Měření hladiny v nádrži pomocí tlakových senzorů/senzorů diferenčního tlaku

Snímače tlaku a snímače diferenčního tlaku lze použít k měření hladiny kapalin, jako je voda nebo palivo ve ventilovaných nebo utěsněných nádržích. V mnoha speciálních provozních podmínkách má výhody, kterým se jiné snímače hladiny kapaliny nemohou rovnat. Například měření viskózních, vysokoteplotních, agresivních kapalin nebo plynů ve vakuových nádržích.

Princip měření:

Měření hladiny v nádrži se provádí pomocí tlakového čidla nebo čidla diferenčního tlaku, přičemž oba využívají principu statického tlaku kapalin.

Statický tlak v daném bodě v kapalině je úměrný vzdálenosti od bodu k povrchu kapaliny, to znamená: P = ρgh.

Mezi nimi: P-tlak (tlak) měřeného bodu, ρ-hustota média, g- tíhové zrychlení, h-výška od měřeného bodu k povrchu kapaliny.

Pro stanovené měřené médium ρ je g konstanta, proto je změna polohy měřeného bodu vůči povrchu kapaliny spojena pouze s naměřeným tlakem P (tlakem).

Při měření hladiny kapaliny v otevřené nádobě vám stačí pouze tlakový senzor.

Při měření hladiny kapaliny v uzavřené nádobě pod tlakem může být vhodné zvážit použití dvou snímačů tlaku nebo jednoho snímače diferenčního tlaku, tj. jednoho pro měření spodního limitu a druhého pro měření horního limitu. Jejich výstupní signály se odečítají pro měření hladiny kapaliny. Když hladina kapaliny a tlak v nádobě zůstávají konstantní, lze ji také použít k měření hustoty média.

Pro snímače diferenčního tlaku:

Nechť △P je signál rozdílového tlaku přijatý snímačem, P0 je vnitřní tlak nádoby, P+ je tlak na přetlakové straně převodníku, P- je tlak na podtlakové straně převodníku; ρ je hustota kapaliny v nádobě; g – gravitační zrychlení; h1 – výška od nulového bodu procesu k výtlačnému potrubí v horní části nádoby; h2 – hladina procesní kapaliny v nádrži; h — výška od konvertoru k nulovému bodu hladiny procesní kapaliny.
Pak je tu:
P+=P0+ρgh1+ρgh
P-=P0+ρgh2+ρgh
△P=P+-P-=ρgh1-ρgh2

Když se hladina kapaliny změní z h2=0 na h2=h1, tlakový rozdíl měřený snímačem diferenčního tlaku se změní z velké hodnoty na ΔP=0. Když je převodník nakonfigurován, výstupní proud se změní ze 4 mA na 20 mA.

Měření hladiny ve větraných/otevřených nádržích

Měření hladiny v otevřené nádrži znamená, že nádrž je otevřená do atmosféry. Jakákoli změna atmosférického tlaku ovlivní tlak procesní tekutiny uvnitř nádrže.

Pomocí tlakového senzoru změřte hladinu kapaliny ve větraných/otevřených nádržích. Typicky je tlakový senzor namontován pod nádrží nebo připojen ke zdroji tlaku na dně nádrže. Převodník může být vybaven přírubovým nebo tlakovým potrubím.

Samozřejmě, pokud to podmínky prostředí dovolí, jako je měření vody, může být levnější použít jednoduchý ponorný hladinoměr.

Výzkumný režim jednopřírubového snímače hladiny kapaliny. U viskózních kapalin nebo koagulovatelných kapalin by měla být na vstup tlakové vodicí trubice přidána izolační membrána a do tlakové vodicí trubice by měl být nalit silikonový olej pro přenos tlaku pomocí silikonového oleje.

Snímač diferenčního tlaku je nedílnou součástí zařízení a technických systémů, které vyžadují vysoce přesné měření a kontrolu parametrů tlaku.

V závislosti na aplikaci přístroje jsou určeny pro různé rozsahy měření a typy pracovních prostředí. Zařízení se používají v obytných, průmyslových a komerčních zařízeních. Jsou instalovány v místech, kde se vyrábí tepelná energie, stejně jako ve zdravotnických zařízeních.

V tomto článku se podíváme na to, jak fungují snímače diferenčního tlaku Huba Control a co společnost v tomto segmentu nabízí.

Typy snímačů diferenčního tlaku

Snímače diferenčního tlaku jsou určeny k měření rozdílu tlaků v kapalinách nebo plynech. Jsou rozděleny do dvou velkých skupin:

• mechanické
• elektronický

Zařízení mechanického typu funguje na bázi pružinové součásti nebo membrány. Je to citlivý prvek, který vlastně slouží jako přijímač tlaku. Pod vlivem plynného nebo kapalného prostředí se deformuje: stlačuje, natahuje, ohýbá. Všechny změny jsou zaznamenány při zpracování výstupního signálu a jeho přenosu do řídicího zařízení.

Elektronická zařízení jsou prezentována v široké škále technických řešení využívajících různé principy přeměny tlaku na výstupní elektrický signál. Mohou to být tenzometry, tenzometry, piezoelektrické nebo kapacitní snímače. Většina měřicích přístrojů používá jako snímací prvek membránu.

Huba Control nabízí oba typy snímačů diferenčního tlaku: mechanické i elektronické. Světlými představiteli mechanických snímačů jsou modely 604 a 605 a elektronických – 699 a 699M.

Konstrukce a princip činnosti

Obecně se tlakový senzor skládá ze dvou klíčových bloků:

• primární převodník tlaku
• sekundární obvody pro zpracování signálu

Konstrukce zařízení navíc zahrnuje pomocné komponenty, jako je tělo, kryt, spojovací díly atd.

Primární tlakový převodník obsahuje snímací prvek, kterým, jak již bylo uvedeno, je membrána. Je umístěn v samostatném pouzdře z odolného plastu nebo kovu. Princip činnosti takového senzoru spočívá v zaznamenávání tlakového rozdílu při působení plynného nebo kapalného média na membránu z obou stran.

Z technického hlediska lze řadu snímačů tlaku zařadit mezi zařízení, která měří rozdíl této hodnoty. Například zařízení pro stanovení přetlaku, která poskytují údaje týkající se atmosférických parametrů.

Při instalaci snímače diferenčního tlaku jsou k jeho primárním a sekundárním prvkům připojeny trubky nebo hadice. Je důležité, aby byl měřicí přístroj zkalibrován a odpovídal průměrům a parametrům média. Také je potřeba upravit citlivost ovládacího a měřícího zařízení.

Když je kapalina nebo plyn aplikován na obě strany, primární prvek iniciuje změnu kinetické energie, což má za následek tlakový rozdíl. V tomto okamžiku sekundární prvek zaznamená výsledný rozdíl a tenzometr zajistí převod na skutečnou hodnotu.

Celý popsaný proces spočívá především v měření odchylky membrány. Proto je vyroben z citlivého materiálu s určitými vlastnostmi. Zároveň musí membrána správně fungovat za různých provozních podmínek. Například v případě kolísání teplot nebo přítomnosti agresivního prostředí.

Snímač diferenčního tlaku 699

Jedná se o elektronický přístroj pro klimatizační systémy a měření v průmyslovém a lékařském prostředí. Snímač diferenčního tlaku 699 je určen pro monitorování obsahu vzduchu a neutrálních plynů. Založeno na technologii keramických senzorů vyvinuté společností Huba Control.

Bezpodmínečnou výhodou modelu je vysoká přesnost, přesnost a stabilita měření. Chyba je menší než 0,5 %. To umožňuje přesnou kontrolu nad distribucí plynu a vzduchu. Provozní rozsah: -1…1 mbar / 0…0,3–50 mbar.

Zařízení se extrémně snadno instaluje a elektricky zapojuje a může být dodáváno v různých verzích, včetně s přepínatelným tlakovým rozsahem, s LCD displejem nebo bez něj nebo s Modbus.

Snímač diferenčního tlaku 604

Jedná se o mechanické tlakové relé instalované ve ventilačních a klimatizačních systémech. Používá se také v systémech řízení průmyslového chlazení vzduchu. Toto zařízení ovládá vzduchové klapky, filtry, ventilátory a chrání topné spirály před přehřátím.

Hlavní předností modelu 604 je vysoká přesnost ovládání pomocí individuálního laserem leptaného měřítka. Mezi jeho přednosti patří také zabudované odlehčení tahu kabelu a vícevrstvý pozlacený kontakt. Relé se vyznačuje dlouhodobou stabilitou spínání, a to díky embosované silikonové membráně ve tvaru lichoběžníku.

Reléové zařízení je navrženo pro rozsah měření 0,2. 50 mbar. Pracovní prostředí: vzduch a neutrální plyny. Zařízení se snadno instaluje, snadno se k němu připojuje a přivádí kabely.

Snímač diferenčního tlaku 605

Jedná se o speciální mechanické tlakové relé pro plynová topná zařízení. Umožňuje řídit relativní a diferenční tlak vzduchu a prostředí neutrálního plynu.

Mezi technické vlastnosti snímače 605 OEM patří použití dvousložkové membrány vyrobené z vysoce čistého silikonu LSR. To zajišťuje mimořádnou stabilitu měření po dlouhou dobu. Lichoběžníkový tvar membránového prvku zároveň zajišťuje přesnost spínání díky jasnému rozepnutí kontaktu.

Reléové zařízení pracuje v rozsahu tlaků 0,2…4 mbar. Zařízení se rychle namontuje pomocí speciálního zaklapávacího držáku.