Герконовые датчики уровня воды для автоматического управления насосом

Что представляют собой герконовые датчики для контроля уровня воды?

Герконовые датчики для контроля уровня являются усовершенствованной версией простого механического датчика уровня. Различие лишь в том, что механический переключатель заменен на геркон. Тем самым повышается надежность и долговечность датчика.

Герконовые датчики уровня состоят из двух основных элементов – это, непосредственно, геркон и поплавок, в котором находится магнит. Геркон представляет собой стеклянную колбу, внутри которой расположена контактная группа, замыкающаяся при приближении магнита.

При отсутствии жидкости магнит не действует на геркон, выходная цепь находится в исходном состоянии. Уровень жидкости при увеличении поднимет поплавок, тем самым магнит замкнет геркон, и состояние выходной цепи изменится. Это один из самых простых конструкций поплавковых датчиков уровня.

Отличным представителем данного исполнения сигнализаторов уровня является модельный ряд серии FineTekFC. Наименование моделей и их основные технические характеристики приведены далее:

Поплавковые уровнемеры и сигнализаторы, поплавковое реле уровня

Поплавковые средства измерений уровня получили широкое распространение в связи с простотой их конструкции и достаточно высокой точностью.
Основными элементами поплавковых средств измерения уровня являются поплавок, передаточный механизм и отсчетное или регистрирующее устройство. При изменении уровня жидкости поплавок перемещается вместе с ней на всем диапазоне измерения.

Существует много конструктивных решений преобразователей. В основном это сигнализаторы уровня с механической связью поплавка и измерительной схемы, причем связь может быть как гибкой (нить, трос, лента), так и жесткой (рычаг, рейка). При использовании поплавковых уровнемеров с гибкой связью чрезвычайно затруднено измерение уровня в сосудах, работающих под давлением или требующих герметичности, так как при выводе гибкого элемента через сальниковый узел возникают значительные сопротивления, ведущие к погрешностям измерения уровня. В этих случаях предпочтительней применение уровнемеров с магнитной связью поплавка и измерительной схемы.

Для измерения уровня однородных, не выпадающих в осадок, не кристаллизующихся жидкостей в различных технологических резервуарах предназначено поплавковое реле уровня и электрические сигнализаторы уровня.

Принцип действия сигнализатора уровня (рис. 1) основан на зависимости положения поплавка, находящегося в измеряемой среде от ее уровня. При изменении уровня жидкости изменяется положение поплавка 5, связанного с постоянным магнитом 4. Аналогичный постоянный магнит 3 размещен в герметичном алюминиевом корпусе. Благодаря магнитной связи магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно друг друга, это перемещение управляет контактным устройством 2 через герметичную стенку. При достижении жидкостью верхнего предельного положения нормально закрытый контакт размыкается, а нормально открытый замыкается.

Конструктивно сигнализатор состоит из поплавка 5 с магнитом 4 закрепленным на оси кронштейна 6, размещенного в литом корпусе 1. У сигнализатора уровня (см. рис. 1,б) магнит 4 и поплавок 5 взаимодействуют друг с другом при помощи упоров 7 (магнит и поплавок независимо крепятся на оси 8, но магнит жестко связан с кронштейнами 9). У сигнализатора уровня (см. рис. 1,в) поплавок 5 взаимодействует с магнитом 4 при помощи регулируемых по высоте планок 10, расположенных на гибком тросе, натянутом противовесами 11. Погрешность срабатывания не превышает ±3 мм.

Контроль нескольких уровней

Для решения более сложных задач, где требуется контролировать уровень в нескольких точках, могут применяться датчики уровня зондового исполнения с магнитными переключателями. В таких датчиках основным элементом является трубка (зонд), в которой на разных уровнях расположены магниты с обратной полярностью. Их количество при этом может быть одинаковым. Также есть такое исполнение, что вдоль зонда расположены несколько магнитов, а поплавок при этом один.

Примером сигнализаторов данного типа являются датчики Nivopoint. В них может быть до 5 магнитных выключателей, что позволяет контролировать до 5 точек уровня при этом максимальная длина зонда может составлять 4 метра. Что является более чем достаточным для большинства задач, решаемых данным типом датчиков.

Технические характеристики датчиков Nivopoint представлены ниже:

Определение уровня порошков и других сыпучих материалов

Есть много типов технологий с использованием релейного переключения. Так для определения уровня порошка и других сыпучих материалов есть множество способов. С выпуском компанией Proximity Controls серии TFLS

(настраиваемое вибрационное реле уровня) и серии
LTS
(реле наклона) компания Dwyer теперь предлагает пять различных технологий по точечному определению уровня для порошка и других сыпучих материалов. Это:
диафрагма, лопатка, наклон, емкость и вибрация.

Применение герконовых датчиков контроля уровня

Контроль уровня с помощью герконовых и магнитных датчиков осуществляется во всех отраслях промышленности, где используются жидкие продукты, такие как:

• Вода – напитки, водные растворы, сточные воды и т.д.;
• Топливо, масла и некоторые нефтепродукты;
• Химические растворы, кислота, спирты и т.д.

Возможность применения в средах с определенными условиями (коррозийность, высокая температура, высокое давление, химическая стойкость и т.д.) определяется конструкционными особенностями отдельных моделей датчиков. Например:

• Для агрессивных сред с высокой температурой отличным решением будут магнитные датчики уровня FineTekFF, способные работать при температуре до +350°C и выполненные в Ex-исполнении;
• При высоком давлении процесса и отрицательных температурах решением будут являться датчики FineTekFD, которые выдерживают давление до 30 бар и способны работать при температуре до -20°C.

Данный тип датчиков может работать как автономное устройство (которому не требуется питание), так и быть интегрированным в систему автоматики. При этом герконовые сигнализаторы уровня решают следующие задачи:

• Контроль предельного уровня (максимум, минимум);
• Мониторинг уровня в емкости (датчики Nivopoint контролируют до 5 точек);
• Защита насосного оборудования от сухого хода;
• Управление исполнительными механизмами для автоматизации процесса наполнения/опустошения емкостей.

При этом коммутационные возможности некоторых датчиков (например, Nivomag) достигают 10А, что позволяет использовать данные сигнализаторы непосредственно без промежуточного реле.

Электрические уровнемеры и сигнализаторы

К электрическим методам измерения уровня (электрическим уровнемерам) относят: электроконтактные, кондуктометрические и емкостные. В общем случае изменение уровня преобразуется с помощью первичного измерительного преобразователя в электрический сигнал, измерение которого осуществляется приборами общепромышленного назначения.

Электроконтактные сигнализаторы уровня работают по принципу определения места замыкания контактов (чувствительного элемента) электрической электропроводной цепи — жидкостью при изменении ее уровня. Вследствие простоты конструкции и высокой точности электроконтактные сигнализаторы уровня получили самое широкое распространение.

Схемы простейших электроконтактных сигнализаторов и реле контроля уровня воды приведены на (рис. 2). Применяемость таких сигнализаторов обусловливается величиной тока в их цепи и значением переходного сопротивления контролируемой жидкости в цепи: сигнальный электрод Э1 — жидкость — стенка емкости (электрод Э2).

В производственных условиях применение электроконтактных сигнализаторов уровня ограничивается вследствие одного их существенного недостатка: в связи с загрязнением изолятора 1 электрода (вызванным выпадением осадка на нем, смачиваемостью, коррозией электрода и другими причинами) возникает ток утечки, который приводит к появлению «паразитной» проводимости от сигнального электрода Э1 на постоянный электрод Э2 по загрязненному изолятору, т.е. параллельно сопротивлению жидкости (см. рис. 2,а) подключается сопротивление цепи тока утечки Ry. При достаточно малом значении Ry в цепи возникает ток, вызывающий ложное срабатывание реле уровня воды или его ложный невозврат при понижении уровня.

Одним из эффективных методов уменьшения тока утечки является установка на изоляторе I (см. рис. 2,б) электрода, так называемого «охранного кольца» — кольцевого металлического электрода 2, к которому подводится напряжение той же полярности, что и на обмотку реле уровня жидкости, т.е. противоположный по отношению к сигнальному электроду. В этом случае сопротивление цепи утечки Ry замыкается практически все через ветвь Rd, т.е. ложные срабатывания исключаются. Сигнализаторы по такой схеме особенно незаменимы при контроле уровня пенящихся жидкостей, когда слой пены над уровнем жидкостей неуправляем и может достигать любого значения.

Рис. 1. Схемы электроконтактных сигнализаторов уровня: а — прямого включения; б — с «охранным кольцом»; в — с «обрывом базы» транзистора

Рис. 2. Принципиальная схема сигнализатора (один канал)

С целью уменьшения рабочего тока срабатывания сигнализатора (и повышения уровня безопасности) довольно часто применяют схему, показанную на рис. 2.в, где используется эффект «обрыва» базы транзистора. Применение таких схем (несмотря на откровенно подкупающую простоту) вызывает серьезные возражения, так как при понижении уровня ниже электрода Э1 транзистор чаще всего выходит из строя из-за неуправляемости происходящих в нем процессов при обрыве базы.

Сигнализатор состоит из релейного блока и трех датчиков, выполненных из нержавеющей стали.

Электрическая схема блока (рис. 3) состоит из трех транзисторных релейных каскадов и единого блока питания.

Для обеспечения сопротивления срабатывания 5000 Ом (первый диапазон) контактный датчик подключают к контакту Ia. С целью уменьшения ложных срабатываний при загрязнении датчика предусмотрена возможность подключения датчиков через контакты 2а, при которой сопротивление срабатывания снижается до 700 Ом. Принципиальная схема особых пояснений не требует. Погрешность сигнализации уровня ±5 ММ, при этом напряжении переменного тока на электродах не более 7B. Датчики могут быть установлены и вертикально, и горизонтально.

Принципиально новых решений у других типов электроконтактных сигнализаторов практически нет, в основном различия касаются конструктивного характера или применяется микроэлементной базы.

Преимущества и рекомендации по применению герконовых датчиков уровня воды

Подводя итог, выделим основные преимущества герконовых датчиков уровня:

• Простота работы и конструкции, отсюда высокая надежность;
• Легкий монтаж и отсутствие необходимости в настройке;
• Не требуют электрического питания для работы;
• Низкая цена.

Стоит отметить, что, как и у любого устройства, у магнитных сигнализаторов уровня есть определенные особенности, которые необходимо соблюсти:

• Плотность жидкости – в среднем почти все датчики рассчитаны на плотность от 0,5 кг/л, но есть модели, рассчитанные на значение от 0,25 кг/л;
• Невозможность работы с веществами, обладающими клейкими свойствами;
• Динамика жидкости – если жидкость в емкости бултыхается, то поплавок может ходить вверх-вниз, создавая ложные срабатывания на границе уровня.

Для сокращения временных, а главное финансовых затрат вы можете обратиться за консультацией по выбору герконовых уровнемеров к нашим инженерам. Они помогут подобрать прибор, точно отвечающий стоящей перед вами задаче.

Мембранные и маятниковые сигнализаторы

Мембранные сигнализаторы уровня

предназначены для сигнализации предельных уровней сыпучих неслёживающихся материалов в бункерах. Сигнализатор крепится в стенке бункера (через «окно», соответствующее контролируемому уровню). Усилие давления сыпучего материала воздействует на гибкую мембрану с жестким центром и через шарнирно установленную на ‘Скобе металлическую пластину на переключатель. Датчики располагаются только на вертикальной стенке.

Маятниковые (контактно-механические) сигнализаторы уровня

работают по принципу отклонения под действием сыпучеrо материала, поступающего в емкость, чувствительного элемента (пластинки или поплавка, выполненного в виде маятника с шарнирной или гибкой подвеской) и eгo воздействия на контактный или бесконтактный переключатель.

Модельный ряд герконовых сигнализаторов уровня воды

Далее вы можете ознакомиться с моделями на нашем сайте магнитных сигнализаторов уровня:

Поплавковый датчик — выключатель насоса

Классическим применением реле уровня — является управление включением и выключением насосов. На следующем рисунке показаны два способа включения датчика уровня в цепь насоса: для работы на наполнение резервуара и на откачку.

Как уже было сказано, реле уровня имеет НО и НЗ — контакт. На рисунке коричневый и синий провод образуют нормально-открытый контакт, а чёрный и синий — нормально-закрытый.

В первом случае (режим откачки воды) насос запитан через НО-контакт (не замкнут в нижнем положении датчика). Когда уровень жидкости достигнет заданной отметки (датчик всплывёт), его НО-контакт замкнётся, включит насос в работу, и начнётся откачка жидкости. Насос будет работать до тех пор, пока датчик снова не опустится

В случае работы насосы на заполнение — ситуация обратная. Насос запитан через НЗ-контакт датчика. Это означает, что когда датчик находится в нижнем положении, этот контакт замкнут и насос работает, происходит заполнение резервуара жидкостью. Как только датчик всплывёт, его НЗ-контакт разомкнётся и отключит насос.

Вывод

Итак, контроль состояния масла в системе смазки мотора в современных машинах уже не дополнительная опция, а неотъемлемая функция. Электронный уравнемер облегчает проверку уровня, температуры, давления, а в некоторых модификациях и качества масла в картере.

Неисправность этого датчика достаточно редкое явление, но при необходимости и желании повозиться возле авто он меняется легко без применения дополнительного оборудования. Главное – убедиться в неисправности именно этого элемента.

На данном видео на примере ВАЗ 2110 показано, где можно найти данный уравнемер и как его заменить:

Датчик уровня масла в двигателе ВАЗ 2110: что это такое, где находится и как его заменить!