Senzori de nivel conductometrici - proiectare și principiu de funcționare

O sarcină standard, foarte comună în industrie, în special în industria alimentară, este de a semnala când a fost atins un anumit nivel de lichid într-un recipient. Există multe metode de a rezolva această problemă, dar cea mai simplă și mai ieftină modalitate este utilizarea senzorilor de nivel conductometrici.

Astfel de senzori pot funcționa cu succes cu lichide conductoare electric cu o conductivitate de 0,2 S / m sau mai mult. Astfel de lichide includ apa potabilă și industrială, soluții slabe de baze, acizi, apa reziduală și lichide alimentare (de exemplu, drojdie sau bere).

Principiul de funcționare al senzorilor conductometrici se bazează pe faptul că, atunci când lichidul din recipient atinge un anumit nivel, lichidul de lucru închide electrodul senzorului de corpul rezervorului metalic sau de electrodul suplimentar al senzorului în sine, provocând o curent electric în circuitul senzorului. Ca urmare, închiderea circuitului senzorului face ca releul să se activeze, care la rândul său controlează circuitul corespunzător.

În funcție de condițiile de temperatură și presiune, senzorii de nivel conductometrici sunt în principiu capabili să funcționeze la temperaturi de până la + 350 ° C și la presiuni de până la 6,3 MPa, care este determinată de materialul izolatorului electrodului, iar producătorul indică valori specifice în documentația de însoțire.

Obstacolele în funcționarea normală a senzorului conductometric pot fi: spumarea puternică a lichidului, evaporarea puternică a mediului de lucru, formarea depunerilor izolatoare pe elementul sensibil al senzorului și depunerile conductoare pe izolatorul acestuia. Producătorul încearcă să prevină toate aceste obstacole alegând un material mai potrivit pentru senzor.

Să ne uităm la fizica fluxului de lucru al unui senzor conductometric, adică vom atinge ușor esența conductometriei. Rezistența electrică a soluției, respectiv — ea conductivitate electrică, caracterizează capacitatea unei soluții date de a conduce curentul electric într-o anumită măsură.

Acești parametri sunt strâns legați de proprietățile fizico-chimice ale solutului și solventului: concentrația ionilor dizolvați și mobilitatea acestora, sarcina acestor ioni, temperatura soluției, presiunea și mulți alți factori.

Conductivitatea electrică este măsurată în Siemens pe centimetru (S/cm). Caracteristica apelor ultrapure și pure este rezistența exprimată în ohmi pe centimetru (ohm * cm).

Conform terminologiei conductometriei, o celulă conductometrică este un element sensibil al unui senzor, este caracterizată de o constantă a celulei.

În forma clasică, celula conductometrică este formată din doi electrozi paraleli cu o suprafață de câțiva centimetri pătrați, care sunt scufundați într-o soluție, iar distanța dintre ei este de obicei de câțiva centimetri.

Pentru fiecare astfel de senzor instalat, constanta (e) celulei poate fi introdusă și exprimată în 1/cm. Astăzi, din ce în ce mai mulți senzori conductometrici au electrozi din oțel inoxidabil, în timp ce constantele sunt diferite.

Senzorii de nivel de conductivitate pot monitoriza unul sau mai multe niveluri specificate ale unui fluid conductor. Și principiul este întotdeauna același - conductivitatea electrică a lichidului diferă de conductivitatea electrică a aerului, pe care electrozii o fixează.Senzorii pot fi cu un singur electrod sau multi-electrod, ceea ce vă permite să urmăriți mai multe niveluri de lichid.

În forma sa cea mai simplă, un senzor de nivel conductometric este realizat din electrozi din oțel inoxidabil, dintre care unul servește ca obișnuit în circuitul de control și este instalat în recipient, astfel încât partea sa de lucru să fie în contact constant cu lichidul, în special, Corpul conductor al recipientului cu lichidul poate deveni electrodul comun... Alți electrozi vor fi semnalizați și sunt amplasați la anumite niveluri pentru a fi monitorizați.

În procesul de umplere a recipientului cu lichid, electrozii de semnal sunt în contact succesiv cu acest lichid, iar circuitele sunt închise unul după altul. În consecință, ieșirile de semnal ale dispozitivului sunt declanșate.

Senzorii cu un singur electrod sunt potriviți pentru utilizare în recipiente metalice închise sau deschise. Bucșele senzorului pot fi PTFE, ceramică sau plastic. Tijele sunt realizate din otel inoxidabil.La fabricarea senzorilor se acordă o atenție deosebită structurii acestora, care trebuie să prevină alarmele false datorate acumulării de lichid.

Senzorii de nivel conductometrici cu cinci electrozi, patru electrozi și trei electrozi sunt utilizați pentru a monitoriza, după cum s-a menționat mai sus, mai multe niveluri de lichid dintr-un recipient, chiar dacă pereții containerului nu sunt conductivi, adică dintr-un material izolant, cum ar fi ca plastic.