- Uvod
Merilnik nivoja tekočine je instrument, ki omogoča neprekinjeno merjenje nivoja tekočine. Uporablja se lahko za določanje nivoja tekočine ali razsutih snovi v določenem času. Meri lahko nivo tekočine v medijih, kot so voda, viskozne tekočine in goriva, ali v suhih medijih, kot so razsuti snovi in prahovi.
Merilnik nivoja tekočine se lahko uporablja v različnih delovnih pogojih, kot so posode, rezervoarji in celo reke, bazeni in vodnjaki. Ti oddajniki se pogosto uporabljajo v industriji ravnanja z materiali, živilski in pijačarski industriji, energetiki, kemični industriji in industriji čiščenja vode. Oglejmo si nekaj pogosto uporabljenih merilnikov nivoja tekočin.
- Potopni senzor nivoja
Potopni senzor nivoja, ki temelji na načelu, da je hidrostatični tlak sorazmeren z višino tekočine, uporablja piezorezistivni učinek difuznega silicijevega ali keramičnega senzorja za pretvorbo hidrostatičnega tlaka v električni signal. Po temperaturni kompenzaciji in linearni korekciji se pretvori v standardni izhodni tokovni signal 4–20 mADC. Senzorski del potopnega oddajnika hidrostatičnega tlaka se lahko neposredno potopi v tekočino, oddajni del pa se lahko pritrdi s prirobnico ali nosilcem, kar omogoča zelo priročno namestitev in uporabo.
Potopni senzor nivoja je izdelan iz naprednega izolacijskega difuznega silicijevega občutljivega elementa, ki ga je mogoče neposredno vstaviti v posodo ali vodo za natančno merjenje višine od konca senzorja do gladine vode in oddajati nivo vode prek toka 4–20 mA ali signala RS485.
- Magnetni senzor nivoja
Struktura magnetne lopute temelji na principu obvodne cevi. Nivo tekočine v glavni cevi je skladen z nivojem v posodi. V skladu z Arhimedovim zakonom vzgon, ki ga ustvarja magnetni plovec v tekočini, in gravitacijska tehtnica lebdijo na nivoju tekočine. Ko se nivo tekočine v izmerjeni posodi dvigne in spusti, se dvigne in spusti tudi vrtljivi plovec v glavni cevi merilnika nivoja tekočine. Trajni magnet v plovcu poganja rdeče-beli stolpec v indikatorju, da se obrne za 180° prek magnetne sklopke.
Ko se gladina tekočine dvigne, se barva plovca spremeni iz bele v rdečo. Ko se gladina tekočine zniža, se barva plovca spremeni iz rdeče v belo. Belo-rdeča meja predstavlja dejansko višino gladine medija v posodi, da se doseže prikaz gladine tekočine.
- Magnetostriktivni senzor nivoja tekočine
Struktura magnetostrikcijskega senzorja nivoja tekočine je sestavljena iz cevi iz nerjavečega jekla (merilna palica), magnetostrikcijske žice (valovodne žice), premičnega plovca (s trajnim magnetom v notranjosti) itd. Ko senzor deluje, vezje senzorja vzbuja impulzni tok na valovodni žici, magnetno polje impulznega toka pa se ustvari okoli valovodne žice, ko se tok širi vzdolž valovodne žice.
Zunaj merilne palice senzorja je nameščen plovec, ki se premika gor in dol vzdolž merilne palice glede na spremembo nivoja tekočine. V plovcu je sklop trajnih magnetnih obročev. Ko se magnetno polje pulzirajočega toka sreča z magnetnim poljem magnetnega obroča, ki ga ustvarja plovec, se magnetno polje okoli plovca spremeni, tako da valovodna žica iz magnetostrikcijskega materiala ustvari torzijski valovni impulz na mestu plovca. Impulz se s fiksno hitrostjo prenaša nazaj po valovodni žici in ga zazna detekcijski mehanizem. Z merjenjem časovne razlike med oddajanim impulznim tokom in torzijskim valovanjem je mogoče natančno določiti položaj plovca, torej položaj površine tekočine.
- Senzor nivoja materiala z radiofrekvenčno admitanco
Admitanca radijskih frekvenc je nova tehnologija za nadzor nivoja, razvita iz kapacitivnega nadzora nivoja, ki je zanesljivejša, natančnejša in bolj uporabna. Gre za nadgradnjo tehnologije kapacitivnega nadzora nivoja.
Tako imenovana radiofrekvenčna admitanca pomeni recipročno vrednost impedance v električni energiji, ki je sestavljena iz uporovne, kapacitivne in induktivne komponente. Radiofrekvenca je spekter radijskih valov visokofrekvenčnega merilnika nivoja tekočine, zato lahko radiofrekvenčno admitanco razumemo kot merjenje admitance z visokofrekvenčnimi radijskimi valovi.
Ko instrument deluje, senzor instrumenta tvori vrednost admitance s steno in merjenim medijem. Ko se nivo materiala spremeni, se ustrezno spremeni tudi vrednost admitance. Vezje pretvori izmerjeno vrednost admitance v izhodni signal nivoja materiala, da se izvede meritev nivoja materiala.
- Ultrazvočni merilnik nivoja
Ultrazvočni merilnik nivoja je digitalni merilnik nivoja, ki ga krmili mikroprocesor. Pri meritvi senzor oddaja impulzni ultrazvočni val, ki ga po odboju od površine predmeta sprejme isti senzor in pretvori v električni signal. Razdalja med senzorjem in preizkušanim predmetom se izračuna s časom med oddajanjem in sprejemom zvočnega vala.
Prednosti so odsotnost mehanskih gibljivih delov, visoka zanesljivost, enostavna in priročna namestitev, brezkontaktno merjenje ter neodvisnost od viskoznosti in gostote tekočine.
Pomanjkljivost je, da je natančnost relativno nizka in da je pri preskusu enostavno slepo območje. Ni dovoljeno meriti tlačnih posod in hlapnih medijev.
- Radarski merilnik nivoja
Radarski merilnik nivoja tekočine deluje tako, da oddaja in sprejema. Antena radarskega merilnika nivoja tekočine oddaja elektromagnetne valove, ki se odbijajo od površine merjenega predmeta in jih nato sprejema antena. Čas od oddajanja do sprejema elektromagnetnih valov je sorazmeren z razdaljo do nivoja tekočine. Radarski merilnik nivoja tekočine beleži čas impulznih valov, hitrost prenosa elektromagnetnih valov pa je konstantna, nato pa je mogoče izračunati razdaljo od nivoja tekočine do radarske antene in tako poznati nivo tekočine.
V praktični uporabi obstajata dva načina radarskih merilnikov nivoja tekočine, in sicer frekvenčno modulirani neprekinjeni val in pulzni val. Merilnik nivoja tekočine s frekvenčno modulirano tehnologijo neprekinjenega vala ima visoko porabo energije, štirižični sistem in kompleksno elektronsko vezje. Merilnik nivoja tekočine s tehnologijo radarskih pulznih valov ima nizko porabo energije, se lahko napaja z dvožičnim sistemom 24 VDC, kar omogoča enostavno doseganje lastne varnosti, visoko natančnost in širši razpon uporabe.
- Merilnik nivoja z vodenim radarjem
Načelo delovanja vodenega valovnega radarskega oddajnika nivoja je enako kot pri radarskem merilniku nivoja, vendar pošilja mikrovalovne impulze prek kabla ali palice senzorja. Signal doseže površino tekočine, se nato vrne v senzor in nato doseže ohišje oddajnika. Elektronika, integrirana v ohišje oddajnika, določa nivo tekočine na podlagi časa, ki ga signal potrebuje, da potuje vzdolž senzorja in se nato vrne. Te vrste oddajnikov nivoja se uporabljajo v industrijskih aplikacijah na vseh področjih procesne tehnologije.
Čas objave: 15. dec. 2021