Электронный контроль уровня воды

Кроме электрических аппаратов общего применения (пускатели, промежуточные реле, переключатели и т. д.) при автоматизации насосных установок применяют специальные устройства контроля и управления, например, реле давления, реле контроля уровня, струйные реле и др.

Реле контроля уровня регулируют работу пускателей насоса и клапанов для управления уровнями жидкости. Такие устройства способны поддерживать установленный уровень воды в емкостях.

Современные реле контроля уровня жидкости – электронные устройства, чаще всего модульного исполнения, получающие сигналы от датчиков, обрабатывающие их по определенному алгоритму и комммутирующие подключенные к выходным контактам реле исполнительные элементы (электромагнитные клапаны, электродвигатели насосов).

Так как максимальный коммутируемый ток выходных цепей электронных реле контроля уровня обычно не превышает 10 А, то для коммутации мощных нагрузок необходимо ипользовать магнитные пускатели. В этом сучае реле уровня управляет катушкой пускателя, а пускатель своими силовыми контактами управляет исполнительными элементами насосной установки.

Электронные реле контроля уровня работают с электродными и поплавковми датчиками, манометрами, радиоактивными датчиками и т. д.

Электродный датчик уровня

Используется для того, чтобы контролировать уровень электропроводных жидкостей. Принцип работы: контроль сопротивления воды между однополюсными погруженными электродами, для чего применяется переменное напряжение.

Состоит из одного маленького электрода и двух длинных электродов, укрепленных в коробке зажимов. Один маленький электрод – это контакт верхнего уровня воды, а длинные – нижнего уровня воды. Соединение датчика с реле уровня и со схемой управления двигателем насоса выполняется проводами.

Если вода соприкасается с маленьким электродом, происходит выключение пускателя насоса. Когда уровень понижается до длинных электродов, насос включается.

Поплавковый датчик уровня

Используется для того, чтобы контролировать уровень воды в неагрессивных жидкостях. В открытую емкость погружается поплавок, который подвешивается на гибком тросе и уравновешивается грузом. На тросе закрепляются две переключающие опоры, с помощью которых при предельных уровнях воды в емкости коромысло контактного устройства поворачивается. Это коромысло замыкает контакты, которые включают или отключают электродвигатель насоса.

В случае с закрытой емкостью поплавок связывается своим рычагом с осью рычага. Ось с определенным уплотнителем пропускается в пространство через стенку корпуса, где находится контактная часть датчика. Через стенку емкости выполняется вывод проводов от контактов.

В большинстве случаев, подходящие датчики идут в комплете с реле уровня. Потребителю после приобретения такого набора необходимо только правильно все подключить и настроить.

Далее приведены устройства, отличающиеся высокой надежностью и отличными эксплуатационными параметрами.

Реле РКУ-1М – контролирует уровень жидкости и используется в автоматике регулирования наполнения и слива емкостей и в схемах защиты. Основные характеристики: максимальная коммутируемая мощность 3,5 Вт, питание 220В, число датчиков 3, один переключающий контакт, максимальное расстояние от датчика к реле 100 м.

Рис. 1. Реле РКУ-1М

Рис. 2. Схема подключения насоса к РКУ-1М

Реле уровня воды РОС-301 – контролирует три уровня электропроводных жидкостей по независимым трем каналам в одной или разных емкостях.

Рис. 3. Реле РОС-301

Реле одноуровневое уровня воды PZ-828 – обладает регулируемой чувствительностью, напряжение – 230В, максимальный ток выходных цепей – 16А. В устройстве используется переключающий контакт.

Рис. 4. Реле PZ-828

Рис. 5. Схемы подключения реле PZ-828 (напрямую к нагрузке и через магнитный пускатель)

Двухуровневое реле PZ-829 представляет собой автомат, имеющий регулируемую чувствительность. Данное электронное устройство пособно на двух уровнях контролировать наличие жидкости.

Трехуровневое реле PZ-830 – контролирует и поддерживает установленный уровень токопроводящей жидкости управляя электродвигателем насосной установки. Трехуровневый автомат способен на трех уровнях контролировать наличие жидкости, где третий уровень является аварийным.

Рис. 6. Схема подключения четырехуровневого реле уровня PZ-830

Четырехуровневое реле PZ-832 – контролирует и поддерживает уровень токопроводящих жидкостей в емкостях, водонапорных башнях, бассейнах и т. д. управляя электродвигателями насосов.

Реле уровня жидкости, оснащенное тремя датчиками EBR-1 – электронное модульное реле, обладающее максимальным расстоянием между датчиками в 100 метров. Его можно применять для общественных водоемов (управление наполнением и сливом емкости или колодца). К механизму подключаются датчики, поставляемые вместе с реле контроля уровня жидкости.

Основные характеристики: мощность 3,5 VA, три датчика, максимальная чувствительность 50 КОм, питание 230 V, рабочая температура -100С – +450С, защита IP20.

Реле уровня EBR-1

Реле, оснащенное шестью датчиками EBR-2 – специально разработанное модульное реле контроля, применяемое в колодцах и резервуарах. Также данное реле обладает множеством настроек, уведомлением о достижении минимального и максимального показателей уровня воды, датчики имеют высокую чувствительность к электропроводности жидкости.

В комплект входят шесть датчиков. Благодаря стоимости данное реле контроля является идеальным вариантом для современного контролирования уровня воды.

Реле контроля уровня используются для регулирования объема электропроводящей жидкости и применяется в схемах автоматики и защиты управления сливом и наполнением резервуаров. Принцип работы основан на контроле сопротивления жидкости между погруженными однополюсными электродами. Для контроля используется переменное напряжение. Данные приборы управляют работой пускателей насосов и клапанов для регулирования уровней жидкости, а также применяются для защиты насосов от сухого хода или защиты баков от переполнения жидкостью. Реле уровня жидкости поддерживает заданный уровень жидкости в резервуарах промышленного назначения, бассейнах, цистернах и т.п.

Читайте также:  Маркировка металлов и сплавов расшифровка таблица

Данные устройства, отличается отличными эксплуатационными характеристиками и высокой степенью надежности.

Далее представлены реле уровня основных отечественных и импортных производителей:

Реле контроля уровня РКУ-1М (Реле и Автоматика, Россия)

Реле РКУ-1М предназначены для контроля уровня жидкости и применяется в схемах релейной защиты и автоматики управления сливом и наполнением колодцев или резервуаров.

  • Напряжение питания 220В 50Гц
  • Потребляемая мощность не более 3.5Вт
  • Чувствительность 50 кОм
  • Количество датчиков 3
  • Максимальное расстояние от реле до датчика не более 100м
  • Количество контактов 1 переключающий
  • Номинальный ток 8А

Датчик-реле уровня РОС-301 (Россия)

Датчики-реле уровня РОС 301 предназначены для контроля трёх уровней электропроводных жидкостей по трем независимым каналам в одном или в различных резервуарах в стационарных и корабельных условиях вне взрывоопасных зон.

Одноуровневое реле уровня PZ-828 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

одноуровневый автомат контроля уровня с регулировкой чувствительности,16 А, 230 В

Датчик контролирует величину напряжения в сети и при выходе его за установленные пределы отключает защищаемое оборудование от сети электропитания. Верхний и нижний пределы напряжения устанавливаются потенциометром на передней панели.

Двухуровневое реле уровня PZ-829 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

двухуровневый автомат контроля уровня с регулировкой чувствительности, 2 х 16 А, 230 В

Автомат контролирует наличие жидкости на двух уровнях. Если уровень жидкости опускается ниже минимального – замыкаются контакты 11 – 12 и 8 – 9. При достижении жидкостью верхнего уровня замыкаются контакты 7 – 8 и 10 – 11.

Трехуровневое реле уровня PZ-830 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

трехуровневый автомат контроля уровня с регулировкой чувствительности, 2 х 16 А, 230 В

Предназначен для контроля и поддержания заданного уровня токопроводящих жидкостей и управления электродвигателями насосных установок. Автомат контролирует наличие жидкости на трёх уровнях. Третий уровень – аварийный.

Трехуровневое (автомат контроля уровня) PZ-831 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

Работа автомата основана на измерении сопротивления электропроводящих жидкостей между общим зондом (СОМ) и зондами 3 уровней (R1, R2, R3). При соединении жидкостью общего зонда с любым из оставшихся зондов происходит переключение соответствующего выходного реле.

Например, если расположить зонды трёх уровней (R1, R2, R3) на различной высоте относительно дна резервуара, каждое из выходных реле будет сигнализировать о достижении жидкостью соответствующего уровня (этим сигналом можно включать какое-то дополнительное оборудование).

Если же расположить зонды 3 уровней (R1 R2, R3) в 3 различных резервуарах, то можно независимо фиксировать достижение определённого уровня жидкости в каждом из них. При этом необходимо в каждом из резервуаров установить по отдельному общему зонду (СОМ) и соединить их с клеммой 3 реле.

Четырехуровневое реле уровня PZ-832 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

Предназначен для контроля и поддержания заданного уровня токопроводящих жидкостей в резервуарах, бассейнах, водонапорных башнях и т.п. и управления электродвигателями насосных установок.

Реле контроря уровня жидкости с 3-мя датчиками EBR-1 (Orbis, Испания)

EBR-1 – это модульное электронное реле контроля уровня жидкости с максимальным растоянием между датчиками 100 метров.Может использоваться для общественных водоёмов, например для управления сливом и наполнения колодца или резервуара. К устройству подключаются 3 датчика, которые поставляются вместе с реле уровня.

  • Источник питания 230V AC, 50-60 ГЦ
  • Нагрузка 6(2)А 250V AC
  • Мощность потребления 3,5 VA
  • Чувствительность 50КОм макс.
  • Колличество датчиков 3
  • Рабочая температура -10°С до +45°С
  • Класс защиты IP20
  • Установка DIN-рейка

Реле контроля уровня жидкости с 6-ю датчиками EBR-2 (Orbis, Испания)

EBR-2 – это модульное электронное реле контроля уровня жидкости, специально разработанное для контроля уровня жидкости в резервуарах и колодцах. Так же EBR-2 имеет множество настроек, уведомление о достижении макс. или мин. уровня, датчики чувствительны к электропроводности воды, установка на DIN – рейку. Поставляется в комплекте с 6ю датчиками. Благодаря цене EBR-2 становится идеальным решением для современного контроля уровня жидкости.

  • Источник питания 230V AC или 380V AC,50-60 ГЦ
  • Нагрузка 6(2)А 250V AC / 8(1)A 400V AC
  • Мощность потребления 4 VA
  • Чувствительность 0 до 50КОм макс.
  • Колличество датчиков 6
  • Рабочая температура -10°С до +45°С
  • Класс защиты IP20
  • Установка DIN-рейка

Реле контроля уровня E3LM10 (TELE, Австрия)

Реле контроля уровня жидкости E3LM10 осуществляет контроль уровня токопроводящей жидкости с помощью погружных электродов.

( Двухуровневый / Одноуровневый контроль )

  • Напряжение питания 230V AC
  • Задержка срабатывания от 0.5с до 10с
  • Количество контактов 1 перекидной
  • Номинальный ток 5А

Реле контроля уровня MRL01 (BMR, Чехия)

MRL01 – двухфункциональное реле контроля уровня жидкости, предназначенное для контроля максимального и минимального уровня токопроводящей жидкости в емкости.

  • Потребляемая мощность макс. 1,5 ВA
  • Чувствительность 5 Ω . 100 kΩ
  • Задержка срабатывания 5 с
  • Количество контактов 1 x перекидной
  • Номинальный ток 8 A
  • Пиковый ток 15 A

Реле контроля уровня HRH-1 (ELCO, Чехия)

Контроллер уровня жидкости HRH-1 cлужит для контроля уровня жидкости в колодцах, емкостях, коллекторах и т.п.

В рамках одного устройства возможно использовать следующие конфигурации:

  • простой контроллер уровня жидкости с одноуровневым контролем
  • простой контроллер уровня жидкости с двухуровневым контролем
  • 2 независимых контроллера уровня с одноуровневым контролем
Читайте также:  Ручной вертикальный фрезер по дереву

Гальваничски изолированное питание AC 230 V, AC/DC 24 V или AC 110V
Выходной контакт 2x переключ. 16 A / 250 V AC1

Реле контроля уровня HRH-5 (ELCO, Чехия)

Контроллер уровня жидкости HRH-5 cлужит для контроля уровня жидкости в колодцах, резервуарах, емкостях, бассейнах и т.п.

В рамках одного изделия можно выбрать следующие конфигурации:

  • одноуровневый контроллер проводящих жидкостей(достигается подключением H и D)
  • двухуровневый контроллер проводящих жидкостей

Гальванически изолированное питание UNI 24.. 240V AC/DC
Выходной контакт 1x переключающий 8 A / 250 V AC1

Реле контроля уровня РКУ-10 (ELTIC, Украина)

Реле контроля уровня РКУ-10 предназначено для контроля уровня жидкости в бассейнах и резервуарах

Уровень поддерживается режимами закачки или откачки жидкости (режим выбирается переключателем).

Датчиком может быть любой токопроводящий материал ( латунь или нержавеющая сталь ), датчик гальванически изолирован от источника питания. Промышленная частота 50Гц препятсвует поляризации жидкости и повышенному окислению датчиков.

  • напряжение питания 230В 50Гц
  • потребляемая мощность 8,8Вт
  • измеряемое сопротивление 5кОм. 10кОм
  • контактная группа 1NO
  • ток коммутации 16А (пиковый 30А)

Реле контроля уровня Telemecanique Zelio Control RM35L (Shneider Electric)

RM35LM33MW RM35LV14MW

Реле контроля уровня Zelio Control имеют принцип работы, основанный на измерении сопротивления жидкости, что позволяет избежать проблем, характерных для контактных датчиков. В реле контроля уровня предусмотрена возможность настройки чувствительности измерения для обеспечения оптимальных уровней срабатывания прибора. Кроме этого, реле имеют регулируемую выдержку времени для компенсации плескания жидкости, что позволяет избежать ложных срабатываний прибора, вызванных колебаниями жидкости. В семействе также представлены реле с цифровыми входами датчиков, рассчитанные на измерение уровня не проводящих ток материалов. Оптимизированы для разных сетей электропитания: от 24 до 240 В пер./пост. тока. Регулируемая выдержка времени от 0,1 до 10 с.

RM35LM33MW :

  • 0,25 . 5 K 5. 100 K 0,05. 1 M
  • 2 перек. рел., 5А

RM35LV14MW:

  • Дискретный вход датчика: контакт/замык./размык.
  • 1 перек. рел., 5 A

Реле контроля уровня 72 серии Finder (Италия)

Реле контроля уровня 72 серии для проводящих жидкостей с функциями наполнения и дренажа.

72.01 – регулируемый диапазон чувствительности (5. 150) кОм, выдержка времени (0,5с или 7с)

72.11 – фиксированное пороговое значение 150кОм, фиксированная выдержка времени 1с

  • напрядение питания 24V DC/AC, 110 AC, 230 AC
  • 1 переключающий контакт
  • номинальный ток контактов 16А, пиковый 30А
  • + дополнительные аксессуары к реле

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

  • Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
  • Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
  • Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело – измерять высоту питьевой воды в баке, другое – проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

  • поплавочного типа;
  • использующие ультразвуковые волны;
  • устройства с емкостным принципом определения уровня;
  • электродные;
  • радарного типа;
  • работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

  • Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
  • Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Читайте также:  Как заварить дырку в тонком металле

Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

  • излучается ультразвуковой импульс;
  • принимается отраженный сигнал;
  • анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Рис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Измерение уровня радарным датчиком

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

  • Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
  • Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
  • Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
  • Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
  • Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
  • Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Схема управления водозабоным насосом

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня – на замыкание, максимального – на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

  • По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
  • Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
  • По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector