Strona się ładuje... Czas ładowania zależy od szybkości Twojego połączenia internetowego!

Hydrostatyczny Pomiar Poziomu – Niezależnie od Warunków Klimatycznych wg Anderson-Negele

W aplikacjach napełniania często stosowane są hydrostatyczne przetworniki poziomu. Niestety, wraz z ich stosowaniem zdarza się czasami niepożądane zjawisko, jak „pływanie sygnału”, a co za tym idzie, niestabilność pomiaru. Zjawisko to występuje we wszystkich hydrostatycznych przetwornikach poziomu, niezależnie od producenta. W poniższym artykule przedstawiamy powody niepożądanych zachowań przetworników hydrostatycznych, oferując najlepsze rozwiązanie tego problemu. 

 

Przyczyny uszkodzeń czujników – problemy w aplikacjach poziomu z hydrostatycznymi przetwornikami poziomu.

 

Dalsza analiza pokazuje, że z reguły problemy wykazują te czujniki, które mierzą medium o niskiej temperaturze w bardzo wilgotnych warunkach otoczenia. Często takie warunki występują w mleczarniach i browarach. Co jest powodem tych problemów i błędów?

Aby odpowiedzieć na to pytanie koniecznym jest zrozumienie zasady pomiaru hydrostatycznego. W pierwszej kolejności czujnik poziomu jest montowany w dnie zbiornika. Membrana czujnika jest obciążona medium czyli jego wysokością w zbiorniku jak również ciśnieniem powietrza. Ogólnie ciśnienie powietrza zmienia się wraz ze zmianą wysokości pomiaru nad poziomem morza, lecz bardzo istotne zmiany w ciśnieniu powietrza zachodzą także w zależności od warunków atmosferycznych. Z tej przyczyny, te zmiany i różnice powinny być kompensowane w sposób ciągły. Poniższy przykład ukazuje potrzebę tej kompensacji: 3-metrowy zbiornik z mlekiem, doprowadzenie ciśnienia atmosferycznego, obciążenie membrany 300 mbar. Pomiędzy wysokim i niskim ciśnieniem atmosferycznym może zdarzyć się różnica nawet 50 mbar, co może oznaczać błąd pomiaru 16%.

 

Na rynku istnieją dwa typy czujników, pracujących niezależnie od warunków otoczenia:

 

  • cela pomiarowa z wyprowadzoną kapilarą kompensacyjną do kompensacji ciśnienia atmosferycznego
  • uszczelniona membrana z filtrem Gore-Tex
Podstawa pomiaru względnego

Rys. 1: Podstawa pomiaru względnego

W przypadku celi pomiarowej ciśnienia względnego z kompensacją ciśnienia atmosferycznego, to cienka rurka doprowadza ciśnienie otoczenia do membrany pomiarowej. Ponieważ w tym przypadku ciśnienie atmosferyczne jest stosowane po obu stronach membrany, pod uwagę brane jest tylko ciśnienie poziomu medium (hydrostatyczne), które przyczynia się do wartości sygnału wyjściowego z przetwornika (rys. 1).

W innej metodzie, używającej uszczelnionej celi pomiarowej ciśnienia względnego z zabudowanym filtrem Gore-Tex, jedna membrana wykonuje pomiar ciśnienia hydrostatycznego i pomiar ciśnienia atmosferycznego.

Czujniku poziom LAR-361

Zdjęcie 1: Kondensacja przy czujniku poziomu LAR-361

Obie metody mają jednak krytyczną wadę: nie można zapobiec przenikaniu gazowej pary wodnej przez membranę pomiarową. Problem powstaje szczególnie przy warunkach eksploatacyjnych, gdzie medium ma niską temperaturę, a na zewnątrz zbiornika występuje wilgoć: para przechodzi przez element filtra Gore-Tex i kondensuje się, gdy tylko temperatura spadnie poniżej wartości punktu rosy. Niestety, miejscem kondensacji jest cela pomiarowa przetwornika. Ponieważ proces kondensacji rozszerza się, pewna ilość wody zbiera się w celi pomiarowej. Wilgoć wewnątrz komórki pomiarowej powoduje pływanie sygnału wyjściowego, wahanie się mierzonej wartości, co w końcu prowadzi do uszkodzenia celi pomiarowej przetwornika (zdjęcie 1).

Najprostszym rozwiązaniem, niełatwym dla użytkownika, jest ograniczenie dopuszczalnej wilgotności otoczenia do wartości 80% wilgotności względnej, podanej przez kilku producentów. Drugim rozwiązaniem, niezbyt praktycznym, jest sugestia doprowadzenia rurki kompensacyjnej do suchego pomieszczenia, w celu wyrównania z ciśnieniem atmosferycznym.

 

Anderson Negele wprowadza nowy standard

 

W nowym przetworniku poziomu hydrostatycznego LAR-361, wewnętrzny system pomiarowy jest hermetycznie zamknięty, a przenikanie jakichkolwiek gazów jest absolutnie niemożliwe.

 

Hydrostatyczny przetwornik poziomu LAR-361 firmy Negele Messtechnik

Hydrostatyczny przetwornik poziomu LAR-361 firmy Anderson Negele Messtechni

Hermetycznie zamknięta podwójna membrana w czujniku LAR-361

Rys. 2: Hermetycznie zamknięta podwójna membrana w LAR-361

Cela pomiarowa LAR-361 nadal kompensuje ciśnienie atmosferyczne powietrza, lecz zapobiega problemowi kondensacji. Zostało to rozwiązane prostym sposobem: ciśnienie powietrza oddziałuje na drugą celę pomiarową i jest przenoszone przez rurkę wypełnioną olejem na tył celi pomiarowej ciśnienia procesowego. Jak opisano powyżej, sygnał pomiarowy jest dostarczany jedynie przez ciśnienie hydrostatyczne, które nas interesuje. Wyjątkową cechą tych przetworników jest to, że cela ciśnienia powietrza atmosferycznego i cela pomiarowa ciśnienia procesowego są hermetycznie uszczelnione i połączone ze sobą. Wyłącza to możliwość przedostania się jakiejkolwiek wilgoci do czułego punktu przetwornika, jakim jest cela pomiarowa. Wilgoć jako problem atakuje przetwornik, jednakże bez jakiegokolwiek skutku. Olej mineralny, zgodny z zatwierdzeniem FDA służy jako medium do przeniesienia sygnału (rys. 2). 

Cela pomiarowa posiada dopasowane czujniki temperatury, przeznaczone do kompensacji temperatury, która jest wymagana w tego typu aplikacjach. Dlatego też przetwornik może pracować we wszystkich wilgotnych i mokrych warunkach instalacji, wewnętrznych i zewnętrznych, gdzie konwencjonalne przetworniki mają bardzo ograniczoną żywotność.

 

Typowe obszary aplikacji i działania

 

Generalnie, przetworniki LAR-361 przeznaczone są dla wszystkich aplikacji pomiaru poziomu hydrostatycznego, w których ważniejszym parametrem jest wysoka stabilność długoterminowa i długi okres bezawaryjnej eksploatacji niż możliwie jak najniższa cena. 

Co więcej, czujniki mogą być używane w aplikacjach, gdzie powstaje kondensacja na czujniku. Na przykład w mleczarniach i browarach, gdzie kondensacja powstaje od skraplania się pary wodnej na zbiornikach medium o niskiej temperaturze.

Obok mediów przechowywanych w zbiornikach buforowych, zbiornikach magazynowych i rezerwowych, te same warunki kondensacji mają miejsce w przypadku zbiorników umieszczonych na zewnątrz, tak jak to ma miejsce m.in. w browarach, mleczarniach, zakładach wody mineralnej itp.

W tego typu aplikacjach widoczna jest stabilność LAR-361 oraz poprawność przeprowadzanych pomiarów.

 

Inne obszary aplikacji

 

Przetworniki LAR-361 mogą być też stosowane w wielu innych aplikacjach. Umożliwiają między innymi pomiar zawartości w zbiornikach z bardzo gorącym produktem np. przy produkcji konserw które muszą być gotowane lub przy przygotowaniu produkcji brzeczki piwnej w browarach. Standardowo, przetworniki posiadają kompensację temperatury do około 80°C, co powoduje dramatyczne pogorszenie dokładności przy wyższych temperaturach. Przetworniki LAR-361 posiadają kompensację do 120°C, co zapewnia odporność do 130°C bez pogorszenia dokładności. Przetworniki mogą być bez problemu sterylizowane w temperaturze do 140°C przez 30 minut. 

 

Inne cechy przetworników LAR-361

 

  • Membrana ze stali nierdzewnej, Ra<0,4µm
  • IP69K, zapewniający ochronę przed wysokim ciśnieniem strumienia wody i pary czyszczącej
  • Prosta adaptacja do każdego procesu dzięki szerokiej gamie przyłączy procesowych i adapterów

Podsumowanie

 

Przetwornik poziomu hydrostatycznego LAR-361 wykonany jest całkowicie ze stali nierdzewnej, oferując zakresy pomiarowe od 0-4 bar, umożliwiając nastawę wymaganego zakresu pomiarowego, dostosowanego do parametrów zbiornika. LAR-361, jak każdy przyrząd Anderson Negele, spełnia najbardziej rygorystyczne wymagania higieniczne i jest kompatybilny z procesem czyszczenia CIP-/SIP. Posiada aprobaty i zatwierdzenia EHEDG, 3A i FDA.

 

Zostaw komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.