Датчики-реле уровня поплавковые, емкостные, индуктивные, радиоизотопные, фотоэлектрические, акустические, мембранные и работающие на принципе проводимости

Сущность метода измерения уровня с помощью магнитных погружных зондов заключается в том, что смонтированный на поплавке зонда постоянный магнит, вызывает срабатывание герметизированных магнитоуправляемых контактов, установленных на направляющей трубе. При срабатывании эти контакты включаются между последовательно включенными резисторами внутри направляющей трубы; таким образом при перемещениях поплавка общее значение сопротивления изменяется квазинепрерывно, в зависимости от разрешающей способности зонда. Точность измерения не зависит от электрических свойств среды, а также от давления, температуры и плотности.

Магнитные погружные зонды LMC8S3-G6S-I-Ex (рис.14.5) для непрерывного измерения уровня фирмы PEPPERL+FUCHS поставляются в корпусах из пластика или нержавеющей стали, во взрывозащищённом исполнении, с шаровидными или цилиндрическими поплавками.

Рис. 14.5. Магнитный погружной зонд LMC8S3-G6S-I-Ex

Максимальная длина направляющей трубы достигает 3 м. Выход устройства — 2-проводной токовый (4…20 мА) или 3-проводной для подключения к потенциометру (40 кОм). В месте резьбового соединения используются такие материалы, как нержавеющая сталь, полипропилен или поливинилденфторид (устойчив к воздействию масел, смазок, кислот, щелочей и растворителей).

Кондуктометрический метод основан на изменении величины оперативного тока. При пустом резервуаре сопротивление между двумя электродами бесконечно велико; при погружении концов электродов в проводящую среду сопротивление уменьшается соответственно величине ее проводимости. Область применения метода распространяется на контроль уровня электропроводящих жидкостей, сыпучих или вязких материалов. Необходимо наличие у контролируемого вещества определённой минимальной проводимости, чтобы при измерении уровня кондуктометрическим методом можно было получить различимый сигнал изменения тока.

 При реализации кондуктометрического метода электрод устанавливаются выше поверхности проводящей жидкости, уровень которой контролируется. Когда жидкость достигает той точки, где электрод контактирует с жидкостью, замыкается электрическая цепь между электродом и корпусом технологического аппарата. При этом срабатывает реле, контакты которого включены в схему сигнализации.

Если требуется выявить несколько значений уровня, используется соответствующее кратное число электродов. Для того, чтобы исключить такие эффекты, как электролиз жидкости или взрыв, применяются постоянный ток достаточно малой величины и переменный ток.

На основе данного метода может быть легко и экономично реализовано определение не только предельного, но и межфазного уровня; например, достаточно просто выявляется граница между водой и непроводящими жидкостями в разделителях (cепараторах) масла или бензина.

Данный метод применяют главным образом для измерения предельного уровня в цистернах, бункерах, баках и паровых котлах. Воспламеняющиеся жидкости, такие как различные виды топлива, масла и растворители, являются диэлектриками, поэтому для них этот метод неприменим в отличие от кислот, щелочей и растворов, содержащих воду и являющихся проводниками. Уровень агрессивных жидкостей определяется путем использования электродов, выполненных из высокопрочных материалов.

Кондуктометрические концевые выключатели с одностержневыми электродами HR-6001 фирмы PEPPERL+FUCHS. Эта серия включает модели с электродом диаметром 4 или 6 мм. Длина электродов диаметром 6 мм достигает 1,5 м. Для изготовления электродов применяются различные материалы: нержавеющая сталь, Hastelloy B (NiMo28), Hastelloy C (NiMo16Cr16Ti), титан, тантал, а также покрытие из политетрафторэтилена; материал резьбовых соединителей: нержавеющая сталь, политетрафторэтилен (устойчив к воздействию многих химикатов), полипропилен (устойчив к воздействиям кислот, щелочей, cмазок, масел и растворителей).

Принцип действия выключателя с одностержневыми электродами достаточно прост: реле электрода вырабатывает измерительное напряжение переменного тока; когда проводящая среда устанавливает контакт с электродом, измерительная цепь замыкается и реле электрода формирует переключательный сигнал в соответствии с выбранным порогом чувствительности.

Искробезопасное реле контроля сопротивления ИКС-2 предназначено для контроля уровня заполнения загрузочных устройств. Реле ИКС-2 имеет рудничное взрывобезопасное исполнение. Реле работает с одним или двумя электродными датчиками ДУ-1, контролируя при этом два уровня.

Электродный датчик уровня ДУ-1 (рис.14.6) имеет пластмассовый корпус 14 с крышкой 12. Внутри корпуса на стальном основании 6 с помощью гайки 10 жестко закреплён рым-болт 2 с крюком 1 подвешиваемого электрода. Резиновые прокладки 3,5,11 служат для уплотнения при монтаже. Чрез кабельный ввод 7 с резиновым уплотнителем 8 внутрь корпуса вводится кабель, подсоединяемый с помощью зажима 13 — к охранному кольцу 4, впрессованному вокруг рым-болта в нижнюю часть корпуса. В качестве электрода может использоваться металлическая труба, трос или цепь.

Рис. 14.6. Датчик уровня ДУ-1

Принципиальная схема реле ИКС-2 изображена на рис.14.7. К зажимам Х1, Х2 подается питание (660, 380 или 127 В переменного тока) на первичную обмотку I трансформатора Т. Вторичная высокоомная обмотка IV трансформатора выполнена с пятью отводами. Напряжение с этой обмотки через переключатель S2 подается на селеновый мост U2, шунт V1, V2, обмотку поляризованного реле К1, а также на выводные зажимы 1,2 искробезопасной цепи, идущей к электродам датчика. Параллельно обмоткам реле К1 включены резистор R1 и конденсатор С, выполняющие роль сглаживающего фильтра. Вторичная обмотка II питает катушку исполнительного реле К2 через селеновый выпрямитель U1. Контакты реле К1 защищены селеновым шунтом V3,V4 от подгорания.

Рис. 14.7. Реле контроля сопротивления ИКС-2