Snímač hladiny vody – hlavní typy, zařízení, princip činnosti a použití

Monitorování hladiny vody a podobných kapalin se provádí pomocí zařízení různých typů a funkcí. Volba konkrétní možnosti se provádí na základě stanovených úkolů, vnějších podmínek a vlastností pracovní kapaliny.

Aby se předešlo chybám a zbytečným výdajům, je výběr a instalace senzorů pro průmyslové a veřejné použití svěřena specialistům. Senzory pro individuální použití lze snadno vybrat a nainstalovat samostatně.

Tuto skupinu pro měření hladiny vody nebo jiných kapalin představují zařízení se zcela odlišnými principy fungování.

Tato zařízení mohou být mechanická, elektronická, magnetická, optická, hydrostatická nebo založená na poloze.

Instalují se na místa s obtížným nebo žádným přístupem k vodě nebo tam, kde existuje bezpečnostní riziko při přímém měření.

• online sledování skutečné hladiny vody;
• oznámení o dosažení limitu nebo stanovených hodnot hladiny kapaliny;
• měření a výpočet objemu pracovní kapaliny v nádobách složitých tvarů nebo jejího průtoku;
• ukládání, akumulace a zpracování výsledků.

Na základě svého funkčního účelu se všechny senzory hladiny vody dělí na hladinoměry a alarmy. První z nich jsou instalovány za účelem nepřetržitého sledování tohoto parametru a převádějí jeho hodnotu na analogový nebo digitální signál.

Druhé se používají, když je nutné přijmout signál nebo příkaz o dosažení určité hodnoty hladiny kapaliny v nádobě.

TYPY HLADINOVÝCH SNÍMAČŮ JEJICH VÝHODY A NEVÝHODY

• Kontakt;
• bezkontaktní.

Druhá skupina je omezenější a je reprezentována high-tech radarovými mikrovlnnými hladinoměry a ultrazvukovými senzory obou typů.

Mikrovlnné radarové hladinoměry se zase dělí na zařízení s různými principy fungování (pulzní řízení nebo lokalizace FMCV), provozním rozsahem a vyzařovací frekvencí. Tyto hladinoměry jsou považovány za nejpokročilejší, jediným omezením jejich použití je vysoká cena.

Princip ultrazvukové hladinoměry a alarmy je založen na analýze doby šíření impulsů ze senzoru-emitoru do kapalného média. Mezi výhody zařízení v této skupině patří cenová efektivita, kompaktnost a nenáročnost; obecně jsou jejich vlastnosti považovány za univerzální.

Rozsah použití ultrazvukových variant je omezen na vodu a jiné kapaliny; nejsou vhodné pro měření hladiny sypkých látek. Mezi vlastnosti těchto zařízení, které se berou v úvahu, patří také potřeba kompenzovat některé vnější vlivy (vítr, přítomnost pěnové vrstvy).

• kapacitní a konduktometrické varianty, které mají podobný princip fungování a určují hladinu změnou kapacity média a indikátorů odporu;
• plovákové měřiče se zase dělí na jednoduché mechanické a vylepšené jazýčkové spínače;
• hydrostatické hladinoměry a alarmy používané ke sledování hladiny vody a kapalin s konstantní hustotou při vnějším tlaku nepřesahujícím atmosférický tlak;
• optické elektronické limitní spínače hladiny, které tuto hodnotu monitorují změnou odrazivosti vody;
• vibrační zařízení, která monitorují dosažení určité úrovně analýzou změn amplitudy vibrací citlivého prvku.

Plovákové mechanické senzory mají nejjednodušší princip fungování (kontakty se sepnou, když je plovák vytlačen pracovní kapalinou). Zařízení v této skupině jsou ceněna pro svou spolehlivost a dostupnost, ale protože fungují pouze při dosažení určitého limitu, jejich možnosti jsou omezené.

Jazýčkové spínače (známé také jako magneticko-plovákové) senzory nemají tyto nevýhody, kontakty jejich citlivých prvků se mohou sepnout, když se magnet přiblíží. Všechny varianty plováků nevyžadují složitou instalaci a jsou levné, ale v lepivých a dynamických prostředích jsou málo použitelné.

Kapacitní senzory Jsou vybaveny speciálními elektrodami, které s tělem tvoří primitivní kondenzátor. Používají se k monitorování hladiny vody a jakýchkoli kapalin, které nepění ani nestříkají na sondu (s výjimkou kapacitních typů s radiofrekvencí).

Mezi důležité výhody kapacitních hladinoměrů a alarmů patří zvýšená citlivost, spolehlivost a schopnost pracovat v agresivním prostředí.

Konduktometrické Snímače hladiny kapaliny jsou vybaveny pevnými tyčemi nebo ohebnými lankovými elektrodami. Funkce běžných elektrod jsou plněny kovovými stěnami pracovní nádrže nebo regulačními tyčemi.

Relé se sepne, když se pracovní prvek dostane do kontaktu s potravinami nebo průmyslovou vodou, nápoji, roztoky soli nebo zásad a odpadní vodou. Jejich výhody a nevýhody jsou do značné míry podobné kapacitním, ale délka jejich elektrod se snáze mění. Na rozdíl od kapacitních variant je konduktometrický princip implementován výhradně v alarmech.

Hydrostatické varianty mají širokou škálu uplatnění a jsou ceněny pro svou spolehlivost a jednoduchost. Používají se zejména k monitorování hladiny vody ve studnách (jediné použití), k regulaci tlaku v čerpacích a kotelnách a k monitorování provozu zavlažovacích systémů.

Vzhledem k riziku získání nesprávných výsledků se však nedoporučují pro použití při monitorování hladiny roztoků s proměnnou hustotou.

Optické elektronické senzory Používají se jako alternativa k jazýčkovým spínačům při monitorování hladiny vody v nádržích vystavených vibracím.

Jsou ceněny pro svou kompaktnost a schopnost dosahovat výsledků nezávisle na vnějších faktorech. Vzhledem k jejich vysokým nákladům, omezením objemu nádrže a nutnosti profesionální instalace se používají méně často než jiné.

Vibrační alarmy jsou spouštěny změnami vibrací vidlicových snímacích prvků. Taková zařízení mají průměrnou přesnost a cenovou efektivitu a dobře fungují při práci s pěnovými a viskózními médii. Vibrační alarmy nemají provozní nedostatky, ale nejsou určeny k nepřetržitému monitorování ani k vydávání ultrapřesných výsledků.

ROZSAH POUŽITÍ A VLASTNOSTI VÝBĚRU

Rozsah použití se rozšiřuje na vodu a vodné roztoky, ropné produkty a maziva, potraviny, nápoje a odpadní vody. Při dostatečné ochraně pouzdra nebo bezkontaktním měření tyto senzory monitorují hladinu alkálií, kyselin a viskózních médií, včetně agresivních. Stejný typ senzoru lze použít k různým účelům.

Zejména při práci s vodou a jakýmikoli neviskózními kapalinami poskytují vynikající výsledky ultrazvukové, plovákové, vibrační, optické, kapacitní a hydrostatické alarmy a hladinoměry. Při práci s kyselými roztoky se upřednostňují kapacitní, vibrační a jazýčkové senzory. Kapacitní radiofrekvenční zařízení jsou nejvhodnější pro monitorování pěny nebo lepkavých médií. Při vysoké viskozitě pracovního média se kromě nich vyplatí použít vibrační nebo ultrazvukové bezkontaktní varianty.

• složení a fyzikální a chemické parametry pracovní kapaliny;
• objem, tvar a materiál stěn nádrže (některé senzory vyžadují vyřezání do stěn, což není vždy přijatelné);
• potřeba průběžného monitorování nebo přípustnost použití signálů při dosažení limitních hodnot;
• přepínací a integrační možnosti zařízení, požadavky na instalaci a údržbu.

Při výběru senzorů pro domácí účely se upřednostňují energeticky nezávislá, nenáročná, spolehlivá a odolná zařízení. Většinu soukromých úkolů (monitorování hladiny vody v čerpadle, studni, bazénu) řeší plovákový kabelový senzor.

Pokud je vyžadováno neustálé sledování hladiny vody ve studni, instalují se hydrostatické hladinoměry nebo alarmy. Jiné typy nejsou pro tyto účely praktické.

* * *
© 2014–2025 Všechna práva vyhrazena.
Materiály stránek mají informační charakter, mohou vyjadřovat názor autora a nesmějí být používány jako směrnice a normativní dokumenty.