Бактағы сұйықтық деңгейінің сенсорлары толтырылған сұйықтық мөлшерін ағымдағы өлшеуге және оның шекті мәндеріне қол жеткізу туралы хабарлауға мүмкіндік береді. Мұндай құрылғылар белгілі бір физикалық параметрлерге жауап беретін сезімтал сенсордан және өлшеу, бақылау және индикация схемаларынан тұрады. Қолдану түріне қарай жұмыс істеу принципі бойынша ерекшеленетін құрылғылар пайдаланылады.
Мақалада келтірілген ақпарат әртүрлі типтегі датчиктердің жұмыс істеу принциптері және оларды қолдану салалары туралы білуге көмектеседі. Олардың артықшылықтары мен кемшіліктеріне қысқаша шолу жасалады, нарықта өзін дәлелдеген негізгі өндірушілер көрсетіледі.
Құрылғылардың классификациясы
Резервуардағы сұйықтық деңгейінің сенсорлары деңгей өлшеуіштері немесе сигналдық құрылғылар болуы мүмкін. Олардың біріншісі ағымдағы сәтте сұйықтық деңгейін үздіксіз өлшеуге арналған.уақыт. Олар әртүрлі физикалық принциптерде жұмыс істейтін сенсорларды пайдаланады. Олардан келетін сигналдарды одан әрі өңдеу деңгей өлшегіштердің құрамына кіретін аналогтық немесе цифрлық электрондық схемалар арқылы жүзеге асырылады. Алынған индикаторлар дисплей элементтерінде көрсетіледі.
Сигналдық құрылғылар резервуардағы сұйықтық деңгейінің реттеу элементтері алдын ала орнатылған белгілі бір мәніне жету туралы ескертеді. Олардың басқа атауы - резервуардағы су деңгейінің сенсорлары, оны одан әрі беруді өшіру. Олардың шығыс сигналы дискретті. Ескерту жарық немесе дыбыстық дабыл түрінде берілуі мүмкін. Бұл жағдайда толтыру немесе төгу жүйелерінің жұмысы автоматты түрде блокталады.
Деңгейді өлшеу әдістері
Бактағы өлшенетін сұйықтықтың қасиеттеріне байланысты келесі өлшеу әдістері қолданылады:
- контакт, онда резервуардағы немесе оның бір бөлігіндегі сұйықтық деңгейінің сенсоры өлшенетін ортамен тікелей әрекеттеседі;
- байланыссыз, сенсордың сұйықтықпен тікелей әрекеттесуін болдырмайды (агрессивті қасиеттеріне немесе жоғары тұтқырлығына байланысты).
Контактілі құрылғылар резервуарда тікелей өлшенетін сұйықтықтың бетінде (қалқымалар), оның тереңдігінде (гидростатикалық манометрлер) немесе резервуар қабырғасында белгілі бір биіктікте (пластиналық конденсаторлар) орналасады. Байланыссыз есептегіштер (радар, ультрадыбыстық) үшін өлшенетін сұйықтықтың бетінің тікелей көріну аймағын және тікелей жанасудың болмауын қамтамасыз ету қажет.ол.
Жұмыс принциптері
Деңгей өлшеуіштері де, сигналдық құрылғылар да өз функцияларын орындау үшін әртүрлі жұмыс принциптерін пайдаланады. Келесі құрылғылар түрлері кеңінен қолданылады:
- бактағы сұйықтық деңгейіне арналған қалқымалы сенсорлар;
- сыйымдылық;
- гидростатикалық сұйықтық деңгейінің сенсорлары;
- радар типті құрылғылар;
- ультрадыбыстық сенсорлар.
Float, өз кезегінде, механикалық, дискретті және магнитостриктивтік болуы мүмкін. Датчиктердің алғашқы үш тобына өлшеудің контактілі әдісін пайдаланатын құрылғылар жатады, қалған екеуі байланыссыз құрылғылар.
Механикалық қалқымалы қосқыштар
Резервуардағы сұйықтықтың бетінде үнемі болатын жеңіл қалтқы механикалық рычагтар жүйесі арқылы қарсылық көпірінің иіні болып табылатын потенциометрдің ортаңғы терминалына қосылады. Резервуардағы сұйықтықтың ең аз мөлшерімен көпір теңдестірілген болып саналады. Оның өлшеу диагоналында кернеу жоқ.
Бак толтырылған кезде қалтқы потенциометрдің жылжымалы контактісін тұтқа жүйесі арқылы жылжыту арқылы сұйықтық деңгейінің орнын бақылайды. Потенциометрдің кедергісін өзгерту көпірдің теңгерімді күйінің бұзылуына әкеледі. Оның өлшеу диагоналында пайда болатын кернеуді дисплей жүйесінің электрондық тізбегі пайдаланады. Оның аналогтық немесе сандық көрсеткіштері ағымдағы уақытта резервуардағы сұйықтық мөлшеріне сәйкес келеді.
Дискретті қалқымалы қосқыштар
Тізбек түріндегі дискретті сигналнемесе қамыс қосқышының контактілерін ашу резервуардағы сұйықтық деңгейінің белгілі бір мәнге жеткені туралы хабарлау үшін электронды индикация және сигналдық схема арқылы қолданылады. Жабылған кезде жанасу кедергісі төмен материалдан жасалған металл контактілер қуыс оқшауланған шыны шамға орналастырылған.
Дискретті шығысы бар резервуардағы су деңгейінің сенсоры ішіне резервуардағы сұйықтық кірмейтін қуыс түтік түріндегі бағыттағышты қамтиды. Бір немесе бірнеше қамыс релелерінің контактілері бағыттағыштың ішінде бекітілген. Олардың орналасуы сұйықтық деңгейі белгіленген мәнге жеткенде дабыл алу қажет жағдайға байланысты.
Кішкентай тұрақты магниті бар сенсордың қалтқысы резервуардағы сұйықтық деңгейі өзгерген кезде бағыттағыш бойымен қозғалады. Байланыс тобының жұмысы флоттың тұрақты магнитінің магнит өрісіне енген сәтте орын алады. Су деңгейі сенсорының контактілеріне жалғанған сымдар арқылы сигнал дабыл тізбегіне өтеді.
Магнитостриктивті қалқымалы сенсорлар
Осы түрдегі сенсорлар резервуардағы сұйықтық деңгейіне байланысты тұрақты сигнал береді. Негізгі элемент, алдыңғы жағдайдағыдай, сұйық бетінде өз орнын алатын және бағыттаушы бойымен тік жазықтықта қозғалатын ішінде тұрақты магниті бар қалтқы.
Сұйықтықтан оқшауланған бағыттағыштың ішкі қуысын толқын өткізгіш алып жатыр. Ол магнитостриктивтіктен жасалғанматериал. Элементтің төменгі жағында оның бойымен таралатын ток импульстерінің көзі орналасқан.
Сәулеленген импульс магнитпен қалтқы орналасқан жерге жеткенде, екі магнит өрісі әрекеттеседі. Бұл әрекеттесу нәтижесі толқын өткізгіш бойымен кері таралатын механикалық тербелістердің пайда болуы болып табылады.
Механикалық тербелістерді түсіретін импульстік генератордың жанында пьезоэлектрлік элемент бекітілген. Сыртқы электрондық схема шығарылатын және қабылданған импульстар арасындағы уақыт кідірісін талдайды және сұйықтықтың бетінде үнемі болатын қалтқыға дейінгі қашықтықты есептейді. Индикатор тізбегі резервуардағы сұйықтық деңгейін үнемі хабарлайды.
Сыйымдылық сенсорлары
Бұл типтегі сенсорлардың жұмысы конденсатордың пластиналардың арасындағы кеңістікті толтыратын материалдың диэлектрлік өткізгіштігі өзгерген кезде оның электр сыйымдылығын өзгертуге арналған қасиеттеріне негізделген. Коаксиалды конденсаторлар пайдаланылады, олар әртүрлі диаметрлі коаксиалды қуыс металл цилиндрлер жұбы болып табылады.
Соңғысы конденсатор тақталары болып табылады, олардың арасына сұйықтық еркін енеді. Ауа мен сұйық ортаның диэлектрлік тұрақтылары әртүрлі мәндерге ие. Резервуарды толтыру коаксиалды конденсатордың жалпы диэлектрлік өтімділігінің мәнінің және сәйкесінше оның электр сыйымдылығының өзгеруіне әкеледі.
Тербелмелі контурдың жиілігі, дконденсатор қосылған тізбек оның сыйымдылығының өзгеруіне пропорционалды түрде өзгереді. Электрондық жиілік/кернеу түрлендіргіші бұл өзгерісті бақылайды және резервуарды толтыру дәрежесіне пропорционал мәнді көрсетеді.
Гидростатикалық сенсорлар
Мұндай құрылғының басқа атауы - детектор немесе қысым түрлендіргіш. Олар стационарлық, сұйықтық толтырылған резервуардың түбіне бекітілген немесе портативті болуы мүмкін. Соңғы жағдайда қысым түрлендіргіштері айтарлықтай ұзындықтағы кабельмен жабдықталған. Бұл оларды әртүрлі геометриялық өлшемдегі цистерналар үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
Гидростатикалық сенсордың сезімтал элементі оның үстіндегі сұйық колоннаның қысымын қабылдайтын мембрана болып табылады. Оны реттеу атмосфералық қысым мембрананың деформациясына әкелмейтіндей етіп жасалады. Өлшеу нүктесіндегі қысымды сұйықтық бағанының биіктігін немесе резервуарды толтыру дәрежесін анықтау үшін пайдалануға болады.
Мембрана деформациясының мөлшері электрлік пропорционалды шамаға түрлендіріледі, содан кейін ол резервуардағы сұйықтық деңгейін көрсету үшін пайдаланылады. Өлшенетін ортаның тығыздығын және өлшеу нүктесіндегі ауырлық күшінің үдеуін ескеретін түзетулер қолданылады.
Радар түріндегі сенсорлар
Бактағы сұйықтық деңгейінің сенсоры кез келген тығыздықтағы ортаның қасиеттеріне негізделген жанаспайтын өлшеу әдісін пайдаланадыжәне электрлік сигналды көрсету үшін тұтқырлық. Өлшенетін сұйықтық деңгейінің бетінен жоғары орналасқан радиолокатордың шығарылатын сигналының жиілігі сызықтық заңға сәйкес өзгереді.
Жер бетінен шағылысып, ол қабылдау құрылғысына жүріп өткен жолдың ұзындығына байланысты кідіріспен келеді. Осылайша, екі сигналдың жиіліктері арасында айырмашылық бар. Жиілік ығысуының шамасы бойынша локатордың талдау құрылғысы сигналдың жүріп өткен жолын немесе радиолокациялық орынға қатысты шағылыстырушы сұйықтықтың деңгейін анықтайды.
Ультрадыбыстық деңгей сенсорлары
Осы түрдегі сенсорлар үшін қолданылатын өлшеу схемасы мақаланың алдыңғы бөлімінде қарастырылғанға сәйкес келеді. Өлшеудің орынды анықтау әдісі ультрадыбыстық толқын ұзындығы диапазонында қолданылады.
Алынған деректер шығарылатын таратқыш пен қабылдағыш қабылдайтын сигналдар арасындағы уақыт айырмашылығын анықтайды. Сұйықтық бетінен жоғары кеңістікте ультрадыбыстың таралу жылдамдығы туралы деректерді пайдалана отырып, талдау құрылғысы сигналдың жүріп өткен жолын немесе резервуардағы сұйықтық деңгейін анықтайды.
Өндірушілер туралы қысқаша шолу
«ARIES» резервуарындағы сұйықтық деңгейінің сенсорлары қажетті өлшемдерді жоғары деңгейде жүргізуге мүмкіндік береді. Олардың өнімдерінің жарнамасын көптеген шетелдік сайттардан табуға болады.
Өлшеу құралдарының мемлекеттік тізіліміне енгізілген отандық әзірлеуші және өндіруші L-CARD өнімдеріне назар аударуға лайық. Ресей нарығында 10 жылдан астам жұмыс істеп келе жатқан Alta Groupлайықты оң пікір.
Қорытынды
Бактағы сұйықтық деңгейінің датчиктерін оларды пайдалану шарттарына, сұйықтықтардың қасиеттеріне, өлшеу дәлдігінің қажетті көрсеткіштеріне қарай таңдау керек. Ең дәл көрсеткіштерді радар түріндегі датчиктер, магнитостриктивтік метрлер арқылы алуға болады.
Абсолютті дәлдік жоғары материалдық шығындарды қажет ететінін есте ұстаған жөн. Қалқымалы сенсорлар мен сигналдық құрылғылар ең қарапайым құрылғылар, бірақ оларды пайдалану сұйықтықтың көбіктенуіне, оның тұтқырлығына және ортаның агрессивтілігіне байланысты діріл жағдайларымен шектеледі.
Баға/сапа арақатынасына негізделген оңтайлы шешім - өлшенетін сұйықтықтың қасиеттеріне қойылған шектеулерді ескере отырып, гидростатикалық және сыйымдылық датчиктерін пайдалану.
