Αγωγομετρικοί αισθητήρες στάθμης - σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Μια τυπική εργασία, πολύ συνηθισμένη στη βιομηχανία, ιδιαίτερα στη βιομηχανία τροφίμων, είναι να σηματοδοτεί πότε έχει επιτευχθεί ένα ορισμένο επίπεδο υγρού σε ένα δοχείο. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, αλλά ο απλούστερος και φθηνότερος τρόπος είναι η χρήση αισθητήρων αγωγιμότητας στάθμης.

Τέτοιοι αισθητήρες μπορούν να λειτουργήσουν με επιτυχία με ηλεκτρικά αγώγιμα υγρά με αγωγιμότητα 0,2 S / m ή περισσότερο. Τέτοια υγρά περιλαμβάνουν πόσιμο και βιομηχανικό νερό, ασθενή διαλύματα βάσεων, οξέα, λύματα και υγρά τροφίμων (π.χ. μαγιά ή μπύρα).

Η αρχή της λειτουργίας των αγωγομετρικών αισθητήρων βασίζεται στο γεγονός ότι όταν το υγρό στο δοχείο φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, το υγρό εργασίας κλείνει το ηλεκτρόδιο του αισθητήρα στο σώμα της μεταλλικής δεξαμενής ή στο πρόσθετο ηλεκτρόδιο του ίδιου του αισθητήρα, προκαλώντας ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα του αισθητήρα. Ως αποτέλεσμα, το κλείσιμο του κυκλώματος του αισθητήρα προκαλεί την ενεργοποίηση του ρελέ, το οποίο με τη σειρά του ελέγχει το αντίστοιχο κύκλωμα.

Σύμφωνα με τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, οι αισθητήρες αγωγιμότητας στάθμης είναι βασικά ικανοί να λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως + 350 ° C και σε πιέσεις έως 6,3 MPa, το οποίο καθορίζεται από το υλικό του μονωτή ηλεκτροδίου και ο κατασκευαστής υποδεικνύει συγκεκριμένες τιμές στη συνοδευτική τεκμηρίωση.

Εμπόδια στην κανονική λειτουργία του αγωγομετρικού αισθητήρα μπορεί να είναι: ο ισχυρός αφρισμός του υγρού, η ισχυρή εξάτμιση του μέσου εργασίας, ο σχηματισμός μονωτικών εναποθέσεων στο ευαίσθητο στοιχείο του αισθητήρα και οι αγώγιμες εναποθέσεις στον μονωτή του. Ο κατασκευαστής προσπαθεί να αποτρέψει όλα αυτά τα εμπόδια επιλέγοντας ένα πιο κατάλληλο υλικό για τον αισθητήρα.

Ας δούμε τη φυσική της ροής εργασίας ενός αγωγομετρικού αισθητήρα, δηλαδή, θα αγγίξουμε ελαφρώς την ουσία της αγωγιμότητας. Η ηλεκτρική αντίσταση του διαλύματος, αντίστοιχα — του ηλεκτρική αγωγιμότητα, χαρακτηρίζουν την ικανότητα μιας δεδομένης λύσης να άγει ηλεκτρικό ρεύμα σε κάποιο βαθμό.

Αυτές οι παράμετροι σχετίζονται στενά με τις φυσικοχημικές ιδιότητες της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη: η συγκέντρωση των διαλυμένων ιόντων και η κινητικότητά τους, το φορτίο αυτών των ιόντων, η θερμοκρασία του διαλύματος, η πίεση και πολλοί άλλοι παράγοντες.

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μετριέται σε Siemens ανά εκατοστό (S/cm). Το χαρακτηριστικό των υπερκαθαρών και καθαρών νερών είναι η αντίσταση που εκφράζεται σε ohms ανά εκατοστό (ohm * cm).

Σύμφωνα με την ορολογία της αγωγιμότητας, ένα αγωγομετρικό στοιχείο είναι ένα ευαίσθητο στοιχείο ενός αισθητήρα, χαρακτηρίζεται από μια σταθερά κυψέλης.

Στην κλασική μορφή, το αγωγομετρικό στοιχείο αποτελείται από δύο παράλληλα ηλεκτρόδια με εμβαδόν αρκετών τετραγωνικών εκατοστών, τα οποία είναι βυθισμένα σε ένα διάλυμα και η απόσταση μεταξύ τους είναι συνήθως αρκετά εκατοστά.

Για κάθε τέτοιο εγκατεστημένο αισθητήρα, η σταθερά (ες) κυψέλης μπορεί να εισαχθεί και να εκφραστεί σε 1/cm. Σήμερα, όλο και περισσότεροι αγωγομετρικοί αισθητήρες έχουν ηλεκτρόδια από ανοξείδωτο χάλυβα, ενώ οι σταθερές είναι διαφορετικές.

Οι αισθητήρες επιπέδου αγωγιμότητας μπορούν να παρακολουθούν ένα ή περισσότερα καθορισμένα επίπεδα ενός αγώγιμου ρευστού. Και η αρχή είναι πάντα η ίδια — η ηλεκτρική αγωγιμότητα του υγρού διαφέρει από την ηλεκτρική αγωγιμότητα του αέρα, την οποία καθορίζουν τα ηλεκτρόδια.Οι αισθητήρες μπορεί να είναι ενός ηλεκτροδίου ή πολλών ηλεκτροδίων, που σας επιτρέπει να παρακολουθείτε πολλαπλά επίπεδα υγρού.

Στην απλούστερη μορφή του, ένας αγωγομετρικός αισθητήρας στάθμης είναι κατασκευασμένος από ηλεκτρόδια ανοξείδωτου χάλυβα, ένα από τα οποία χρησιμεύει ως κοινό στο κύκλωμα ελέγχου και είναι εγκατεστημένο στο δοχείο έτσι ώστε το τμήμα εργασίας του να βρίσκεται σε συνεχή επαφή με το υγρό, ιδίως το Το αγώγιμο σώμα του δοχείου με το υγρό μπορεί να γίνει το κοινό ηλεκτρόδιο ... Άλλα ηλεκτρόδια θα είναι σήμα και βρίσκονται σε ορισμένα επίπεδα που πρέπει να παρακολουθούνται.

Κατά τη διαδικασία πλήρωσης του δοχείου με υγρό, τα ηλεκτρόδια σήματος έρχονται διαδοχικά σε επαφή με αυτό το υγρό και τα κυκλώματα κλείνουν το ένα μετά το άλλο. Αντίστοιχα, ενεργοποιούνται οι έξοδοι σήματος της συσκευής.

Οι αισθητήρες ενός ηλεκτροδίου είναι κατάλληλοι για χρήση σε κλειστά ή ανοιχτά μεταλλικά δοχεία. Οι δακτύλιοι αισθητήρων μπορεί να είναι PTFE, κεραμικοί ή πλαστικοί. Οι ράβδοι είναι κατασκευασμένες από ανοξείδωτο χάλυβα.Στην κατασκευή των αισθητήρων δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη δομή τους, η οποία πρέπει να αποτρέπει τους ψευδείς συναγερμούς λόγω συσσώρευσης υγρού.

Οι αισθητήρες αγωγιμότητας στάθμης πέντε ηλεκτροδίων, τεσσάρων ηλεκτροδίων και τριών ηλεκτροδίων χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση, όπως σημειώθηκε παραπάνω, πολλών επιπέδων υγρού σε ένα δοχείο, ακόμη και αν τα τοιχώματα του δοχείου δεν είναι αγώγιμα, δηλαδή κατασκευασμένα από μονωτικό υλικό όπως ως πλαστικό.