Jak działają mierniki poziomu cieczy w zbiornikach

Magazynowanie cieczy w zbiornikach, wiąże się z koniecznością stosowania mierników poziomu, informujących obsługę obiektu bądź nadrzędny system sterowania o aktualnym poziomie cieczy.

Współczesne mierniki poziomu cieczy, konstruowane są w oparciu o nowoczesne technologie oraz przy użyciu rozwiązań bazujących na doświadczeniu zdobytym podczas wieloletniej praktyki stosowania ich na różnego rodzaju obiektach przemysłowych.

Rodzaje i sposób działania mierników cieczy

Mierniki hydrostatyczne: przeznaczone do ciągłego i precyzyjnego pomiaru poziomu cieczy w zbiornikach otwartych lub zamkniętych (ciśnieniowych). Często mają zastosowanie również w studniach głębinowych. Ich działanie opiera się na pomiarze ciśnienia hydrostatycznego, wywieranego przez słup cieczy działający na membranę pomiarową miernika. Ograniczeniami w stosowaniu wspomnianej metody pomiarowej, może być sytuacja w której na dnie zbiornika wytworzy się osad. Wówczas w zależności od grubości samej warstwy, bądź składu osadu, opomiarowanie zbiornika metodą hydrostatyczną, może być niemożliwe do zrealizowania.

Mierniki pojemnościowe: ich działanie opiera się na zasadzie pomiaru zmian pojemności kondensatora który tworzy sonda pomiarowa i ścianki zbiornika. Zmiana pojemności jest proporcjonalna do stopnia wypełnienia zbiornika mierzonym medium. Wartość pojemności takiego kondensatora jest przetwarzana na sygnał odpowiadający poziomowi cieczy w zbiorniku.

Mierniki pojemnościowe przydają się szczególnie tam, gdzie ciecz tworzy osad i możliwości zastosowania innych metod pomiarowych (np. metody hydrostatycznej) są mocno ograniczone bądź całkowicie wykluczone. Szczególnie polecane są do zbiorników o regularnych kształtach np. stojących walców lub prostopadłościanów, ze względu na liniową zależność pojemności od wysokości zbiornika.

Mierniki ultradźwiękowe: ich największą zaletą jest działanie bezkontaktowe – dlatego mogą precyzyjnie mierzyć poziom cieczy ruchomej (na przykład w kanale otwartym) Ze względu na brak kontaktu z cieczą stosuje się je również dla cieczy agresywnych. Łatwość montażu i kalibracji to ich główna zaleta

Należy pamiętać o warunkach panujących w zbiorniku i uwzględnić je przy stosowaniu mierników ultradźwiękowych

– niewzburzone lustro cieczy (ewentualnie uspokojona struga cieczy – dotyczy przepływu cieczy w kanale), falowanie zmniejsza znacznie zakres miernika , czasami uniemożliwia jego zastosowanie,

– obecność piany na powierzchni cieczy wpływa na pomiar tak samo jak w przypadku falowania,

– opary cieczy nad powierzchnią mierzoną ograniczają, lecz nie zawsze uniemożliwiają stosowanie ultradźwięków,

Zasada pomiarowa oparta jest na pomiarze czasu przelotu fali ultradźwiękowej, emitowanej przez promiennik urządzenia pomiarowego, a następnie odbitej od powierzchni medium pomiarowego (w tym przypadku cieczy).

Sam efekt odbicia fali, uzyskuje się poprzez wykorzystanie różnicy w gęstości cieczy i powietrza (lub atmosfery w zbiornikach). Znając wartość prędkości rozchodzenia się fal ultradźwiękowych w konkretnym środowisku, urządzenie pomiarowe jest w stanie na podstawie prostej kalkulacji matematycznej, wyznaczyć dystans pomiędzy promiennikiem a lustrem cieczy.

Mnogość rozwiązań

Niniejszy artykuł nie stanowi kompletnej informacji na temat metod pomiarowych. Jest jedynie wprowadzeniem do zagadnień związanych z wszelkimi pomiarami wielkości fizycznych w obiektach przemysłowych i nie tylko.

Zachęcamy więc do kontaktu ze specjalistami (np. firmą ZACH Metalchem), którzy doradzą i zaprezentują urządzenia o różnym stopniu zaawansowania oraz pożądanych funkcjach dodatkowych.