Konduktometrické snímače hladiny - konštrukcia a princíp činnosti

Štandardnou úlohou, veľmi bežnou v priemysle, najmä v potravinárskom priemysle, je signalizácia dosiahnutia určitej hladiny kvapaliny v nádobe. Existuje mnoho metód na vyriešenie tohto problému, ale najjednoduchším a najlacnejším spôsobom je použitie konduktometrických snímačov hladiny.

Takéto snímače môžu úspešne pracovať s elektricky vodivými kvapalinami s vodivosťou 0,2 S / m alebo viac. Medzi takéto kvapaliny patrí pitná a priemyselná voda, slabé roztoky zásad, kyselín, odpadová voda a potravinárske tekutiny (napr. kvasnice alebo pivo).

Princíp činnosti konduktometrických snímačov je založený na skutočnosti, že keď kvapalina v nádobe dosiahne určitú úroveň, pracovná kvapalina uzavrie elektródu snímača k telu kovovej nádrže alebo k prídavnej elektróde samotného snímača, čo spôsobí elektrický prúd v obvode snímača. Výsledkom je, že uzavretie obvodu snímača spôsobí aktiváciu relé, ktoré následne riadi príslušný obvod.

Konduktometrické hladinové snímače sú podľa teplotných a tlakových podmienok v zásade schopné pracovať pri teplotách do + 350 °C a pri tlakoch do 6,3 MPa, čo je dané materiálom elektródového izolátora a výrobca udáva konkrétne hodnoty. v sprievodnej dokumentácii.

Prekážkami normálnej činnosti konduktometrického snímača môžu byť: silné penenie kvapaliny, silné vyparovanie pracovného média, vytváranie izolačných usadenín na citlivom prvku snímača a vodivých usadenín na jeho izolátore. Všetkým týmto prekážkam sa výrobca snaží predísť výberom vhodnejšieho materiálu pre snímač.

Pozrime sa na fyziku pracovného toku konduktometrického snímača, to znamená, že sa mierne dotkneme podstaty konduktometrie. Elektrický odpor riešenia, respektíve — jeho elektrická vodivosť, charakterizujú schopnosť daného roztoku viesť do určitej miery elektrický prúd.

Tieto parametre silne súvisia s fyzikálno-chemickými vlastnosťami rozpustenej látky a rozpúšťadla: koncentráciou rozpustených iónov a ich pohyblivosťou, nábojom týchto iónov, teplotou roztoku, tlakom a mnohými ďalšími faktormi.

Elektrická vodivosť sa meria v Siemensoch na centimeter (S/cm). Charakteristickým znakom ultračistých a čistých vôd je odpor vyjadrený v ohmoch na centimeter (ohm * cm).

Podľa terminológie konduktometrie je konduktometrický článok citlivým prvkom snímača, vyznačuje sa bunkovou konštantou.

V klasickej forme sa konduktometrický článok skladá z dvoch paralelných elektród s plochou niekoľkých centimetrov štvorcových, ktoré sú ponorené do roztoku a vzdialenosť medzi nimi je zvyčajne niekoľko centimetrov.

Pre každý takto inštalovaný snímač možno zadať bunkovú konštantu (y) a vyjadriť ju v 1/cm. Dnes má stále viac konduktometrických snímačov elektródy z nehrdzavejúcej ocele, pričom konštanty sú rôzne.

Snímače úrovne vodivosti môžu monitorovať jednu alebo viac špecifikovaných úrovní vodivej tekutiny. A princíp je vždy rovnaký — elektrická vodivosť kvapaliny sa líši od elektrickej vodivosti vzduchu, ktorú fixujú elektródy Senzory môžu byť jednoelektródové alebo viacelektródové, čo umožňuje sledovať viacero hladín kvapaliny.

Vo svojej najjednoduchšej forme je konduktometrický snímač hladiny vyrobený z elektród z nehrdzavejúcej ocele, z ktorých jedna slúži ako spoločná v riadiacom obvode a je inštalovaná v nádobe tak, aby jej pracovná časť bola v neustálom kontakte s kvapalinou, najmä vodivé telo nádoby s kvapalinou sa môže stať spoločnou elektródou... Ostatné elektródy budú signálne a sú umiestnené na určitých úrovniach, ktoré je potrebné monitorovať.

V procese plnenia nádoby kvapalinou sú signálne elektródy postupne v kontakte s touto kvapalinou a okruhy sa uzatvárajú jeden po druhom. Podľa toho sa spúšťajú výstupy signálu zariadenia.

Jednoelektródové snímače sú vhodné na použitie v uzavretých alebo otvorených kovových nádobách. Puzdrá snímačov môžu byť PTFE, keramické alebo plastové. Tyče sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele.Pri výrobe snímačov sa osobitná pozornosť venuje ich štruktúre, ktorá musí zabrániť falošným poplachom v dôsledku nahromadenia kvapaliny.

Päťelektródové, štvorelektródové a trojelektródové konduktometrické snímače hladiny sa používajú na monitorovanie, ako je uvedené vyššie, niekoľkých hladín kvapaliny v nádobe, aj keď steny nádoby nie sú vodivé, to znamená, že sú vyrobené z izolačného materiálu, napr. ako plast.