Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Рекомендации по выбору датчиков уровня

16 января 2017 г. в 10:10

На сегодняшний день существует большое количество автоматизированных систем управления различными технологическими процессами, и одной из основных задач таких процессов является контроль уровня сред. В связи с этим, производители выпускают множество типов датчиков уровня, базирующихся на различных принципах работы и применяемых с жидкими и сыпучими материалами. Такой широкий ассортимент может сбить с толку человека несведущего в вопросах уровнеметрии, и неверный выбор датчика никак не решит поставленных задач, а может даже навредить! Итак, данная статья написана с целью помочь разобраться в нюансах подбора необходимого датчика уровня.

Начнём с понятия « датчик уровня», под определение которого попадают устройства, предназначенные как для непрерывного измерения уровня сред (такие датчики уровня называют «уровнемерами»), так и для контроля заданного уровня (это «сигнализаторы уровня»). Таким образом, первым делом необходимо определиться, требуется ли постоянно знать уровень материала в ёмкости или достаточно контролировать конкретные точки, например опустошение или заполнение резервуара. В технологических процессах, где задача управления заключается во включении/отключении электродвигателей насосов, светозвуковой сигнализации или открытии/закрытии соленоидных клапанов по достижению заданного уровня, можно обойтись более экономичными и простыми сигнализаторами. Сигнализаторы уровня имеют дискретный выход и зачастую встраиваются напрямую в цепи управления. В наиболее сложных и ответственных технологических процессах, где требуется высокоточное измерение уровня, непрерывный мониторинг расхода материала и чёткое дозирование, используются более совершенные алгоритмы и инструменты управления. В таких случаях применяются уровнемеры с аналоговым выходным сигналом, пропорциональным измеряемому уровню. Уровнемеры подключаются к различным регуляторам, программируемым реле и контроллерам, которые в соответствие с управляющей программой осуществляют управление технологическим процессом и передают информацию об измерении на верхний уровень автоматизации в SCADA-системы.

Датчик уровня

Непрерывное 
измерение уровня

Уровнемер

Контроль достижения 
заданного уровня

Сигнализатор

Жидкости Сыпучие среды Жидкости Сыпучие среды
Емкостные
Гидростатические
Байпасные
Магнито-
стрикционные
Магнито-
чувствительные
Буйковые
Микроволновые (рефлексные, радарные)
Ультразвуковые
Радиоизотопные
Лотовые
Емкостные
Микроволновые (рефлексные, радарные)
Ультразвуковые
Радиоизотопные
Поплавковые
Магнитные
Емкостные
Оптические
Вибрационные
Ультразвуковые
Гидростатические
Кабельные механические
Ротационные
Вибрационные
Емкостные
Микроволновые рефлексные
Ультразвуковые

Датчики уровня применяются с различными материалами, тем не менее можно выделить две группы датчиков уровня: «для жидкостей» и «для сыпучих сред». Каждая из групп имеет свои особенности, которые должны быть учтены при выборе датчика.

Определившись с функционалом датчика уровня и средой применения, на следующем этапе необходимо выбрать тип датчика: контактный или бесконтактный. Контактные датчики представлены широкой линейкой устройств и обладают большей точностью и меньшей стоимостью. Однако, такие факторы как вспенивание, высокая вязкость среды и наличие взвесей в жидкости может привести к некорректным результатам измерения. Контактный тип датчиков наиболее устойчив к высоким температурам и давлению среды. Для контроля уровня агрессивных сред в химическом производстве, контактирующие со средой части датчика изготавливают из химически стойких пластмасс и нержавеющей стали. Вместе с тем, именно бесконтактные датчики уровня за счёт отсутствия контакта с измеряемой средой находят широкое применение в химической промышленности, невосприимчивы к пенообразованию и налипанию.

Следующим и наиболее ответственным этапом является выбор датчика уровня по принципу действия. Каждый принцип действия имеет свои достоинства и недостатки. Так, например, емкостные и кондуктометрические датчики уровня способны работать только в токопроводящих средах, ультразвуковые датчики чувствительны к пыли, а поплавковые магнитострикционные и магниточувствительные уровнемеры не рекомендуется использовать совместно с вязкими жидкостями. В то же время, бесконтактные микроволновые радарные уровнемеры благодаря своей конструкции и принципу действия подходят для измерения уровня агрессивных, пенящихся сред в широком диапазоне температур и давлений и применимы почти в любом процессе, но стоимость таких устройств соизмерима их возможностям, поэтому следует оценить целесообразность применения радарных уровнемеров. Подробную информацию и описание принципов работы вы сможете найти на соответствующих страничках нашего сайта. В данной же статье выделим наиболее часто встречаемые проблемы при выборе датчиков уровня, а также проведём приблизительное сравнение цен.

Цена
Уровнемеры Сигнализаторы
Низкая Средняя Высокая Низкая Средняя Высокая
Гидро-
статические
Магнито-
стрикционные
Байпасные Гидро-
статические
Вибрационные Микроволновые
Емкостные Магнито-
чувствительные
Буйковые Магнитные Емкостные
Ультра-
звуковые
Микроволновые радарные Лотовые Поплавковые механические Оптические
Микроволновые рефлексные Радио-
изотопные
Ротационные Ультразвуковые
Особенности среды
Жидкости Сыпучие
Агрессивные Пена Вязкие Налипающие Пыль
Микроволновые радарные Вибрационные Вибрационные Емкостно-частотные сигнализаторы Вибрационные
Радиоизотопные Емкостно-частотные сигнализаторы Емкостно-частотные сигнализаторы Микроволновые Уровнемеры/сигнализаторы Емкостные уровнемеры
Ультразвуковые Гидростатические Микроволновые уровнемеры/ сигнализаторы Радиоизотопные Кабельные механические
Контактные датчики из нержавеющей стали или пластиков Магнито-
стрикционные
Радиоизотопные Ротационные Лотовые
Магнито-
чувствительные
Ультразвуковые Ультразвуковые Микроволновые радарные
Микроволновые рефлексные Микроволновые сигнализаторы
Радиоизотопные Радиоизотопные
Ротационные
Точность
Уровнемеры Сигнализаторы
Низкая Средняя Высокая Низкая Средняя Высокая
Байпасные Гидро-
статические
Буйковые Механические наклонные Вибрационные Гидростатические
Емкостные Лотовые Магнито-
стрикционные
Поплавковые Магнитные Емкостные
Магниточув-
ствительные
Микроволновые радарные Ротационные Микроволновые Оптические
Ультра-
звуковые
Микроволновые рефлексные Ультразвуковые
Радио-
изотопные

Далее приведём сводную таблицу датчиков уровня по рассмотренным критериям.

Датчики уровня Цена Точность Условия
Агрессивная среда Пена Вязкая среда Налипающий материал Запылённость
Уровнемеры
Емкостные ★ ★ +
Гидро-
статические
★ ★ ★ ★ +
Байпасные ★ ★ ★ ★ ★
Магнито-
стрикционные
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ +
Магнито-
чувствительные
★ ★ ★ ★ ★ ★ +
Буйковые ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
Микроволновые рефлексные ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ + + +
Микроволновые радарные ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ + + +
Ультразвуковые ★ ★ ★ ★ ★ + +
Лотовые ★ ★ ★ ★ ★ +
Радиоизотопные ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ + + + +
Сигнализаторы
Поплавковые ★ ★
Магнитные ★ ★ ★ ★
Емкостно-частотные ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ + + + +
Оптические ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
Ультразвуковые ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ + +
Гидро-
статические
★ ★ ★ ★ ★ +
Кабельные механические +
Ротационные + +
Вибрационные ★ ★ ★ ★ ★ ★ + + +
Микроволновые ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ + + + +
  1. ★ — низкое значение
  2. ★ ★ — среднее значение
  3. ★ ★ ★ — высокое значение

Большинство выпускаемых датчиков уровня имеют различные исполнения (миниатюрные, взрывозащищённые, высокотемпературные, с удлинением и пр.), что делает их более универсальными и расширяет область их применения.

Данная статья является обзорной и носит рекомендательный характер. Проблемы, приведённые в статье, являются часто встречаемыми, а решения типовыми. Существует огромное количество уникальных технологических процессов, для которых требуется более тщательный подбор оборудования и консультации специалистов.

Инженеры компании «РусАвтоматизаця» помогут избежать ошибок в подборе оборудования под конкретный технологический процесс и сэкономят ваше время.

Источник: Компания «РусАвтоматизация»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

«РусАвтоматизация» — компания, которая поставляет оборудование и проектирует системы АСУТП для автоматизации производственных процессов с 2011 года.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Емкостные датчики (бесконтактные выключатели) серии СМ35, СМ30, СМ18, СМ12

Емкостной датчик является преобразователем параметрического типа, где определенное изменение емкостного сопротивления преобразуется из изменения измеряемой величины. Возможная область применения датчиков очень разнообразна. Их используют в системах по регулированию и управлению производственными процессами практически во всех производственных отраслях промышленности. Емкостной датчик применяется для выполнения контроля за заполнением резервуара зернистым, порошкообразным или жидким веществом, в качестве конечных выключателей на станках, обрабатывающих центрах, роботах, конвейерах, автоматизированных линиях и пр. Бесконтактный емкостной датчик применяется для определения контроля положения объекта. Он замыкает или размыкает цепь при появлении в области срабатывания объекта. Датчики серии СМ, отличающиеся низкой ценой, используют для обнаружения различных предметов из масла, стекла, пластмассы, металла и других материалов на расстоянии до двадцати пяти миллиметров. Сегодня широкое распространение приобрели датчики присутствия (приближения), имеющие кроме своей надежности, много преимуществ. Их сравнительно низкая цена делает датчики приближения незаменимыми практически на всех производствах в промышленности. Ёмкостные датчики серии СМ35 -Повышенное расстояние срабатывания -Четко очерченная зона срабатывания -Высокая помехозащищенность -Высокая частота переключения -Пылезащищенность, виброустойчивость, водо- и маслозащищенность -Защита от неправильной полярности и КЗ -Долгий срок службы CM35-3025NA, CM35-3025NB, CM35-3025NC, CM35-3025PA, CM35-3025PB, CM35-3025PC, CM35-2025A, CM35-2025B Ёмкостные датчики серии СМ30: CM30-3010NA, CM30-3010NB, CM30-3010NC, CM30-3010PA, CM30-3010PB, CM30-3010PC, CM30 -2010A, CM30-2010B, CM30-3015NA, CM30-3015NB, CM30-3015NC, CM30-3015PA ,CM30-3015PB, CM30-3015PC, CM30-2015A, CM30-2015B Ёмкостные датчики серии СМ18: CM18-3005NA, CM18-3005NB, CM18-3005NC, CM18-3005PA, CM18-3005PB ,CM18-3005PC, CM18 -2005A, CM18-2005B, CM18-3008NA,...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 12 апреля · Россия · Московская обл
Емкостные датчики (бесконтактные выключатели) серии СМ35, СМ30, СМ18, СМ12

ПРОДАМ: Тороидальный датчик тока Д. 250/0, 125 (1: 2000). Скидка 10%.

Датчик тока предназначен для использования в системах измерений, контроля и автоматики в электроустановках до 1000 В частотой 50 Гц. Конструктивно датчик представляет собой тороидальный трансформатор тока; определяет величину действующего значения переменного синусоидального тока в контролируемом проводе первичной обмотки. Изготавливается в пластиковом корпусе. Материал сердечника — электротехническая сталь. Исполнения: — Д. 100/0,1 — ток 5-100 А, коэффициент трансформации (±2%) — 1:1000 со скидкой 1223 руб. — Д. 250/0,125 — ток 5-250 А, коэффициент трансформации (±2%) — 1:2000 со скидкой 1561 руб.
Симахин Иван · ООО "ЭНЕРГИС-АВТОМАТИКА" · 3 апреля · Россия · Кировская обл
Тороидальный датчик тока Д. 250/0, 125 (1: 2000). Скидка 10%.

УСЛУГИ: Автоматизация технологических процессов

Предлагаем индивидуальную разработку средств контроля и управления технологическими процессами. Преимущества предлагаемых средств автоматизации и решений: - огромный интеллектуальный потенциал контроллера (возможность производить сложные расчеты, выводить детализированную графику на экран) -возможность работы с большим числом разнообразных датчиков отечественного и зарубежного производства - возможность дистанционного контроля и управления объектом из любой точки мира - получение уведомлений по электронной почте о событиях на контролируемом объекте - красивый, информативный и гибко настраиваемый, в соответствии с тех. заданием заказчика, интерфейс на сенсорном экране контроллера Примеры реализованных проектов: - автоматика управления сушильными камерами - система управления климатом в тепличном хозяйстве (8 теплиц одновременно) - автоматика управления фермой для выращивания грибов (вешенок или шампиньонов)
Агапов Антон · Агапов Антон Викторович · Вчера · Россия · Свердловская обл
Автоматизация технологических процессов

ПРОДАМ: Индуктивный датчик BI10-M30-Y1X-H1141 TURCK

Продается индуктивный датчик BI10-M30-Y1X-H1141. Это высокоточное устройство, использующее принцип электромагнитной индукции для обнаружения металлических объектов без физического контакта. Датчик является ключевым компонентом во многих областях промышленности, включая автоматизацию, безопасность и контроль процессов. Датчик BI10-M30-Y1X-H1141 отличается высокой точностью, долговечностью и надежностью. Он идеально подходит для работы в тяжелых условиях, благодаря своей устойчивости к вибрации, ударам и влаге. Технические характеристики: Напряжение питания: 10-30 VDC Ток потребления: не более 200 мА Рабочая температура: -25 до +70 °C Диапазон обнаружения: до 10 мм Защита от переполюсовки и короткого замыкания В наличии на складе в Санкт-Петербурге 4 шт. Товар растаможен, в отгрузочных документах будет указан действительный номер ГТД.
Беляков Андрей · ДАНЭКС · 10 апреля · Россия · г Санкт-Петербург
Индуктивный датчик BI10-M30-Y1X-H1141 TURCK

ПРОДАМ: Индуктивные датчики (бесконтактные выключатели) обзор предлагаемых моделей (н/м)

К наиболее распространенным бесконтактным датчикам положения относятся: фотоэлектронные, магнитогерконовые, генераторные и индуктивные датчики. В них нет механического контакта между подвижным объектом, передвижение и расположение которого находится под контролем. Бесконтактные датчики позволяют обеспечить высокую быстроту действия и большую частоту при включении механизмов. Недостаток этого типа датчиков заключается в зависимости точности от различных изменений напряжения питания и от температуры. Выходным аппаратом датчиков в зависимости от требований могут быть либо бесконтактный логический элемент, либо электрическое реле. Бесконтактные выключатели (индуктивные датчики) предназначены для регистрации наличия в рабочей зоне датчика металлического объекта путем изменения логического состояния выхода коммутирующего элемента. В различных схемах точной остановки всевозможных электроприводов это устройство может применяться для подачи команды с целью перехода к пониженной частоте вращения и для осуществления окончательной остановки. Индуктивный датчик— это самый простой и распространённый вид устройств, которые отлично функционируют при воздействии на них света, шума, жидкости и диэлектрической пыли. Активной зоной устройств подобного типа являются чётко очерченные границы. Принцип действия индуктивного датчика заключается в изменении параметров высокочастотного магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности датчика, подключенной к внутреннему генератору. При попадании какого-либо металлического или любого другого предмета в активную зону датчика, происходит уменьшение амплитуды магнитного поля, которое контролируется схемой, и изменение логического состояния выходного коммутирующего элемента. Для коммутации постоянного тока на выходе датчика используют NPN/PNP транзистор, при работе на переменном токе применяют симистор. Индуктивный датчик может иметь многие разновидности,но все они имеют светодиодный индикатор состояния, который обеспечивает...
Индуктивные датчики (бесконтактные выключатели) обзор предлагаемых моделей  (н/м)
Компания «ФАТО Электрик» является производителем и прямым поставщиком низковольтной электротехнической продукции торговой марки HLT. На сегодняшний день ассортимент продукции бренда HLT уже включает в себя более 4000 наименований продукции. Офис и склад общей площадью свыше 1000 м2 находятся в Москве для удобства развития региональной сети дистрибьюции бренда. Фато Электрик осуществляет поставки не только по всей территории Российской Федерации, но и тесно сотрудничает с Республикой Беларусь.