Konduktometriske nivåsensorer - design og operasjonsprinsipp

En standardoppgave, svært vanlig i industrien, spesielt i næringsmiddelindustrien, er å signalisere når et visst nivå av væske i en beholder er nådd. Det er mange metoder for å løse dette problemet, men den enkleste og billigste måten er å bruke konduktometriske nivåsensorer.

Slike sensorer kan med hell arbeide med elektrisk ledende væsker med en ledningsevne på 0,2 S / m eller mer. Slike væsker inkluderer drikkevann og industrivann, svake løsninger av baser, syrer, avløpsvann og matvæsker (f.eks. gjær eller øl).

Prinsippet for drift av konduktometriske sensorer er basert på det faktum at når væsken i beholderen når et visst nivå, lukker arbeidsvæsken sensorelektroden til kroppen til metalltanken eller til den ekstra elektroden til selve sensoren, noe som forårsaker en elektrisk strøm i sensorkretsen. Som et resultat vil lukking av sensorkretsen føre til at reléet aktiveres, som igjen styrer den tilsvarende kretsen.

I henhold til temperatur- og trykkforhold er konduktometriske nivåsensorer i utgangspunktet i stand til å fungere ved temperaturer opp til + 350 ° C og ved trykk opp til 6,3 MPa, som bestemmes av materialet til elektrodeisolatoren, og produsenten angir spesifikke verdier i den medfølgende dokumentasjonen.

Hindringer for normal drift av den konduktometriske sensoren kan være: sterk skumdannelse av væsken, sterk fordampning av arbeidsmediet, dannelse av isolerende avleiringer på det følsomme elementet til sensoren og ledende avsetninger på isolatoren. Produsenten prøver å forhindre alle disse hindringene ved å velge et mer passende materiale for sensoren.

La oss se på fysikken til arbeidsflyten til en konduktometrisk sensor, det vil si at vi litt vil berøre essensen av konduktometri. Den elektriske motstanden til løsningen, henholdsvis - dens elektrisk Strømføringsevne, karakterisere evnen til en gitt løsning til å lede elektrisk strøm til en viss grad.

Disse parameterne er sterkt relatert til de fysisk-kjemiske egenskapene til det oppløste stoffet og løsningsmidlet: konsentrasjonen av oppløste ioner og deres mobilitet, ladningen til disse ionene, temperaturen til løsningen, trykket og mange andre faktorer.

Elektrisk ledningsevne måles i Siemens per centimeter (S/cm). Det karakteristiske for ultrarent og rent vann er motstanden uttrykt i ohm per centimeter (ohm * cm).

I følge terminologien for konduktometri er en konduktometrisk celle et følsomt element i en sensor, den er preget av en cellekonstant.

I den klassiske formen består den konduktometriske cellen av to parallelle elektroder med et areal på flere kvadratcentimeter, som er nedsenket i en løsning, og avstanden mellom dem er vanligvis flere centimeter.

For hver slik installert sensor kan cellekonstanten(e) angis og uttrykkes i 1/cm. I dag har flere og flere konduktometriske sensorer rustfrie stålelektroder, mens konstantene er forskjellige.

Ledningsnivåsensorer kan overvåke ett eller flere spesifiserte nivåer av en ledende væske. Og prinsippet er alltid det samme — væskens elektriske ledningsevne er forskjellig fra luftens elektriske ledningsevne, som elektrodene fikserer. Sensorer kan være enkeltelektroder eller multielektroder, som lar deg spore flere væskenivåer.

I sin enkleste form er en konduktometrisk nivåsensor laget av elektroder i rustfritt stål, hvorav den ene fungerer som en vanlig i kontrollkretsen og er installert i beholderen slik at dens arbeidsdel er i konstant kontakt med væsken, spesielt ledende legeme av beholderen med væsken kan bli den vanlige elektroden ... Andre elektroder vil være signal og er plassert på visse nivåer som skal overvåkes.

I prosessen med å fylle beholderen med væske, er signalelektrodene suksessivt i kontakt med denne væsken, og kretsene lukkes etter hverandre. Følgelig utløses enhetens signalutganger.

Enkeltelektrodesensorer er egnet for bruk i lukkede eller åpne metallbeholdere. Sensorforinger kan være PTFE, keramikk eller plast. Stengene er laget av rustfritt stål.Ved produksjon av sensorer legges det spesielt vekt på strukturen deres, som må forhindre falske alarmer på grunn av væskeansamling.

Fem-elektrode, fire-elektrode og tre-elektrode konduktometriske nivåsensorer brukes til å overvåke, som nevnt ovenfor, flere væskenivåer i en beholder, selv om veggene i beholderen ikke er ledende, det vil si laget av et isolerende materiale som f.eks. som plast.