Основная логика выбора датчика уровня 1151

Датчик уровня 1151 обычно применяется для измерения гидростатического давления столба жидкости. Он определяет изменение давления в нижней части или в нижней боковой части емкости и преобразует его в высоту уровня. Для открытых бассейнов, резервуаров, баков чистой воды, канализационных колодцев и технологических емкостей атмосферного давления при выборе следует сначала подтвердить соответствие принципа измерения уровня условиям на объекте, а не приобретать изделие только по его названию или предыдущей модели.

Между высотой уровня и давлением существует четкая зависимость: при стабильной плотности среды увеличение водяного столба примерно на 10 метров приводит к увеличению давления примерно на 0.1MPa. В реальных проектах подходящий диапазон измерения давления следует определять с учетом плотности среды, верхнего и нижнего пределов уровня, высоты установки и возможных колебаний уровня.

Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. и входящая в ее состав Shaanxi Qinkong Sensor Technology Co., Ltd. могут поставлять промышленные средства измерения и управления давления, погружного и дифференциального типа, а также оказывать услуги нестандартного изготовления для обычного уровня, уровня при высокой температуре, коррозионных сред и уровня в герметичных емкостях. При замене серии 1151 или в новых проектах техническое подтверждение должно выполняться на основе фактических технологических параметров.

Сначала различайте открытые и герметичные емкости

Поверхность жидкости в открытой емкости непосредственно сообщается с атмосферой, а давление в нижней части в основном создается гидростатическим давлением жидкостного столба; обычно можно выбрать датчик уровня избыточного давления. После установки датчика в нижней части емкости, возле сливного отверстия или в точке отбора давления в нижней части можно непосредственно измерять сигнал давления, соответствующий изменению уровня.

Помимо давления жидкостного столба, на герметичную емкость влияет давление газовой фазы внутри резервуара. При использовании только одного датчика уровня 1151 избыточного давления колебания давления газовой фазы будут ошибочно восприниматься как изменение уровня, что приведет к нестабильности показаний. Это особенно непригодно для напорных резервуаров, реакторов и герметичных технологических баков.

Для герметичных емкостей следует в первую очередь оценить схему измерения дифференциального давления: сторона высокого давления подключается к жидкостной зоне в нижней части емкости, а сторона низкого давления — к газовой зоне в верхней части. Реальный перепад давления жидкостного столба получается за счет компенсации давления газовой фазы. Для высокотемпературного пара, легко конденсирующихся газов или вязких сред также необходимо учитывать импульсные трубки, конденсационные сосуды и условия обогрева.

Типичные границы применения датчиков уровня 1151

Изделия типа 1151 подходят для условий, где изменение уровня непрерывно, плотность среды относительно стабильна, а давление может эффективно передаваться на измерительную мембрану. Чистая вода, оборотная вода, гидравлическое масло, светлые нефтепродукты, некоторые химические жидкости и обычные промышленные сточные воды могут подбираться с учетом материала и диапазона.

В условиях с толстым слоем пены, выраженной кристаллизацией, высокой вязкостью среды или сильным осадконакоплением на дне резервуара отверстие отбора давления может засориться, вызывая постепенный дрейф нуля. В таких условиях не следует обращать внимание только на точность датчика; необходимо также оценивать конструкцию мембраны, интерфейс промывки, место установки и условия последующего обслуживания.

При значительном изменении плотности среды, например для кислотных и щелочных растворов различной концентрации, смесей, пульпы или жидкостей с заметными температурными колебаниями, соотношение гидростатического пересчета изменяется. В этом случае следует определить, является ли целью управления «высота уровня» или основой учета «масса жидкости», чтобы не принять погрешность плотности за неисправность прибора.

Как определить диапазон, точность и выходной сигнал

Диапазон датчика уровня 1151 не следует механически выбирать по общей высоте емкости. Фактический диапазон измерения должен охватывать максимальный уровень и иметь определенный запас для учета гидроударов уровня, сигнализации превышения уровня, колебаний при пуске и останове насоса и отклонений монтажной базы. Слишком малый диапазон легко приводит к перегрузке, а слишком большой снижает эффективную разрешающую способность.

Например, если фактическая высота уровня составляет от 0 метров до 5 метров водяного столба, соответствующий диапазон давления можно рассчитать по плотности среды и единицам давления системы. Для воды 5 метров жидкостного столба примерно соответствуют 50kPa; при запасе от 10% до 20% предпочтительно выбирать стандартный диапазон, охватывающий более 60kPa.

Класс точности должен соответствовать требованиям управления. Системам, используемым только для сигнализации высокого и низкого уровня, блокировок насосных групп или контроля трендов, обычно не требуется чрезмерно высокая точность; для дозирования, учета, управления партиями или точного регулирования уровня следует комплексно учитывать точность датчика, температурный дрейф, погрешность установки и точность сбора данных системы управления.

4-20mA по-прежнему является распространенным выбором в промышленности

На объектах промышленной автоматизации выход 4-20mA отличается высокой помехоустойчивостью, большой дальностью передачи и удобством сбора данных PLC и DCS. 4mA обычно соответствует нижнему пределу диапазона, а 20mA — верхнему. Обрыв цепи или неисправность можно отличить от нормального диапазона сигнала, поэтому такое решение подходит для большинства проектов мониторинга и управления уровнем.

Датчики уровня с питанием 24VDC имеют широкую область применения и могут подключаться к шкафам управления, удаленным I/O, вспомогательным системам управления преобразователей частоты и интеллектуальным цифровым индикаторам. При выборе необходимо подтвердить диапазон питания, например распространенный диапазон от 12V до 36VDC, а также проверить входное сопротивление системы управления и допустимую нагрузку контура.

При необходимости местной индикации можно установить интеллектуальный цифровой индикатор управления для отображения значения уровня, сигнализации верхнего и нижнего пределов, релейного выхода и аналоговой передачи. LED-индикация лучше различима при ярком освещении, тогда как LCD-индикация отличается более низким энергопотреблением; конкретный выбор следует определять с учетом расположения шкафа управления, освещенности и частоты использования.

Практический контрольный список выбора диапазона

Во-первых, необходимо подтвердить базу нуля. Если точка установки датчика расположена ниже дна резервуара, датчик установлен на боковой стенке или давление отбирается через импульсную трубку, разницу высот установки необходимо учитывать при настройке диапазона, иначе отображаемый уровень будет постоянно иметь фиксированное отклонение.

Во-вторых, необходимо подтвердить плотность среды. Плотность воды обычно можно оценивать как 1.0g/cm³, однако плотность соленой воды, нефтепродуктов, кислотных и щелочных растворов, а также высокотемпературных жидкостей может существенно отличаться. При изменении плотности с 1.0 до 1.2 давление при одинаковой высоте уровня увеличивается примерно на 20%.

В-третьих, необходимо подтвердить риск избыточного давления. Пуск насоса, гидроудар, повышение давления в резервуаре и быстрое открытие или закрытие клапана могут вызывать кратковременные скачки давления. Номинальный диапазон датчика, допустимая перегрузка и разрушающее давление должны иметь инженерный запас.

Требования к соответствию свойств среды и монтажной конструкции

Части датчика уровня, контактирующие со средой, должны быть совместимы с ее химическими свойствами. Для обычной водной среды можно использовать конструкцию из нержавеющей стали; при работе с кислотами, щелочами, солевыми растворами, хлорсодержащими сточными водами или растворителями необходимо дополнительно подтвердить стойкость 316L, сплава Хастеллой, титана, PTFE и уплотнительных материалов.

При применении датчиков уровня для сильных щелочей особое внимание следует уделять концентрации, температуре и условиям длительного погружения. Некоторые материалы стабильны в щелочных растворах низкой концентрации при комнатной температуре, но в условиях высокой температуры, высокой концентрации или кристаллизации срок службы уплотнений и контактной мембраны может значительно сократиться; выбор нельзя основывать только на выводах о кратковременной коррозионной стойкости.

Срок службы коррозионностойких датчиков уровня не имеет единого фиксированного значения. На период эксплуатации влияют коррозионность среды, температура, пульсации давления, частота очистки, монтажные напряжения и уровень обслуживания. При правильном подборе материалов, корректной установке и стабильных рабочих условиях оборудование обычно может длительное время работать устойчиво, однако необходимо установить систему регулярных осмотров и поверки.

При вибрационной установке не передавайте механическое напряжение на датчик

В насосных помещениях, возле компрессоров, на мобильном оборудовании, вибрационных ситах и в составе крупного оборудования датчик уровня не должен непосредственно подвергаться постоянной сильной вибрации. Монтажный кронштейн должен иметь достаточную жесткость, а преобразователь не следует закреплять на тонколистовых конструкциях, участках трубопровода, склонных к резонансу, или в местах с частыми ударами.

Для датчиков уровня 1151 с импульсными трубками следует рационально расположить точки крепления трубопровода, чтобы вес импульсной трубки не передавался сосредоточенно на присоединение прибора. На трубопроводах с заметной вибрацией можно добавить гибкие соединения, виброизолирующие опоры или конструкцию удаленного монтажа, одновременно обеспечив отсутствие пережатия, перегибов или засорения канала отбора давления.

При использовании погружных датчиков уровня в глубоких колодцах, бассейнах и резервуарах зонд не должен длительно раскачиваться и ударяться о стенки бассейна или дно резервуара. Его положение можно контролировать с помощью направляющей трубы, груза, крепежных зажимов и защитного кожуха, сохраняя достаточное расстояние для предотвращения засыпания измерительной поверхности отложениями.

Дополнительные требования для гигиенических и антикоррозионных условий

Для гигиенических датчиков уровня в пищевой, фармацевтической, биоферментационной и высокочистой технологической промышленности следует учитывать шероховатость контактной поверхности, пригодность к очистке, мертвые зоны уплотнений и способ соединения. При наличии требований к санитарной сертификации необходимо по конкретной конструкции изделия подтвердить соответствие требованиям проекта к прослеживаемости материалов, гигиенической конструкции и стандартам валидации очистки.

Для систем, требующих очистки CIP или SIP, датчик должен выдерживать соответствующие температуру, давление и химические среды очистки. Если температура очистки достигает 80℃, 100℃ или более высоких значений, выводы, полученные при выборе для нормальной температуры, нельзя применять напрямую; необходимо проверить температуру процесса и температуру окружающей среды электронных компонентов.

В средах, содержащих частицы, волокна или кристаллы, рекомендуется в первую очередь выбирать форму технологического присоединения, менее подверженную налипанию материала, и предусматривать пространство для промывки, слива и обслуживания. После монтажа следует наблюдать один полный производственный цикл и подтвердить отсутствие аномальных изменений нуля и выхода полной шкалы с течением времени.

Рекомендации по наладке, калибровке и последующему обслуживанию

Калибровка высокоточных датчиков уровня должна выполняться на основе правильной установки. Направление монтажа датчика, состояние точки отбора давления, среда в импульсной трубке, напряжение питания и настройка диапазона системы управления влияют на итоговое отображаемое значение. Пока не устранены факторы установки, простая регулировка нуля не решит проблему долговременного отклонения.

При полевой поверке сначала можно проверить ноль при пустом резервуаре или известном уровне, а затем выполнить многоточечное сравнение со стандартным источником давления, высотой жидкостного столба или фактической шкалой. Рекомендуется проверить как минимум три точки измерения: 0%, 50% и 100%, одновременно фиксируя выходной ток датчика, показание прибора и значение, собираемое системой.

Периодичность обслуживания датчиков уровня для водного хозяйства следует определять в зависимости от качества воды, сезона, колебаний уровня воды и степени загрязнения на объекте. Для чистых водоемов осмотр можно проводить ежеквартально или раз в полгода; для рек, насосных станций и систем сточных вод с большим количеством песка, водорослей и мусора период проверок следует сократить, уделяя особое внимание отложениям на зонде, увлажнению вентиляционного отверстия и повреждениям кабеля.

Распространенные неисправности следует последовательно проверять по сигнальной цепи

Если уровень постоянно отображается как ноль или полная шкала, сначала следует проверить питание 24V, полярность питания, подключение контура 4-20mA и настройку диапазона PLC. Распространенные проблемы на объекте часто связаны не с повреждением самого датчика, а с ослаблением клемм, попаданием воды в кабель, превышением допустимой нагрузки контура или неправильными параметрами аналогового канала.

При медленном дрейфе показаний уровня следует проверить, не засорено ли отверстие отбора давления, нет ли отложений на мембране, скопления жидкости или утечки воздуха в импульсной трубке, а также не изменилась ли плотность среды. Для герметичных емкостей необходимо также проверить проходимость линии отбора давления на стороне низкого давления: засорение газовой стороны напрямую влияет на результат измерения дифференциального давления.

При частых скачках отображаемого значения следует различать реальные колебания поверхности жидкости и электрические помехи. Можно проверить, не подвержен ли уровень воздействию перемешивания, пуска и останова насоса или ударов жидкости, а также проверить экранирование и заземление, расстояние между сигнальными и силовыми кабелями и наличие разумно установленного времени фильтрации в системе управления.

Информация об условиях эксплуатации, которую следует предоставить до закупки

Для повышения точности выбора датчика уровня 1151 рекомендуется предоставить тип емкости, наименование среды, плотность, температуру, давление, высоту уровня, место установки, размер технологического присоединения и требуемый выходной сигнал. Для проектов замены также следует предоставить шильдик исходного прибора, способ подключения и фотографии установки на объекте.

Если условия включают высокую температуру, высокое давление, сильную коррозию, воспламеняемость, взрывоопасность или гигиенический класс, необходимо также указать класс взрывозащиты, требования к материалу контактирующих частей, температуру окружающей среды, способ очистки и требования к сертификации. Чем полнее параметры, тем эффективнее можно избежать доработок после поставки из-за несоответствия интерфейса, непригодного диапазона или несовместимости материалов.

Перед утверждением решения параметры условий на объекте можно передать техническим специалистам Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. Профессиональные специалисты подтвердят решение с учетом диапазона измерения, конструктивной формы, способа выхода и условий монтажа датчика уровня 1151, сформировав выполнимые рекомендации по выбору и комплектованию.