Konduktometrické hladinové snímače - konstrukce a princip činnosti

Standardním úkolem, velmi běžným v průmyslu, zejména v potravinářském průmyslu, je signalizace dosažení určité hladiny kapaliny v nádobě. Existuje mnoho metod, jak tento problém vyřešit, ale nejjednodušší a nejlevnější způsob je použití konduktometrických snímačů hladiny.

Takové senzory mohou úspěšně pracovat s elektricky vodivými kapalinami s vodivostí 0,2 S / m nebo více. Mezi takové kapaliny patří pitná a průmyslová voda, slabé roztoky zásad, kyseliny, odpadní voda a potravinářské kapaliny (např. kvasnice nebo pivo).

Princip činnosti konduktometrických snímačů je založen na skutečnosti, že když kapalina v nádobě dosáhne určité hladiny, pracovní kapalina uzavře elektrodu snímače k ​​tělu kovové nádrže nebo k přídavné elektrodě samotného snímače, což způsobí elektrický proud v obvodu snímače. Výsledkem je, že uzavření obvodu snímače způsobí aktivaci relé, které následně řídí odpovídající obvod.

Konduktometrické hladinové snímače jsou podle teplotních a tlakových podmínek v zásadě schopny pracovat při teplotách do + 350 °C a při tlacích do 6,3 MPa, což je dáno materiálem elektrodového izolátoru a výrobce uvádí konkrétní hodnoty. v průvodní dokumentaci.

Překážky normální činnosti konduktometrického snímače mohou být: silné pěnění kapaliny, silné odpařování pracovního média, tvorba izolačních usazenin na citlivém prvku snímače a vodivých usazenin na jeho izolátoru. Všem těmto překážkám se výrobce snaží předejít volbou vhodnějšího materiálu pro snímač.

Podívejme se na fyziku pracovního toku konduktometrického senzoru, čili se lehce dotkneme podstaty konduktometrie. Elektrický odpor řešení, respektive — jeho elektrická vodivost, charakterizují schopnost daného řešení vést do určité míry elektrický proud.

Tyto parametry silně souvisejí s fyzikálně-chemickými vlastnostmi rozpuštěné látky a rozpouštědla: koncentrace rozpuštěných iontů a jejich pohyblivost, náboj těchto iontů, teplota roztoku, tlak a mnoho dalších faktorů.

Elektrická vodivost se měří v Siemens na centimetr (S/cm). Charakteristikou ultračistých a čistých vod je odpor vyjádřený v ohmech na centimetr (ohm * cm).

Konduktometrický článek je podle terminologie konduktometrie citlivým prvkem snímače, vyznačuje se kyvetovou konstantou.

V klasické podobě se konduktometrický článek skládá ze dvou paralelních elektrod o ploše několika centimetrů čtverečních, které jsou ponořeny v roztoku a vzdálenost mezi nimi je obvykle několik centimetrů.

Pro každý takto instalovaný senzor lze zadat buněčnou konstantu (s) a vyjádřit ji v 1/cm. Dnes má stále více konduktometrických senzorů elektrody z nerezové oceli, přičemž konstanty jsou různé.

Snímače úrovně vodivosti mohou monitorovat jednu nebo více specifikovaných úrovní vodivé tekutiny. A princip je vždy stejný — elektrická vodivost kapaliny se liší od elektrické vodivosti vzduchu, kterou fixují elektrody Senzory mohou být jednoelektrodové nebo víceelektrodové, což umožňuje sledovat více hladin kapaliny.

V nejjednodušší formě je konduktometrický snímač hladiny vyroben z nerezových elektrod, z nichž jedna slouží jako společná v řídicím obvodu a je instalována v nádobě tak, aby její pracovní část byla v neustálém kontaktu s kapalinou, zejména vodivé těleso nádoby s kapalinou se může stát společnou elektrodou... Ostatní elektrody budou signální a jsou umístěny na určitých úrovních, které je třeba sledovat.

Při plnění nádoby kapalinou jsou signální elektrody postupně v kontaktu s touto kapalinou a okruhy se uzavírají jeden po druhém. V souladu s tím jsou spouštěny signálové výstupy zařízení.

Jednoelektrodové snímače jsou vhodné pro použití v uzavřených nebo otevřených kovových nádobách. Průchodky snímačů mohou být PTFE, keramické nebo plastové. Tyče jsou vyrobeny z nerezové oceli.Při výrobě snímačů je zvláštní pozornost věnována jejich struktuře, která musí zabránit falešným poplachům v důsledku nahromadění kapaliny.

Pětielektrodové, čtyřelektrodové a tříelektrodové konduktometrické snímače hladiny se používají k monitorování, jak je uvedeno výše, několika hladin kapaliny v nádobě, i když stěny nádoby nejsou vodivé, to znamená, že jsou vyrobeny z izolačního materiálu, jako je např. jako plast.