Konduktometriska nivåsensorer - design och funktionsprincip

En standarduppgift, mycket vanlig inom industrin, i synnerhet inom livsmedelsindustrin, är att signalera när en viss nivå av vätska i en behållare har uppnåtts. Det finns många metoder för att lösa detta problem, men det enklaste och billigaste sättet är att använda konduktometriska nivåsensorer.

Sådana sensorer kan framgångsrikt arbeta med elektriskt ledande vätskor med en konduktivitet på 0,2 S / m eller mer. Sådana vätskor inkluderar dricksvatten och industrivatten, svaga lösningar av baser, syror, avloppsvatten och livsmedelsvätskor (t.ex. jäst eller öl).

Funktionsprincipen för konduktometriska sensorer är baserad på det faktum att när vätskan i behållaren når en viss nivå stänger arbetsvätskan sensorelektroden till metalltankens kropp eller till den extra elektroden på själva sensorn, vilket orsakar en elektrisk ström i sensorkretsen. Som ett resultat av att sensorkretsen stängs, aktiveras reläet, vilket i sin tur styr motsvarande krets.

Beroende på temperatur- och tryckförhållanden kan konduktometriska nivåsensorer i princip arbeta vid temperaturer upp till + 350 ° C och vid tryck upp till 6,3 MPa, vilket bestäms av materialet i elektrodisolatorn, och tillverkaren anger specifika värden i den medföljande dokumentationen.

Hinder för den konduktometriska sensorns normala funktion kan vara: stark skumning av vätskan, stark avdunstning av arbetsmediet, bildning av isolerande avlagringar på sensorns känsliga element och ledande avsättningar på dess isolator. Tillverkaren försöker förhindra alla dessa hinder genom att välja ett mer lämpligt material för sensorn.

Låt oss titta på fysiken i arbetsflödet för en konduktometrisk sensor, det vill säga vi kommer något att beröra essensen av konduktometri. Lösningens elektriska resistans, respektive — dess elektrisk konduktivitet, karakterisera en given lösnings förmåga att leda elektrisk ström i viss utsträckning.

Dessa parametrar är starkt relaterade till det lösta ämnets och lösningsmedlets fysikalisk-kemiska egenskaper: koncentrationen av lösta joner och deras rörlighet, laddningen av dessa joner, lösningens temperatur, trycket och många andra faktorer.

Elektrisk ledningsförmåga mäts i Siemens per centimeter (S/cm). Utmärkande för ultrarent och rent vatten är motståndet uttryckt i ohm per centimeter (ohm * cm).

Enligt konduktometrins terminologi är en konduktometrisk cell ett känsligt element i en sensor, den kännetecknas av en cellkonstant.

I den klassiska formen består den konduktometriska cellen av två parallella elektroder med en yta på flera kvadratcentimeter, som är nedsänkta i en lösning, och avståndet mellan dem är vanligtvis flera centimeter.

För varje sådan installerad sensor kan cellkonstanten(erna) anges och uttryckas i 1/cm. Idag har fler och fler konduktometriska sensorer rostfria elektroder, medan konstanterna är olika.

Konduktivitetsnivåsensorer kan övervaka en eller flera specificerade nivåer av en ledande vätska. Och principen är alltid densamma — vätskans elektriska ledningsförmåga skiljer sig från luftens elektriska ledningsförmåga, som elektroderna fixerar. Sensorer kan vara enelektrod eller multielektrod, vilket gör att du kan spåra flera vätskenivåer.

I sin enklaste form är en konduktometrisk nivåsensor gjord av elektroder i rostfritt stål, varav en fungerar som en vanlig i styrkretsen och är installerad i behållaren så att dess arbetsdel är i konstant kontakt med vätskan, i synnerhet ledande kropp av behållaren med vätskan kan bli den gemensamma elektroden ... Andra elektroder kommer att vara signal och är placerade på vissa nivåer som ska övervakas.

I processen att fylla behållaren med vätska kommer signalelektroderna successivt i kontakt med denna vätska, och kretsarna stängs efter varandra. Följaktligen triggas enhetens signalutgångar.

Enelektrodsensorer är lämpliga för användning i slutna eller öppna metallbehållare. Sensorbussningar kan vara PTFE, keramik eller plast. Stavarna är gjorda av rostfritt stål.Vid tillverkning av sensorer ägnas särskild uppmärksamhet åt deras struktur, som måste förhindra falsklarm på grund av vätskeansamling.

Konduktometriska nivåsensorer med fem elektroder, fyra elektroder och tre elektroder används för att övervaka, som nämnts ovan, flera vätskenivåer i en behållare, även om behållarens väggar inte är ledande, det vill säga tillverkade av ett isolerande material som t.ex. som plast.