но и уровень так называемых двухфазных жидкостей. В этом случае применяются уровнемеры, в конструкции которых используются два поплавка, измеряющих жидкость определенной плотности.

Область применения таких уровнемеров очень широкая, их устанавливают на баках для контроля за уровнем воды в них, используют для контроля уровня воды нефтепродуктов в резервуарах и даже для слежения за количеством химических веществ в специальных хранилищах. С помощью поплавкового уровнемера можно контролировать не только степень заполнения водохранилищ, но и уровень воды в реках, отслеживать состояние коллекторов и отстойников.

На видео: принцип действия поплавкового уровнемера.

Источник: https://storage-tanks.ru/oborudovanie-i-komplektuyushhie/poplavkovyie-urovnemeryi-i-oblast-ih-primeneniya/

Датчик уровня воды и других жидкостей

ВИДЫ И ТИПЫ ВЫБОР И ПРИМЕНЕНИЕ

Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

Отслеживание уровня воды и аналогичных жидкостей осуществляется с помощью приборов с разным типом и функционалом. Выбор конкретного варианта делают исходя из поставленных задач, внешних условий и свойств рабочей жидкости.

Во избежание ошибок и лишних трат подбор и монтаж датчиков производственного и общественного назначения доверяют специалистам. Датчики для индивидуального пользования без проблем выбираются и устанавливаются самостоятельно.

  • Данная группа для измерения уровня воды или других жидкостей представлена приборами с абсолютно разным принципом работы.
  • Эти устройства могут быть механическими, электронными, магнитными, оптическими, гидростатическими или локационными.
  • Они устанавливаются в местах с затруднительным или отсутствующим доступом к воде или при наличии угрозы безопасности при прямом измерении.
  • Простейшие датчики уровня работали за счет базовых законов физики (силы выталкивания или разницы в электропроводности разнородных сред). Современные разновидности пригодны для решения самых разных задач, включая:
  • онлайн мониторинг фактического уровня воды;
  • оповещение о достижении предельных или заданных значений уровня жидкости;
  • измерение и расчет объема рабочей жидкости в емкостях со сложной формой или скорости ее расхода;
  • хранение, накопление и обработку результатов.

Исходя из функционального назначения все датчики уровня воды делятся на уровнемеры и сигнализаторы. Первые устанавливаются с целью непрерывного мониторинга этого параметра и преобразовывают его значение в аналоговый или цифровой сигнал.

Вторые задействуются при необходимости получения сигнала или команды о достижении определенного значения уровня жидкости в емкости.

Виды датчиков уровня их преимущества и недостатки

В зависимости от способа контакта с жидкой средой все датчики этого типа разделяются на:

  • контактные;
  • бесконтактные.

Вторая группа более ограничена и представлена высокотехнологичными радарными микроволновыми уровнемерами и ультразвуковыми датчиками обоих типов.

Микроволновые радарные уровнемеры в свою очередь разделяются на приборы с разным принципом действия (контроль импульсов или FMCV локация), рабочим диапазоном и частотой излучения. Эти уровнемеры признаны самыми совершенными, единственным ограничением их применения считается высокая цена.

Принцип действия ультразвуковых уровнемеров и сигнализаторов основан на анализе времени распространения импульсов от сенсора-излучателя до жидкой среды. К преимуществам приборов этой группы относят экономичность, компактность и неприхотливость, в целом их характеристики считаются универсальными.

Сфера применения ультразвуковых разновидностей ограничена водой и другими жидкостями, для измерения уровня сыпучих веществ они не подходят. К учитываемым особенностям этих устройств также относят потребность в компенсации некоторых внешних влияний (ветра, наличия пенного слоя).

Контактные датчики более распространены и многообразны. В зависимости от принципа действия эта группа условно разделяется на:

  • емкостные и кондуктометрические разновидности, имеющие схожий принцип работы и определяющие уровень по изменению емкости среды и показателей сопротивления соответственно;
  • поплавковые измерители в свою очередь разделяемые на простые механические и усовершенствованные герконовые;
  • гидростатические уровнемеры и сигнализаторы, используемые при отслеживании уровня воды и жидкостей с постоянной плотностью при давлении внешней среды не выше атмосферного;
  • оптические электронные сигнализаторы предельного уровня, отслеживающие это значение за счет изменения отражательной способности воды;
  • вибрационные устройства, отслеживающие достижение определенного уровня за счет анализа изменений амплитуды колебаний чувствительного элемента.

Поплавковые механические датчики имеют самый простой принцип работы (контакты замыкаются при выталкивании поплавка рабочей жидкостью). Устройства этой группы ценятся за надежность и доступность, но из-за срабатывания исключительно при достижении определенного предела их возможности ограничены.

Герконовые (они же магнитно-поплавковые) датчики этих недостатков лишены, контакты их чувствительных элементов могут замыкаться по мере приближения магнита. Все поплавковые разновидности не нуждаются в сложном монтаже и обходятся дешево, но в клейких и динамичных средах они малополезны.

Емкостные датчики оснащаются специальными электродами, образующими с корпусом примитивный конденсатор. Их используют для мониторинга уровня воды и любых не вспенивающихся и не набрызгивающихся на зонд жидкостей (исключение – емкостные радиочастотные виды).

  1. К важным преимуществам емкостных уровнемеров и сигнализаторов относят повышенную чувствительность, надежность и возможность работы с агрессивными средами.

Кондуктометрические разновидности датчиков уровня жидкости оснащаются жесткими стержнями или гибкими тросовыми электродами. Функции общего электрода у них выполняют металлические стенки рабочего резервуара или контрольные стержни.

Замыкание реле происходит при контакте рабочего элемента с пищевой или технической водой, напитками, растворами солей или щелочей и стоками. Их преимущества и недостатки во многом схожи с емкостными, но длину их электродов легче менять. В отличие от емкостных разновидностей кондуктометрических принцип реализуется исключительно в сигнализаторах.

Гидростатические разновидности имеет широкую сферу применения и ценятся за надежность и неприхотливость. В частности, с их помощью отслеживается уровень воды в скважинах (безальтернативное применение), контролируется давление в насосных и котельных и работа оросительных установок.

Но из-за риска получения некорректных результатов их не рекомендуют использовать для отслеживания уровня растворов с переменной плотностью.

Оптические электронные датчики используются в качестве альтернативы герконовым при отслеживании уровня воды в резервуарах, находящихся под вибрацией.

Они ценятся за компактность и возможность получения независимых от внешних факторов результатов. Из-за дороговизны, ограничений в объеме резервуаров и потребности в профессиональном монтаже они используются реже остальных.

Вибрационные сигнализаторы срабатывают при изменении вибрации вилочковых чувствительных элементов. Такие приборы имеют средние показатели точности и экономичности и хорошо себя проявляют при работе с пенными и вязкими средами. Вибрационные сигнализаторы не имеют эксплуатационных недостатков, но для постоянного мониторинга или выдачи сверхточных результатов они не предназначены.

Область применения и особенности выбора

Сфера применения распространяется на воду и водные растворы, нефтепродукты и смазочные материалы, пищевые напитки и стоки. При достаточной защищенности корпуса или бесконтактном замере такие датчики отслеживают уровень щелочей, кислот и вязких сред, включая агрессивные. Один и тот же тип датчика при этом может использоваться для разных целей.

В частности, при работе с водой и любыми невязкими жидкостями отличные результаты обеспечивают ультразвуковые, поплавковые, вибрационные, оптические, емкостные и гидростатические сигнализаторы и уровнемеры.

При работе с растворами кислот предпочтение отдается емкостным, вибрационным и герконовым датчикам. Для контроля пенных или липких сред лучше всего подходят емкостные радиочастотные приборы.

При высокой вязкости рабочей среды помимо них стоит использовать вибрационные или ультразвуковые бесконтактные разновидности.

При подборе конкретного прибора последовательно учитывается:

  • состав и физико-химические параметры рабочей жидкости;
  • объем, форма и материал стенок резервуаров (некоторые датчики требуют врезки в стенки, что не всегда допустимо);
  • потребность в постоянном мониторинге или допустимость использования сигналов о достижении предельных значений;
  • коммутационные и интеграционные возможности приборов, требования к монтажу и обслуживанию.

При выборе датчиков для бытовых целей предпочтение отдается энергонезависимым, неприхотливым, надежным и долговечным устройствам. Большинство частных задач (отслеживание уровня воды насоса, колодца, бассейна) решает поплавковый кабельный датчик.

При необходимости постоянного контроля уровня воды в скважине устанавливаются гидростатические уровнемеры или сигнализаторы. Остальные разновидности использовать для этих целей нецелесообразно.

  *  *  *

© 2014-2019 г.г. Все права защищены.Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник: https://video-praktik.ru/datchik_urovnya_vody.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector