Поплавковые уровнемеры

Преимущества поплавковых уровнемеров

Поплавковые уровнемеры имеют ряд неоспоримых преимуществ, включая пригодность при эксплуатации в тяжелых условиях, способность выдерживать высокое давление, температуру и вибрацию. Легко читаемы на большом расстоянии и могут использоваться в качестве тревоги в системе сигнализации. Требуют незначительного обслуживания и все ремонтные работы проводятся без нарушения целостности системы. Они могут быть также настроены для работы в экстремальных условиях.

• Прочная конструкция для самых тяжелых промышленных применений. Эти устройства применяют для работы при высокой температуре, высоком давлении, высокой вибрации и многих других условиях.
• Легкая замена прозрачных стекол отображения уровня.
• Легко отслеживать состояние на большом расстоянии.
• Оснащение дополнительными выключателями для контроля и сигнализации.
• Калибровка и техническое обслуживание устройства и переключателей может быть сделаны без нарушения процесса, так как они установлены на поплавковой камере - внешней по отношению к процессу.
• Нет необходимости в трубопроводе для изменения уставки уровня.
• Возможность установки в тяжелых условиях эксплуатации.
• Безотказная работа в экстремальных применениях.

Поплавковые уровнемеры могут широко использоваться в экстремальных условиях. Они также могут быть использованы для работы с такими средами как, пены, жидкости и масло, вода.

Принцип работы

Поплавковый уровнемер управляет механическим переключателем (открывает либо закрывает контакт) путем либо непосредственного контакта, либо работой магнитного устройства, которое плавает на поверхности измеряемой жидкости. С механическим приводом переключение происходит в результате движения поплавка напротив переключателя. Поплавки могут быть предназначены для работы в любой жидкости, если при их производстве использовались материалы с широкой химической совместимостью. Они могут иметь несколько точек срабатывания либо одну.

Некоторые поплавковые переключатели подходят для водоемов и больших резервуаров, в то время как другие предназначены для камер высотой несколько миллиметров. Материал и стандарты безопасности также являются важными факторами. Выбор уровнемера зависит от физического расположения резервуара, доступных монтажной позиции, толщины стенок резервуара, и есть ли доступ к внутренней части бака.

Важно также учитывать тип подключаемой нагрузки, а также внешнею среду. Выключатель должен быть рассчитан на коммутируемый ток нагрузки. Например, в резервуар для воды может потребоваться простой пластиковый переключатель, в более сложный бак для нефтехимического хранения - где горючие газы, пары, пыль - требуется из нержавеющей стали, взрывозащищенный выключатель.

Ниже представлен принцип работы одного из возможных вариантов исполнения поплавкового уровнемера.

Магнитные, механические и байпасные уровнемеры

Принцип работы магнитных, механических, байпасных и других поплавковых уровнемеров заключается в срабатывании релейного контакта через прямую связь с выключателем либо через магнитный привод. С магнитным приводом переключение происходит за счет постоянных магнитов, установленных внутри поплавка, которые поднимаются или падают до уровня срабатывания. С механическим приводом поплавка переключение происходит в результате движения поплавка против микро-выключателя.

Уровнемер состоит из поплавковой камеры, поплавка и внешнего устройства индикации или отображения. Поплавковая камера соединена технологическими отверстиями с резервуаром или баком, в котором производится измерение уровня. Эти соединения обычно представляют собой два фланца: нижний и верхний.

Байпасные поплавковые уровнемеры имеют индикаторную шкалу, которая крепится непосредственно к поплавковой камере. Она показывает текущий уровень жидкости в масштабе основного бака, не имея прямой связи с измеряемой жидкостью. Интерфейс отображения позволяет избежать проблем с бесцветными жидкостями. Также отпадает необходимость чистки резервуара и устранения утечек. Кроме того, они могут быть оснащены дополнительными устройствами в поплавковой камере для сигнализации или управления. Эти устройства могут легко размещаться вверху или внизу камеры, не нарушая процесс измерения.

Поплавок движется вверх и вниз внутри камеры при изменении уровня среды. Тип поплавка определяется характеристиками технологической жидкости: удельный вес, давление и температура. Поплавок должен быть достаточно легок для поддержания плавучести и иметь свойства, которые позволят ему выдерживать необходимое давление и температуру. Каждый поплавок разработан для каждого конкретного применения и внешней индикации состояний.

Внутри поплавка расположена сборка из магнитов. Индикатор трубки и шкала измерения прикреплены к внешней поплавковой камере. Внутри прозрачной, герметично запечатанной индикаторной трубки – слегка намагниченный указатель. Этот указатель намагничивается поплавком и движется вверх и вниз внутри индикаторной трубки, как только начинает меняться уровень измеряемой жидкости. Индикатор ярко окрашен и позволяет оператору читать уровень на расстоянии до 30 метров. Индикатор и поплавок являются единственными подвижными элементами во всем устройстве.

Поплавковый уровнемер может быть спроектирован таким образом, что экран защищает сам поплавок от турбулентности и вибраций. Он хорошо работает в широком диапазоне жидкостей, в том числе агрессивных сред. При использовании органических растворителей необходимо проверить, что эти жидкости являются химически совместимыми с материалами, используемыми для изготовления датчика. Поплавковые уровнемеры не должны быть использованы с жидкостями, имеющими высокую вязкость. Также в стержень с поплавком можно добавить датчик давления и температуры для контроля нескольких параметров жидкости. Магнитные и механические поплавковые уровнемеры популярны за счет простоты, надежности и низкой стоимости.

Магнитострикционные уровнемеры

Магнитострикционные измерители уровня аналогичны магнитным и механическим в том, что постоянный магнит помещают внутрь поплавка, который перемещается вверх и вниз штока из герметизированной магнитострикционной проволоки. Идеально подходит для высокой точности, непрерывного измерения уровня широкого спектра жидкостей в неподвижных и транспортируемых баках. Эти измерители требуют правильного выбора поплавка на основе удельного веса жидкости. При выборе поплавка для магнитострикционных уровнемеров применяются те же принципы, что и для магнитных и механических измерителей.

Трубка датчика соединяется с пьезокерамическим датчиком в трансмиттере, который с помощью приспособления прикреплен к противоположному концу трубки датчика. Трубка либо проходит через отверстие в центре поплавка или примыкает к поплавку за пределами немагнитной поплавковой камеры.

Чтобы найти поплавок, передатчик посылает короткий импульс тока по трубке датчика, возбуждая магнитное поле вдоль всей его длины. Одновременно включается схема синхронизации. Поле сразу взаимодействует с полем, создаваемым магнитом в поплавке. Общий эффект в том, что в течение короткого времени пока ток течет, в трубке создаётся противодействующее поле. Это поле отражает импульс обратно к пьезокерамическому датчику с аналогичной скоростью. Когда датчик обнаруживает обратный импульс, он производит электрический сигнал, который уведомляет схему, что волна прибыла, и останавливает таймер. Схема синхронизации измеряет интервал времени между началом импульса тока и прибытием волны. Из этой информации вычисляется точное расположение поплавка.

Из-за высокой точности измерения возможны применения данных устройств в коммерческих целях.

Большинство поплавковых уровнемеров имеют релейный выход срабатывания при достижении установленного уровня жидкости. Есть два варианта конфигурации коммутатора: нормально открытый (NO) и нормально закрытый (NC). Коммутаторы подбираются по типу подключаемого напряжения и максимальному току нагрузки.

Уровнемеры с аналоговым выходом могут быть сконфигурированы как 4-20 мA или 0-5В. Выход меняет своё значение пропорционально изменению уровня жидкости. Аналоговый выход может использоваться в цепях сигнализации и контроля.

Применение

Примеры применения поплавковых уровнемеров:

• Регулирование уровня жидкостей;
• Аварийная сигнализация низкого или высокого уровня жидкости;
• Обнаружение протечек;
• Защита от переполнения баков.

Отрасли, в которых используются поплавковые уровнемеры:

• Сепараторы масло/вода;
• Оборудование для очистки сточных вод;
• Баки для дизельного топлива либо масла;
• Оборудование для контроля топливных систем;
• Обработка и хранение в химической промышленности;
• Отопление, вентиляция и кондиционирование;
• Медицинское оборудование;
• Морская промышленность;
• Тяжелая строительная техника;
• Оборудование пищевой промышленности.