Ultradźwiękowe nadajniki poziomu do zastosowań przemysłowych, rolniczych i infrastrukturalnych

Miernictwo poziomu oraz poziomu wody stanowi istotne zmienne procesowe w produkcji przemysłowej, oczyszczaniu wody, nawadnianiu rolniczym oraz monitorowaniu infrastruktury. Poprawne dane o poziomie umożliwiają kontrolę procesów, ochronę urządzeń, zarządzanie alarmami oraz zdalne monitorowanie.

Transmiter poziomu ultradźwiękowego zapewnia pomiar bezkontaktowy poprzez umieszczenie czujnika powyżej powierzchni cieczy. Ponieważ element czujny zazwyczaj nie musi być zanurzony w środowisku, ta technologia jest szeroko stosowana w przypadku wody, ścieków, zbiorników, rezerwuarów oraz w wybranych zastosowaniach z cieczami chemicznymi.

1. Jak działa przekaźnik poziomu ultradźwiękowego?

Przekaźnik poziomu ultradźwiękowego mierzy odległość do powierzchni cieczy, mierząc czas przejazdu impulsu ultradźwiękowego przez powietrze. Czujnik emituje impuls ultradźwiękowy w kierunku powierzchni cieczy. fale dźwiękowe są odbijane od powierzchni i wracają do czujnika.

Odległość = prędkość dźwięku × czas podróży do powierzchni i z powrotem ÷ 2

Gdy znana jest wysokość odniesienia instalacji lub wysokość zbiornika, rzeczywista poziom cieczy można obliczyć według wzoru:

Poziom cieczy = wysokość odniesienia − zmierzona odległość

Przypadałszy instrument najpierw mierzy odległość, a następnie przekształca wartość tej odległości w poziom cieczy lub poziomu wody zgodnie z skonfigurowanymi parametrami instalacji.

Puls ultradźwiękowy przemieszcza się głównie przez przestrzeń powietrzną między czujnikiem a powierzchnią cieczy. Nie mierzy poziomu poprzez przekazywanie dźwięku przez sam płyn.

2. Główne cechy pomiaru poziomu za pomocą ultradźwięków

Pomiar bez styku

Czynnik pomiarowy jest zazwyczaj umieszczany powyżej płynu, co ogranicza bezpośrednie narażenie na korozję, zanieczyszczenia oraz osady.

Kontynuowany monitorowanie poziomu

Można dostarczać ciągłe wartości poziomów w celu monitorowania procesu, uruchamiania alarmów, sterowania oraz zdalnego zbierania danych.

Integracja systemu

W zależności od modelu interfejsy mogą obejmować sygnały 4-20mA, RS485, Modbus RTU oraz wyjścia relé.

Brak mechanicznych elementów ruchomych.

Pomiar nie zależy od pływaczy, mechanicznych ram ani innych mechanizmów czujnych o ruchu.

– Dostępne dla wielu rodzajów cieczy.

– Możliwe zastosowania obejmują wodę, ścieki oraz wybrane oleje lub ciecz chemiczną, w zależności od warunków procesu.

– 3. Główni parametry techniczne

Specyfikacje techniczne zależą od zakresu pomiarowego, konstrukcji przetwornika, konfiguracji wyjściowej oraz wymagań środowiskowych. Ostateczny model należy dobrać zgodnie z rzeczywistymi warunkami instalacji.

Parametr	Opis
Zasada pomiarowa	Czas podróży ultradźwiękowej
Typ pomiaru	Biegły pomiar bez styku
Zakres pomiarowy	Wybrany w zależności od modelu i wymaganej długości drogi pomiarowej
Precyzja pomiarowa	Zależy od modelu,domena pomiarowa oraz warunki zastosowania:
– strefa bezodczytu;	– zależy od konstrukcji przetwornika oraz zakresu pomiarowego;
– zasilanie;	– zależy od wybranego modelu;
– sygnał wyjściowy	4-20mA, RS485 lub inne dostępne opcje – w zależności od modelu;
– Protokół komunikacyjny;	– Modbus RTU – dostępne dla odpowiednich modeli cyfrowych;
– Kompensacja temperatury;	– typowo dostępne dla przemysłowych modeli ultradźwiękowych;
– Konsumpcja energii;	– W zależności od konfiguracji zasilania i wyjściowej;
– Klasa ochrony	Wybierane zgodnie z wymogami instalacji wewnętrznej lub zewnętrznej\n
Temperatura pracy\n	Zależy od wybranego modelu\n
Instalacja\n	Połączenie śrubowe, klatka montażowa lub inna konstrukcja\n
Materiał czujnika / obudowy\n	Wybierane zgodnie z charakterystyką medium i warunkami środowiskowymi\n
Materiał kabla	Zależy od struktury czujnika oraz warunków instalacji.

Dla konkretnego METRAVON Ultradźwiękowy nadajnik poziomu, Zakres pomiarowy, dokładność, zasilanie, ocena ochrony i interfejs sygnału powinny być potwierdzone z odpowiedniego arkusza danych produktu.

4. Typowe zastosowania

Monitorowanie na poziomie przemysłowym

Typowe zastosowania obejmują przemysłowe zbiorniki wodne, zbiorniki procesowe oraz zbiorniki na ścieki. rezerwuarzy wody czystej, zbiorników zbiorczych, stacji pompowych oraz systemów oczyszczania wody surowej.

Sygnały poziomowe można podłączyć do PLC lub systemów sterowania w celu ciągłego monitorowania. Sygnały ostrzegawcze oraz sterowanie pompą.

– Monitorowanie poziomu wody w rolnictwie;

– Zastosowania obejmują zbiorniki do nawadniania, zbiorniki na gospodarstwach rolnych oraz zbiorniki na magazynowanie wody. otwarte kanały oraz zbiorniki na wodę do fertigacji.

– w połączeniu z rejestrowarkami danych i urządzeniami komunikacyjnymi, Informacje dotyczące poziomu wody można monitorować zdalnie.

Monitorowanie drainacji miejskiej i powodzi na drogach.

Sensory ultradźwiękowe mogą być stosowane na drogach położonych w niższych rejonach, podziemnych przejściach oraz kanałach drainacyjnych. bramy do zbierania wód deszczowych oraz systemy miejskiej kanalizacji.

Dane pomiarowe mogą wspierać systemy alarmowe przed powodzią, kontrolę pomp odprowadzających oraz zdalne monitorowanie.

Typowa architektura zdalnego monitorowania:

Przewodnik poziomu ultradźwiękowego → system rejestrujący dane → 4G / LoRa WAN → platforma zdalnego monitorowania

W zastosowaniach rolniczych przewodniki poziomu ultradźwiękowego są wykorzystywane głównie do monitorowania poziomu wody lub poziomu ciekłego. Nie są one przeznaczone do bezpośredniego pomiaru wilgotności gleby. Wilgotność gleby należy mierzyć za pomocą specjalnego czujnika wilgotności gleby.

5. Czynniki wpływające na pomiar poziomu za pomocą ultradźwięków.

Piana.

Gruba pianka może pochłaniać lub osłabiać eko ultradźwiękowe.

Para i pary

Para lub pary o wysokiej temperaturze mogą wpływać na propagację fal dźwiękowych.

Temperatura

Temperatura powietrza wpływa na prędkość dźwięku, dlatego stosuje się kompensację temperatury.

Ruch powierzchni

Silne mieszanie lub szybki przepływ mogą prowadzić do powstawania niestabilnych eko.

Zakłócenia

Rury, ławki, belki oraz inne struktury wewnętrzne mogą powodować niepożądane echa.

6. Jak wybrać nadajnik poziomu ultradźwiękowego

Kryteria wyboru	Informacje potwierdzające
Typ medium mierzonego	Woda, ścieki, olej lub ciecz chemiczna
Maksymalna odległość pomiarowa	Odległość od czujnika do najniższego oczekiwanego poziomu cieczy
\| Maksymalny poziom cieczy	\| Upewnienie, że najwyższy poziom pozostaje poza strefą bezdzelności
\| Warunki procesowe	\| Piana, para, zmiany temperatury oraz ruch powierzchniowy
\| Środowisko instalacyjne	\| Wewnątrz pomieszczenia, na zewnątrz, w zbiorniku, zbiorniku magazynowym lub w otwartym kanale
Sygnał wyjściowy:	– 4-20mA lub RS485;
– komunikacja;	– wymagany Modbus RTU;
– integracja systemu;	– PLC, RTU, SCADA, rejestrator danych lub platforma IoT;
– wymagania bezpieczeństwa;	– wybrano zgodnie z warunkami lokalnego środowiska

W przypadku projektów zdalnego monitorowania należy również rozważyć interfejsy komunikacyjne i przyszłą rozbudowę systemu. Dzięki temu nadajnik poziomu może łatwiej zintegrować się z istniejącą infrastrukturą automatyzacji i IoT.

FAQ

Q1: Czy ultradźwiękowy nadajnik poziomu musi kontaktować się z cieczą?

A1: Nie. Czujnik jest zwykle instalowany nad powierzchnią cieczy i mierzy odległość za pomocą czasu podróży impulsu ultradźwiękowego.

Q2: Czy ultradźwiękowy nadajnik poziomu może mierzyć ścieki?

A2: Tak. Może być stosowany w wielu zastosowaniach w odwodzeniu, jednak należy ocenić powstawanie pędy, par oraz ruch powierzchniowy.

Q3: Czy czujniki ultradźwiękowe mogą mierzyć poziom wody w zbiornikach?

A3: Tak. Zbiorniki wodne, zbiorniki i pojemniki magazynowe to powszechne zastosowania.

Q4: Czy nadajnik poziomu ultradźwiękowego może wykorzystywać protokół RS485?

A4: Niektóre modele przemysłowe oferują komunikację RS485 oraz obsługę standardu Modbus RTU.

Q5: Dlaczego konieczna jest kompensacja temperatury?

A5: Temperatura powietrza wpływa na prędkość dźwięku. Kompensacja temperatury pomaga zmniejszyć błąd pomiarowy odległości.

Q6: Czy pianka wpływa na pomiar poziomu za pomocą ultradźwięków?

A6: Tak. Gruba pianka może obniżyć siłę odbitego sygnału ultradźwiękowego i powinna być uwzględniona podczas wyboru urządzenia.

Q7: Czy nadajniki poziomu ultradźwiękowego można stosować na otwartym powietrzu?

A7: Tak. Klasyfikacja ochrony oraz konstrukcja montażowa należy dobrać zgodnie z warunkami deszczowymi, temperatury oraz specyfikami miejsca instalacji.

Q8: Czy nadajnik poziomu ultradźwiękowego można podłączyć bezpośrednio do PLC?

A8: Tak.W zależności od interfejsu wejściowego PLC można stosować sygnał 4-20mA lub komunikację RS485 Modbus.

– Podsumowanie

Ultradźwiękowy nadajnik poziomu jest bezkontaktowym przyrządem do ciągłego pomiaru poziomu opartym na ultradźwiękowej technologii czasu lotu. Może być stosowany do zbiorników przemysłowych, systemów uzdatniania wody, magazynowania wody do nawadniania i monitorowania powodzi miejskich.

Pomyślne zastosowanie zależy od zakresu pomiarowego, martwej strefy, piany, pary, temperatury, warunków ciecz-powierzchnia, pozycji instalacji i interfejsu sygnału. METRAVON Ultradźwiękowe produkty do pomiaru poziomu można zintegrować z PLC S, RTU, systemy akwizycji danych i platformy zdalnego monitorowania IoT zgodnie z wymaganiami projektu, wspierające kompatybilne i skalowalne systemy monitorowania poziomu.