Упоредите ротационе лопатичасте, вибрирајуће штапне и РФ адмитансне прекидаче нивоа за прашкасте материјале, суспензије и течности — ограничењима, тачност, отпорност на налепљивање. Затражите понуду.
Прекидач нивоа је дискретни сензор који детектује да ли је материјал достигао одређену висину у посуди и даје укључено/искључено стање, за разлику од континуалног предајника нивоа, који мери висину у целом опсегу. Ротациони лопатични, вибрирајући штапни (виљушкасти) и RF адмитансни прекидачи нивоа су три најчешће технологије тачкастог нивоа у процесним постројењима, и они раде на фундаментално различитим физичким принципима: ротациони лопатични прекидач нивоа детектује обртни момент на заустављеној ротирајућој лопатици и ограничен је на расуте чврсте материје изнад приближно 100 g/L густине; вибрирајући штапни прекидач нивоа детектује померај резонантне фреквенције (обично око 250 Hz у ваздуху) и може поуздано детектовати прахове до око 20 g/L, као и већину течности; а RF адмитансни прекидач нивоа мери електричну адмитансу своје сонде са активним штитом који поништава капацитивност превлаке, пружајући поновљиву детекцију тачке у опсегу од око ±5–10 mm код течности, суспензија и многих чврстих материја. Радне температуре се крећу од −40 °C до 250 °C (и више са продужним деловима), притисци од скоро атмосферског за лопатице до 40 bar или више за виљушкасте и RF типове, а време одзива од око 1–5 секунди — тако да прави прекидач нивоа зависи од густине медијума, проводљивости, понашања превлаке, као и притиска и температуре у посуди.
Мерење тачкастог нивоа даје одговор на једноставно да/не питање: "да ли је ниво на овој тачки или није?" Прекидач нивоа се поставља на одређену висину у посуди — висок ниво, низак ниво или међувредност — и његов релејни излаз обично покреће аларм, старт/стоп пумпе или блокаду вентила. Ово се разликује од континуалног мерења нивоа, где радарски, ултразвучни или хидростатички предајник извештава тачан ниво у сваком тренутку — погледајте наш водич за поређење технологија мерења нивоа за потпуну слику.
За већину процесних инжењера практично питање није да ли уопште користити тачкасти ниво, већ који принцип тачкастог нивоа одговара медијуму. Прашкови, суспензије и течности се понашају веома различито на сензорском елементу: прах се збија и заглављује механичку лопатицу, суспензија оставља лепљиву превлаку на сонди, а чиста течност једноставно пригуши вибрирајући елемент. Три доминантна приступа — детекција механичког обртног момента, померај резонантне фреквенције и електрична адмитанса са активним штитом — готово један-на-један одговарају тим понашањима, због чега већина добављача нуди све три породице.
The ротациони лопатични прекидач нивоа је најстарији и најјефтинији од три и остаје радни коњ у преради цемента, житарица, сточне хране, пластике и минерала.
Мали зупчасти мотор полако окреће лопатицу — обично 1–5 о/мин. У нормалном раду, лопатица се слободно окреће кроз простор изнад производа. Када расути материјал стигне до лопатице, затрпа је и зауставља лопатице; вратило више не може да се окреће, обртни момент расте против мотора, а микропрекидач (или склоп са рид прекидачем и магнетом) мења стање. Контролна јединица претвара то стање у релејни излаз. Када производ падне, противтег или опруга враћа лопатицу у ротацију и излаз се ресетује.
Принцип је чисто механички, тако да нема диелектричне константе, проводљивости или капацитивности за калибрацију. Подесите један праг обртног момента и прекидач или реагује или не. Та једноставност је највећа продајна тачка лопатице: нема електронике која би одлутала, отпорна је на прашину и вибрације посуде, и лако је разумљива и решива за особље за одржавање.
Пошто лопатица мора бити физички заустављена производом, минимална густина је важна. Стандардна лопатица обично детектује производе од око 100 г/Л навише. За веома лаке материјале као што су брашно, летећи пепео или ПВЦ прашина, лопатица за „лаки материјал“ са већом, лакше заустављивом лопатицом проширује детекцију на приближно 30–50 г/Л. Испод тога, лопатица може да се окреће кроз производ без заустављања — класичан начин отказа код лаких прахова.
Ротационе лопатице су уређаји за атмосферски до нископритисни рад. Стандардни модели одговарају процесним температурама од око −20 °C до +80 °C; са продужетком осовине за топлоту електроника је удаљена од прирубнице и вредности се повећавају на приближно 200 °C. Процесни прикључци су обично навојни (G1½ или G2) или прирубнички, а могућност притиска је обично ограничена на око 0,3 MPa јер заптивач осовине мора и да се окреће и да заптива посуду.
Лопатица има покретне делове: зупчасти мотор, осовину, лежај и ротирајући заптивач. У абразивним срединама као што су цемент или песак, лежај и лопатица се хабају; код лепљивих чврстих материја накупљање може да заглави лопатицу чак и када је посуда празна, изазивајући лажни аларм високог нивоа. Време одзива је реда неколико секунди јер лопатица мора да успори и обртни момент мора да се изгради. А ротациона лопатица је генерално неподесна за течности — ротација лопатице наилази на отпор у било којој течности и мотор се не зауставља поуздано на граници течности.
Вибрациони штапни прекидач нивоа Вибрациони штапни прекидач нивоа — направљен као виљушка са два крака, или као један штап за грубе чврсте материје — је модерна замена за лопатицу у многим расутим чврстим материјама и већини течних тачкастих дужности.
Пиезоелектрични кристал покреће шипку или виљушку у механичку резонанцију. У ваздуху, типична виљушка резонује на приближно 250–330 Hz. Када процесни медијум покрије елемент, његова маса и пригушење се мењају, померајући резонантну фреквенцију за мерљив износ — већина електронике реагује на помак од само неколико херца у односу на ваздушну основну линију — и пригушујући амплитуду вибрација. Контролер прати тај помак фреквенције и пребацује релеј у року од око 1–2 секунде од тренутка када медијум доспе до сензора.
Пошто детекција зависи од тога да медијум додирне елемент и промени његово резонантно понашање — а не од довољно велике густине да заустави мотор — вибрирајућа шипка може детектовати прахове лагане као око 20 g/L и, у другом екстрему, било коју течност без обзира на проводљивост или диелектричну константу. Ово је кључна разлика у односу на лопатицу: виљушка не захтева да производ "заустави" било шта; потребно је само да производ оствари контакт.
Иста физика покрива грануле, суспензије, пасте и пену. Континуиране вибрације теже да отресу наслагани материјал, због чега су виљушке углавном самочистеће; заиста лепљиви производи и даље могу да споје кракове, а тада је једношипни дизајн или РФ адмитансни прекидач можда боље решење. За прашњаве, ниске густине чврсте материје, вибрирајућа шипка је најпоузданији ниво прекидач за прахове доступан у већини постројења.
Стандардне виљушке раде од приближно −40 °C до +150 °C; са продужетком који држи електронику даље од процесне температуре, верзије за високе температуре достижу 250 °C, а компактне виљушке су оцењене до око 4 MPa (40 bar). Без покретних делова, одржавање је у суштини ограничено на проверу прикључка и чишћење кракова код веома лепљивих медија. Многи вибрирајући шипкасти и виљушкасти прекидачи носе SIL 2 одобрење, што их чини уобичајеним избором за заштиту од препуњавања и заштиту пумпи од рада на суво у сигурносним петљама.
Тхе РФ адмитансни прекидач нивоа је избор стручњака тамо где лепљиве превлаке, проводни медијуми, пена или детекција границе између течности надјачају једноставније сонде.
РФ адмитанса је блиски рођак RF капацитивност, али са једном кључном разликом. Капацитивни прекидач нивоа мери само капацитивност између сензорске сонде и зида резервоара или референтне земље. То добро функционише у чистим медијима са стабилном диелектричном константом, али када лепљива течност или суспензија обложи сонду, капацитивност тог слоја се додаје у серију са процесном капацитивношћу и може бити довољно велика да лажно активира прекидач — класични квар „облагања капацитивности“. РФ адмитансни прекидач мери адмитансу, векторски збир проводности и капацитивне susceptance, што само по себи није довољно да реши проблем. Право решење је активни штит.
Адмитансна сонда има три елемента: сензорски врх, заштитну електроду и кабл. Заштита се напаја појачавачем са појачањем један, тако да је на истом потенцијалу као и сензорски врх. Пошто не постоји разлика потенцијала између сензорског елемента и заштите, струја не тече кроз капацитивност између њих — а капацитивност облагања сонде, кабла и путање заштита-земља се поништавају из мерења. Само промена изазвана процесним материјалом који додирује сензорски врх утиче на излаз. Ова техника активног штита (погоњеног штита) је оно што даје РФ адмитанси њену карактеристичну имуност на облагање: влажно, проводно облагање које би лажно активирало капацитивни прекидач оставља адмитансни прекидач да мери исправно.
РФ адмитансни прекидач нивоа ради са течностима, суспензијама, пеном, интерфејсним слојевима и чврстим материјама које показују диелектрични контраст у односу на ваздух — до диелектричних константи око 1,5–2 са подешавањима ниске κ, што покрива лаке прахове и многе угљоводонике — и обрађује и проводне и непроводне медије, што га чини најшире применљивим од ова три. Тачка детекције је поновљива до око ±5–10 мм у зависности од геометрије сонде и монтаже, са временом одзива око једне секунде. Са електроником у удаљеном кућишту, температуре процеса до 200–260 °C су типичне, а притисци до око 10 MPa (100 bar) су достижни са прирубничким или навојним прикључцима.
Компромиси: инструмент кошта више од лопатице или виљушке, сонда мора бити изабрана према геометрији резервоара и диелектричној константи медија, а периодично чишћење може и даље бити потребно тамо где медији формирају тврди, изолациони каменац. Нема покретних делова, па када је сонда правилно изабрана, одржавање је минимално.
| Карактеристика | Ротациони лопатичасти прекидач нивоа | Вибрациони штапни прекидач нивоа | РФ адмитансни прекидач нивоа |
|---|---|---|---|
| Принцип рада | Лопатица коју покреће мотор заустављена материјалом; обртни момент активира микропрекидач | Резонантни штап или виљушка (~250–330 Hz) пригушени медијем; промена фреквенције активира релеј | Сонда са активним штитом; проводност + капацитивност са поништеним облагањем |
| Типични медији | Прашкови; грануле; пелете; расуте чврсте материје | Прашкови од ~20 g/L; грануле; суспензије; и практично све течности | Течности; суспензије; пена; интерфејс; и чврсте материје са диелектричним контрастом |
| Граница густине / диелектричности | ~100 g/L стандардно; ~30–50 g/L са лопатицом за лаке материјале | ~20 g/L у праховима; без граница у течностима | До ~1, 5–2 εr; проводни медији подржани |
| Тачност / одзив | Укљ./искљ. на позицији лопатице; ~1–5 с | Поновљиво до неколико мм; ~1–2 с | Поновљиво до ~±5–10 мм; ~1 с |
| Притисак / температура | ~0.3 MPa; −20 до +200 °C са продужетком | До ~4 MPa; −40 до +250 °C са продужетком | До ~10 MPa; −40 до +260 °C са продужетком |
| Отпорност на превлаке | Лоша — накупљање може заглавити лопатицу | Добра — самоклепајуће вибрације | Одлична — активни штит неутралише капацитивност превлаке |
| Покретни делови / одржавање | Зупчасти мотор; лежај; заптивка вратила; периодичне провере | Нема; чистити виљушке ако су лепљиве | Нема; повремено чишћење сонде у медијима који стварају каменац |
| Типичан ценовни ниво | Најнижи | Низак–умерен | Умерен–највиши |
Ако је ваш медијум суви материјали — цемент, брашно, пластичне грануле, летећи пепео, сточна храна или шећер — избор се сужава на лопатицу у односу на вибрирајућу шипку. За грубе, тешке, абразивне производе где је цена битна и неколико секунди одзива је прихватљиво, ротациони лопатичасти прекидач нивоа остаје најјефтинија поуздана опција. За лаке прахове испод приближно 100 g/L, или где је приступ за одржавање отежан, вибрирајући прекидач са шипком је робуснији избор јер ништа не мора да се заустави и нема покретних делова. Иста логика важи и за примене у силосима и са праховима, где су виљушкасти и лопатичасти прекидачи два доказана решења за високи и ниски ниво.
За чисте или благо загађене течности, вибрирајући прекидач (виљушка) је стандард: ради у било којој течности без обзира на проводљивост, није под утицајем пене и вибрација посуде, компактан је и јефтин. За суспензије, вискозне производе или проводљиве течности које облажу сонде, RF адмитансни прекидач са активним штитом је поуздано решење — наставља да исправно мери где би капацитивни прекидач дао лажни сигнал. Ротационе лопатице су практично искључене за течности, па ће прекидач нивоа за течности обично бити виљушка или адмитансна сонда.
И лопатичасти и виљушкасти дизајни могу се испоручити као ниво прекидачи за високе температуре за процесне температуре изнад 150 °C, користећи продужне делове који држе електронику удаљену и подижу оцене на 200–260 °C. За опасне зоне, наведите експлозивно безбедан ниво прекидач са пламенонепропусним (Ex d) или интринзично безбедним (Ex ia) одобрењем усклађеним са зоном прашине или гаса; WELK испоручује експлозивно безбедне виљушкасте прекидаче сертификоване за зоне 20/21 прашине и зоне 1/2 гаса.
Брашно је гранични случај. Стандардна лопатица захтева отприлике 100 г/Л густине да би се поуздано зауставила, а брашно је обично око 40–60 г/Л, тако да стандардна лопатица може проћи кроз њега без активирања. Са лопатицом за лагане материјале, детекција се може спустити на око 30–50 г/Л, али је маргина танка. Већина инжењера преферира вибрирајући штапни прекидач за брашно и сличне прахове јер детектује до ~20 г/Л без покретних делова и без ризика да се лопатица окреће кроз производ.
Да — то је једна од његових предности. Пошто се детекција заснива на померању резонантне фреквенције, а не на густини или проводљивости, иста породица виљушки ради у води, уљима, растварачима и проводним медијима. Такође је погодан за суспензије и пасте, иако изузетно вискозни или мостови материјали могу оптеретити виљушке. За чисте течности компактна виљушка је најчешћи избор; за суспензије склоне облагању, РФ адмитансни прекидач је обично сигурнији избор.
РФ адмитанса мери укупан електрични одговор сонде — векторску комбинацију проводљивости и капацитивне susceptance — а не само капацитивност. Важан део је да адмитансне сонде користе активно штићење: заштитну електроду на истом потенцијалу као и сензорски врх, која поништава капацитивност кабла и било ког премаза на сонди. Капацитивни прекидач види обложену сонду као промену нивоа; адмитансни прекидач не. Зато се адмитанса специфицира тамо где би лепљиви, проводни или пенећи медији лажно активирали капацитивни прекидач.
За цемент, два доказана избора су вибрирајући штап за низак ниво — где је производ прашњав, лаган и пун ситних честица — и ротациона лопатица за висок ниво у грубом делу, иако се виљушке све више користе на обе тачке. Способност вибрирајућег штапа да детектује испод 100 г/Л и да отресе прашину вибрацијом чини га поузданијим сензором за низак ниво; лопатица остаје исплатива за висок ниво. Погледајте наш детаљан водич о мерењу нивоа у силосима за прахове и цемент за напомене о примени и примере уградње.
Минимално, али не подједнако. Ротациони лопатичасти прекидач има покретне делове — мотор, лежај и ротирајући заптивач — па захтева периодичне провере, проверу обртног момента и, у абразивним медијима, замену лопатице и лежаја. Вибрационе шипке и РФ адмитансни прекидачи немају покретне делове; одржавање је ограничено на одржавање затегнутости процесног прикључка и чишћење елемента у лепљивим медијима, а виљушке су углавном самочисте. Сви они имају користи од заказане провере релејног ожичења и функције када се користе у SIL-класификованим сигурносним применама.
Затражите понуду за вашу примену. Нисте сигурни који прекидач нивоа одговара вашем медијуму? Пошаљите нашим инжењерима густину вашег материјала или диелектричну константу, величину честица, процесну температуру и притисак, и димензије резервоара. Они ће препоручити одговарајући ротациони лопатичасти, вибрациони или РФ адмитансни прекидач — са одговарајућим процесним прикључком и атестом за опасне зоне — и доставити понуду са роком испоруке. Контактирајте WELK тим на level-meters.com за брз одговор без обавеза.
Electromechanical point level switch for dry bulk solids in bins, hoppers and silos.
Vibrating rod point level switch for granular and coarse bulk solids in silos and hoppers.
RF admittance point level switch for sticky liquids, powders, slurries and buildup-prone applications.
Send drawings, dimensions, material, environment or operating conditions, and we will help confirm the right specification.
Uploaded reference files are included with the inquiry. For larger CAD packages, reply to the confirmation email or send them here:
Our team typically replies within 24 часа.
