Konduktometriske niveausensorer - design og funktionsprincip

En standardopgave, meget almindelig i industrien, især i fødevareindustrien, er at signalere, når et vist niveau af væske i en beholder er nået. Der er mange metoder til at løse dette problem, men den enkleste og billigste måde er at bruge konduktometriske niveausensorer.

Sådanne sensorer kan med succes arbejde med elektrisk ledende væsker med en ledningsevne på 0,2 S / m eller mere. Sådanne væsker omfatter drikkevand og industrivand, svage opløsninger af baser, syrer, spildevand og fødevarevæsker (f.eks. gær eller øl).

Funktionsprincippet for konduktometriske sensorer er baseret på det faktum, at når væsken i beholderen når et vist niveau, lukker arbejdsvæsken sensorelektroden til metaltankens krop eller til selve sensorens ekstra elektrode, hvilket forårsager en elektrisk strøm i sensorkredsløbet. Som følge heraf vil lukning af sensorkredsløbet få relæet til at aktivere, som igen styrer det tilsvarende kredsløb.

I henhold til temperatur- og trykforhold er konduktometriske niveausensorer grundlæggende i stand til at arbejde ved temperaturer op til + 350 ° C og ved tryk op til 6,3 MPa, som bestemmes af materialet i elektrodeisolatoren, og producenten angiver specifikke værdier i den medfølgende dokumentation.

Forhindringer for den konduktometriske sensors normale drift kan være: stærk skumdannelse af væsken, stærk fordampning af arbejdsmediet, dannelse af isolerende aflejringer på sensorens følsomme element og ledende aflejringer på dens isolator. Producenten forsøger at forhindre alle disse forhindringer ved at vælge et mere passende materiale til sensoren.

Lad os se på fysikken i arbejdsstrømmen af ​​en konduktometrisk sensor, det vil sige, vi vil lidt røre ved essensen af ​​konduktometri. Den elektriske modstand af løsningen, henholdsvis - dens elektrisk ledningsevne, karakterisere en given løsnings evne til at lede elektrisk strøm i et vist omfang.

Disse parametre er stærkt relateret til det opløste stofs og opløsningsmidlets fysisk-kemiske egenskaber: koncentrationen af ​​opløste ioner og deres mobilitet, ladningen af ​​disse ioner, opløsningens temperatur, trykket og mange andre faktorer.

Elektrisk ledningsevne måles i Siemens pr. centimeter (S/cm). Det karakteristiske ved ultrarent og rent vand er modstanden udtrykt i ohm pr. centimeter (ohm * cm).

Ifølge konduktometriens terminologi er en konduktometrisk celle et følsomt element i en sensor, den er karakteriseret ved en cellekonstant.

I den klassiske form består den konduktometriske celle af to parallelle elektroder med et areal på flere kvadratcentimeter, som er nedsænket i en opløsning, og afstanden mellem dem er normalt flere centimeter.

For hver sådan installeret sensor kan cellekonstanten(erne) indtastes og udtrykkes i 1/cm. I dag har flere og flere konduktometriske sensorer rustfri stålelektroder, mens konstanterne er forskellige.

Ledningsevneniveausensorer kan overvåge et eller flere specificerede niveauer af en ledende væske. Og princippet er altid det samme — væskens elektriske ledningsevne adskiller sig fra luftens elektriske ledningsevne, som elektroderne fikserer. Sensorer kan være enkeltelektrode eller multielektrode, som giver dig mulighed for at spore flere væskeniveauer.

I sin enkleste form er en konduktometrisk niveausensor lavet af rustfri stålelektroder, hvoraf den ene fungerer som en fælles i styrekredsløbet og er installeret i beholderen, så dens arbejdsdel er i konstant kontakt med væsken, især ledende krop af beholderen med væsken kan blive den fælles elektrode ... Andre elektroder vil være signal og er placeret på bestemte niveauer, der skal overvåges.

I processen med at fylde beholderen med væske er signalelektroderne successivt i kontakt med denne væske, og kredsløbene lukkes efter hinanden. Derfor udløses enhedens signaludgange.

Enkeltelektrodesensorer er velegnede til brug i lukkede eller åbne metalbeholdere. Sensorbøsninger kan være PTFE, keramik eller plastik. Stængerne er lavet af rustfrit stål.Ved fremstilling af sensorer lægges der særlig vægt på deres struktur, som skal forhindre falske alarmer på grund af væskeophobning.

Fem-elektrode, fire-elektrode og tre-elektrode konduktometriske niveausensorer bruges til at overvåge, som nævnt ovenfor, flere væskeniveauer i en beholder, selvom beholderens vægge ikke er ledende, det vil sige lavet af et isolerende materiale som f.eks. som plastik.