что такое кондуктометрический датчик

Кондуктометрический зонд

Кондуктометрический зонд — это прибор для измерения уровня жидкости, который используется в электрических системах. Одним из преимуществ электрических систем является то, что в них отсутствуют двигающиеся детали.

Большинство производственных систем, в которых для измерения уровня используется электрическая энергия, работают в результате наличия одного из двух электрических свойств: или проводимости, или электроемкости.

Принцип работы кондуктометрических зондов

Проводимостью называется способность материалов проводить электрический ток. В кондуктометрической системе, измеряющей уровень, для осуществления замыкания цепи используется проводимость жидкостей.

Система с кондуктометрическим зондом в емкости с нормальным уровнем

На рисунке выше изображена упрощенная схема измеряющей уровень системы, работа которой основана на принципе проводимости. Основной особенностью системы являются два электрода или зонда, с местом монтажа наверху емкости. Каждый зонд спускается в емкость на различную глубину: один до высоты нахождения уставки низкого уровня, другой до высоты нахождения уставки высокого уровня. Каждый зонд заизолирован в той точке, где он проходит через верхнюю точку емкости. В данном примере заземление осуществляется с помощью отдельного заземляющего отвода, который контактирует с жидкостью. В других системах функцию заземления выполняет сама емкость.

В системе присутствует электрическое подсоединение каждого кондуктометрического зонда к цепи управления низкого напряжения переменного тока. Напряжение переменного тока подается на зонды блоком управления, в котором также размещается и комплект реле. Реле используются для того, чтобы замыкать и размыкать электрическую цепь, с помощью которой будет запускаться и останавливаться насос.

Уровень жидкости находится в нормальном рабочем диапазоне, близко к средней линии относительно высоты емкости. Поскольку зонд низкого уровня контактирует с жидкостью цепь управления к зонду низкого уровня замкнута. От зонда ток проводится через жидкость, через заземление и обратно на блок управления.

Система с кондуктометрическим зондом в емкости с низким уровнем

На рисунке выше уровень жидкости упал до точки ниже зонда низкого уровня. Цепь от зонда низкого уровня через жидкость размыкается. Если имеет место данная ситуация, в блоке управления срабатывает реле на запуск насоса.

Поскольку зонд высокого уровня обычно находится вне слоя жидкости, при нормальном рабочем режиме его цепь разомкнута. Однако, если уровень повышается настолько, что жидкость контактирует с зондом высокого уровня, цепь от зонда, через жидкость, через заземление, к блоку управления замыкается, и в блоке управления срабатывает реле на остановку насоса.

Система с кондуктометрическим зондом в емкости с высоким уровнем

Источник

Стандартной задачей, весьма распространенной в промышленности, в частности — в пищевой, является сигнализация достижения жидкостью в емкости определенного уровня. Существует много методов для решения данной задачи, но наиболее простым и недорогим способом является применение кондуктометрических датчиков уровня.

Такие датчики успешно могут работать с электропроводящими жидкостями проводимостью 0,2 См/м и более. К подобным жидкостям относятся питьевая и техническая вода, слабые растворы щелочей, кислот, сточные воды и пищевые жидкости (например квас или пиво).

Принцип работы кондуктометрических датчиков основан на том, что при достижении жидкостью в емкости определенного уровня, рабочая жидкость замыкает электрод датчика на корпус металлического резервуара либо на дополнительный электрод самого датчика, вызывая в цепи датчика электрический ток. В итоге замыкание цепи датчика приводит к срабатыванию реле, которое, в свою очередь, управляет соответствующей схемой.

Кондуктометрические датчики уровня по условиям температуры и давления принципиально способны работать при температурах до +350°С, и при давлениях до 6,3 МПа, что определяется материалом изолятора электрода, а конкретные значения производитель указывает в сопутствующей документации.

Препятствиями для нормальной работы кондуктометрического датчика могут оказаться: сильное вспенивание жидкости, сильное парение рабочей среды, образование изолирующих отложений на чувствительном элементе датчика и проводящих отложений на его изоляторе. Все эти препятствия производитель стремится предотвратить, выбирая более подходящий материал для датчика.

Рассмотрим физику рабочего процесса кондуктометрического датчика, то есть немного затронем суть кондуктометрии. Электрическое сопротивление раствора, соответственно — его электропроводность, характеризуют способность данного раствора в определенной степени проводить электрический ток.

Данные параметры сильно связаны с физико-химическими свойствами растворенного вещества и растворителя: с концентрацией растворенных ионов и с их подвижностью, с зарядом этих ионов, с температурой раствора, с давлением, и со многими другими факторами.

Электропроводность имеет размерность Сименс на сантиметр (См/см). Характеристикой сверхчистых и чистых вод служит сопротивление, выражаемое в Омах на сантиметр (Ом*см).

По терминологии кондуктометрии, кондуктометрическая ячейка является чувствительным элементом датчика, она характеризуется константой ячейки.

В классическом виде кондуктометрическая ячейка состоит из двух параллельно расположенных электродов площадью в несколько квадратных сантиметов, которые погружаются в раствор, и расстояние между которыми составляет обычно несколько сантиметров.

Для каждого такого установленного датчика можно ввести константу ячейки (с), и выразить ее в 1/см. Сегодня все чаще кондуктометрические датчики имеют электроды из нержавеющей стали, при этом константы возможны разные.

Кондуктометрические датчики уровня могут контролировать один или несколько установленных уровней проводящий жидкости. И принцип всегда один — электропроводность жидкости отличается от электропроводности воздуха, что электроды и фиксируют. Датчики могут быть как одноэлектродными, так и многоэлектродными, позволяющими отследить несколько уровней жидкости.

В простейшем виде кондуктометрический датчик уровня представляет собой электроды из нержавеющей стали, один из которых служит общим в схеме контроля, и устанавливается в емкости таким образом, чтобы его рабочая часть постоянно контактировала с жидкостью, в частности, общим электродом может стать проводящий корпус емкости с жидкостью. Другие электроды будут сигнальными, и располагаются на определенных уровнях, которые необходимо контролировать.

В процессе заполнения емкости жидкостью, сигнальные электроды оказываются последовательно в контакте с этой жидкостью, и цепи одна за другой замыкаются. Соответственно срабатывают сигнальные выходы прибора.

Одноэлектродные датчики подходят для работы в металлических емкостях закрытого или открытого типа. Гильзы датчиков могут быть фторопластовыми, керамическими или пластмассовыми. Стержни — из нержавеющей стали. Особенное внимание при изготовлении датчиков уделяется их структуре, которая обязана предотвратить ложное срабатывание из-за скопления жидкости.

Пятиэлектродные, четырехэлектродные и трехэлектродные кондуктометрические датчики уровня используют для контроля, как отмечалось выше, нескольких уровней жидкости в емкости, даже если стенки емкости не являются проводящими, то есть выполнены из изоляционного материала, например из пластика.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Кондуктометрический датчик это устройство, предназначенное для контроля уровня токопроводящих жидкостей.

Поскольку вода, если она не дистиллированная, обладает электрической проводимостью, то измерители такого типа широко используются для контроля уровня воды в резервуарах, бассейнах, скважинах и колодцах.

Принцип работы кондуктометрического датчика заключается в изменении сопротивления между двумя электродами при их погружении в жидкость (рис. 1).

В качестве одного из электродов, кстати иногда такие датчики называют электродными, может выступать рабочая емкость, если она выполнена из металла (рис.2). Второй при этом должен быть надежно от нее изолирован. В этом случае говорят об одноэлектродном исполнении.

На практике сопротивление R1 приближается к бесконечности.

При практической реализации описанного принципа действия этот вариант менее предпочтителен, так как требует выполнения дополнительных работ по созданию электрического контакта с резервуаром и контроля, в процессе эксплуатации, его качества.

При наличии одного общего электрода и нескольких других, расположенных на разной высоте, получаем многоуровневый датчик (рис. 3).

КАК РАБОТАЕТ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Поскольку конструкция рассматриваемого датчика представляет собой один или несколько электродов со стороны уровня контролируемой среды (жидкости) и соединители для его подключения с другой стороны, то на выходе при погружении электродов в жидкость мы получим изменение сопротивления, причем оно будет зависеть от электропроводности жидкости.

Непосредственно подключить к нему не то чтобы управляемое устройство, например, электродвигатель насоса, но и реле любого типа не получится. Для этого требуется блок управления (БУ).

С точки зрения схемотехники это компаратор, отслеживающий изменение напряжения, например на делителе из двух сопротивления, в качестве одного из которых выступают электроды датчика (рис.4).

Это достаточно примитивная иллюстрация, но суть и принцип работы она отражает верно.

Алгоритмы работы могут быть различны, особенно для двухпороговых (и более) исполнений.

Многие производители кондуктометрических датчиков, например, «Овен» предлагает покупателям полный ассортимент оборудования, позволяющий создавать различные по сложности алгоритмов системы управления.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник

Тема: Тонкости кондуктометрии

Опции темы

Отображение

— Что представляют из себя кондуктометрические датчики уровня и как они работают?

Автор: Алексей Клыков, менеджер по продукту «Датчики уровня».

Менеджер по продукту «Датчики температуры»

Нюанс заключается в том, что из-за особенностей схемотехники БКК1-24 может работать некорректно с заземленными резервуарами при соединении резервуар с клеммой «0». Варианты выхода из ситуации: использование БКК1-24 спластиковыми резервуарами или с металлическими, но при этом не соединять клемму «0» с резервуаром.
У нас на форуме были такие примеры, работали корректно: https://owen.ru/forum/showthread.php. 015#post282015
В случае БКК1-220 таких нюансов не наблюдается.

Спасибо за ответ, но как ни пародоксально, вопросов не убавилось:

И в руководстве 2017 года, и в руководстве, выложенном в данный момент на сайте, есть фраза «Не рекомендуется объединять клемму «Вход 0» и заземляющие линии» ( в руководстве на сайте эта фраза приведена в п. 5.4.1 Подключение датчиков).
Фраза «запрещается объединять клемму прибора с маркировкой «Общая» и заземляющие линии» действительно есть в новом руководстве, но к подключению датчиков она отношения не имеет.

Простите, не могу по Вашему ответу понять, так что это за несуществующая клемма «Общая» (п.5.1 нынешнего руководства). Можете определенно ответить «Выход «Общ.»» или «Вход «0»»? Можно поправить в руководстве, чтобы вопросов таких не возникало?

На рис.5.2 вариант2 текущего руководства прямо указан способ соединения входа 0 и корпуса металлического резервуара. Причем у рисунка про незаземленный мет.корпус ничего не сказано, а незаземленных металлических резервуаров не существует (если только космические корабли). Если проблема касается только БКК1-24 почему в руководстве это не прописать? С удовольствием будем применять 220В, свободные от этих проблем.

Добрый день.
Клемма «Общая»- это выход «Общ».
По поводу добавления информации в руководство: я не уверена, что в ближайшее время руководство будет переработано. Если руководство перерабатываться будет, я постараюсь донести Ваши пожелания до ответственного продукт-менеджера.
По поводу использования с БКК-1-24 блоков питания с различными типами заземления-сказать сложно, не тестировали. Пока проверенный вариант-это использование пластиковых резервуаров.
По поводу переноса обсуждения: в Вашем первом сообщении есть отсылка к первому посту этой темы, поэтому перенос в данном случае будет не совсем уместен.

Источник

Измерение на высоком уровне: датчики уровня жидкости ОВЕН

Многофункциональные кондуктометрические и поплавковые датчики уровня ОВЕН (рис. 1) предназначены для контроля предельных уровней жидкостей в технологических емкостях и товарных резервуарах. Датчики уровня ОВЕН имеют все нормативные документы для их использования в промышленных приложениях.

Рис. 1. Ассортимент датчиков уровня ОВЕН

Кондуктометрические датчики

Кондуктометрические датчики уровня (рис. 2, 3) применяют для контроля одного или нескольких предельных уровней жидкости, проводящей электрический ток. К таким жидкостям относятся растворы кислот и щелочей, вода и водные растворы солей, пищевые продукты и т.п. Принцип действия этих датчиков основан на разнице электрической проводимости жидкости и воздуха, фиксируемой электродом. Кондуктометрические датчики бывают как одностержневыми (одноэлектродные), так и многостержневыми (многоэлектродные) — для контроля нескольких уровней жидкости.

Рис. 2. Датчик уровня кондуктометрический 3-стержневой ОВЕН ДСП.3

Рис. 3. Датчик уровня кондуктометрический ОВЕН ДС.ПВТ

Кондуктометрические датчики (типа ДУ, ДС и ДС.ПВТ) в простейшем случае представляют собой изолированные металлические электроды, выполненные из нержавеющей стали. Один электрод является общим для всей схемы контроля, он устанавливается в резервуаре так, чтобы его рабочая часть находилась в постоянном контакте с жидкостью (от нижнего до верхнего уровня контроля). При установке в металлическом резервуаре его корпус может быть использован в качестве общего электрода. Остальные электроды являются сигнальными и располагаются на соответствующих своему назначению уровнях. По мере заполнения резервуара электроды, соприкасаясь с жидкостью, замыкают электрическую цепь между общим и соответствующими сигнальными входами прибора.

Компания ОВЕН выпускает различные модели кондуктометрических датчиков (таблица 1).

Таблица 1. Технические характеристики кондуктометрических датчиков ОВЕН

Одноэлектродные датчики (ДС.1, ДС.2, ДС.П, ДС.ПВТ, ДС.К) предназначены для контроля уровня жидкости в металлических резервуарах открытого и закрытого типа. Гильза датчиков изготавливается из керамики, фторопласта и пластмассы. К отличительным особенностям нового датчика ДС.ПВТ относятся: гидравлическая прочность 30,0 МПа; особенность структуры, предотвращающая скопление жидкости и ложное срабатывание; а также повышенная прочность по сравнению с керамическими датчиками.

Трех-, четырех- и пятиэлектродные датчики (ДУ.3, ДУ.4, ДУ.5) используются для контроля двух, трех, четырех уровней жидкости в резервуарах открытого типа со стенками, выполненными из изоляционного материала.

Новый 3-стержневой кондуктометрический датчик уровня — ДСП.3 (рис. 2) предназначен для контроля двух/трех уровней электропроводных сред (неагрессивных к материалу датчика 12Х18Н10Т). Он может использоваться в резервуарах открытого и закрытого типа. В отличие от ранее выпускающихся датчиков ДСП.3 может работать в резервуарах с металлическими стенками и устанавливается в корпусе посредством резьбового соединения.

Преимущества датчика ОВЕН ДСП.3:

Новый датчик ОВЕН ДСП.3 может применяться в резервуарах для хранения воды, на водонапорных станциях, очистных и поливочных сооружениях, бассейнах.

Поплавковые датчики уровня

Поплавковые датчики уровня — одни из самых недорогих и вместе с тем надежных устройств для измерения уровня жидкости (рис. 4).

Рис. 4. Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ

Они устойчивы к пене и пузырькам, могут работать с вязкими средами, а также (в отличие от кондуктометрических датчиков) с неэлектропроводными жидкостями. Датчики уровня жидкости имеют поплавок со встроенным магнитом. Поплавок передвигается по вертикальному штоку (рис. 5), представляющему собой полую трубку, в которой находится геркон. При повышении или спаде уровня жидкости — при приближении магнита — срабатывает герконовый переключатель.

Рис. 5. Принцип действия поплавкового датчика уровня

Следует помнить, что датчики уровня поплавкового типа не подходят для измерения липких, засыхающих и замерзающих жидкостей, а также жидкостей с механическими включениями.

Поплавковые датчики ОВЕН ПДУ

Датчики выпускаются в трех конструктивных исполнениях для монтажа на вертикальную и горизонтальную стенку резервуара (таблица 2), а также на горизонтальную стенку резервуара для жидкостей с низкой плотностью (не менее 0,66 г/см 2 ).

Таблица 2. Технические характеристики поплавковых датчиков уровня ОВЕН ПДУ

Источник