Применение реле контроля уровня жидкости

Автор: Дмитрий Слесарев Время прочтения: 10 мин.

На производстве и в инженерных системах важно контролировать уровень жидкости в емкостях. Переполнение резервуара или работа насоса вхолостую часто приводят к авариям и остановке оборудования. Для таких задач устанавливают реле уровня.

Кондуктометрическое реле получает сигнал от погружных электродов. Когда жидкость достигает заданной отметки, устройство подает сигнал на насос, клапан или систему сигнализации. Такой способ подходит для токопроводящих сред: технической воды, сточных вод, растворов, пищевых и химических составов.

Какие задачи решают реле уровня

Основные функции:

• защита от сухого хода;
• предотвращение перелива;
• управление насосами;
• включение аварийной сигнализации;
• контроль дренажа;
• управление клапанами.

Если насос работает без жидкости, перегреваются уплотнения и рабочее колесо. Реле отключает оборудование до появления повреждений.

Как реле уровня управляет насосом

Когда жидкость опускается ниже нижней отметки, реле включает насос. После заполнения резервуара насос отключается.

Для простой сигнализации применяют одноуровневые реле. Двухуровневые схемы используют для автоматического наполнения, опорожнения емкостей. На насосных станциях и промышленных объектах чаще устанавливают многоуровневые контроллеры. Они могут управлять несколькими насосами и передавать сигналы в систему диспетчеризации.

Пример схемы подключения:

На схеме:

• COM – общий электрод, который постоянно находится в рабочей среде;
• MAX – верхняя отметка включения насоса;
• MIN – нижняя отметка отключения насоса.

При заполнении резервуара до MAX реле запускает насос. После снижения уровня до MIN насос отключается.

На работу реле влияет не только сам контроллер, но и характеристики электродов. При выборе учитывают:

• материал электрода;
• длину погружения;
• количество точек контроля;
• устойчивость к коррозии;
• температуру среды.

Чаще всего используют электроды из нержавеющей стали. Для агрессивных сред применяют специальные исполнения с повышенной химической стойкостью.

Где применяются реле контроля уровня

Основные области применения:

• насосные станции;
• очистные сооружения;
• дренажные установки;
• резервуары с техническими средами;
• оборотное водоснабжение;
• котельные;
• емкости с реагентами;
• промышленные стоки.

Применение реле в баках и резервуарах

Устройства устанавливают в накопительных баках и технологических емкостях для автоматического наполнения, откачки и сигнализации предельных отметок. Такие схемы работы применяют в насосных станциях, водоснабжении, дренаже и технологических процессах. Стандартный механизм действия реле в процессе:

В стандартной схеме:

• при снижении отметки включается насос;
• после заполнения резервуара оборудование отключается;
• при аварийном превышении верхней точки срабатывает сигнализация.

Для технической воды и других проводящих сред подходят:

• Autonics PA-12;
• ELHART ELV1-D2-R;
• Контур-У-Щ1;
• Меандр РКУ-1М AC230В УХЛ4.

Чаще всего устанавливают электроды из нержавеющей стали. Для агрессивных сред подходят химически стойкие исполнения.

Применение реле в дренажных колодцах и насосных станциях

В дренажных колодцах и КНС контроллеры управляют погружными насосами и контролируют аварийные отметки. Автоматика включает насос при заполнении колодца и отключает его после откачки.

При работе в КНС учитывают:

• устойчивость к помехам;
• работа при высокой влажности;
• стабильное срабатывание при загрязнениях и пене;
• возможность подключения аварийной сигнализации.

Для дренажных и насосных станций подходят:

• Autonics PA-12-PGP;
• ELHART ELV3-D2-R;
• Контур-М;
• Nivelco KRK-622-4.

При большой глубине колодца реле обычно размещают в шкафу управления рядом с насосной автоматикой.

Применение реле в скважинах

В скважинах устройства используют для защиты насосов от сухого хода и контроля наличия воды. Если уровень опускается ниже допустимой отметки, насос отключается до восстановления подачи.

Это позволяет:

• защитить насос от перегрева;
• уменьшить износ оборудования;
• избежать работы вхолостую;
• контролировать наличие воды в скважине.

Для скважин и накопительных емкостей подходят:

• Autonics PA-12-PG;
• ELHART ELV1-D2-R;
• Контур-У-Н2;
• РКУ-1М AC230В УХЛ4.

В скважинах для защиты насосов от сухого хода часто используют один подвесной электрод и металлическую обсадную трубу в качестве общего контакта. В этом случае в скважину опускают только один кондуктометрический датчик, а роль второго электрода выполняет сама обсадная труба.

Подвесной зонд размещают немного выше насоса. При снижении уровня воды ниже электрода цепь размыкается, реле контроля уровня отключает насос и защищает оборудование от работы всухую.

Для таких схем удобно использовать подвесные кондуктометрические зонды CLS.C01-15m-D или ELT-E. Благодаря небольшому диаметру датчик можно установить в обсадной трубе рядом с напорной магистралью насоса.

Какие жидкости подходят для кондуктометрических реле

Устройства совместимы со следующими жидкостями:

• техническая вода;
• сточные воды;
• растворы солей;
• пищевые продукты;
• сиропы, пиво;
• некоторые химические реагенты.

Для масел, топлива, бензина, дистиллированной воды такой метод не подходит. В непроводящих средах используют поплавковые, ультразвуковые или емкостные датчики.

Ошибки при подборе и установке

Наиболее частые ошибки:

• использование контроллера с непроводящей жидкостью;
• неправильное расположение электродов;
• отсутствие экранирования кабеля;
• плохое заземление;
• монтаж рядом с силовыми линиями;
• отсутствие задержки срабатывания.

На промышленных объектах дополнительно учитывают:

• вибрации;
• влажность;
• электромагнитные помехи;
• перепады температуры;
• агрессивность среды.

Частотные преобразователи и силовые линии могут создавать помехи. Поэтому при подключении важно соблюдать рекомендации производителя.

Интеграция реле уровня в систему автоматизации

Реле уровня редко работают отдельно от остальной автоматики. Обычно их подключают к шкафам управления насосами, ПЛК, частотным преобразователям, аварийной сигнализации, системам диспетчеризации.

В простых схемах реле управляет насосом по нижней и верхней отметке. На более сложных объектах сигнал от него передается в систему диспетчеризации SCADA, где оператор может контролировать состояние резервуаров, насосных групп, аварийных режимов.

SCADA позволяет:

• контролировать наполнение емкости в режиме реального времени;
• отслеживать состояние насосов;
• получать аварийные сообщения;
• управлять оборудованием удаленно;
• вести архив событий, параметров.

«РусАвтоматизация» разрабатывает системы диспетчеризации и SCADA для насосных станций, водного хозяйства, очистных сооружений, промышленных предприятий.

Примеры применения оборудования в автоматизации:

• контроль, измерение уровня воды в скважинах;
• оборудование для информационно-управляющих систем водного хозяйства;
• управление насосами, электрическими клапанами, сигнальными приборами.

Другие варианты использования устройств приведены в статье «Примеры применения контроллеров датчиков».

Сравнение популярных моделей

Для разных задач используют приборы с различным функционалом и количеством каналов контроля.

Как выбрать реле контроля

При подборе оборудования учитывают:

• тип среды;
• электропроводность среды;
• количество точек контроля;
• условия эксплуатации;
• напряжение питания;
• способ монтажа;
• необходимость аварийной сигнализации.

Для простых задач подойдут компактные приборы с базовым функционалом. В сложных системах используют многоканальные контроллеры с расширенными настройками и возможностью интеграции в автоматику.

Итог

При выборе оборудования учитывают тип жидкости, условия работы, схему управления. Стабильность работы системы зависит от правильного выбора не только самого контроллера, но и электродов, схемы подключения и параметров управления насосами.

Для получения консультации специалистов «Русавтоматизации» по подбору оборудования под задачи и особенности насосных станций и других систем с автоматическим контролем жидкости заполните форму.