So sánh công tắc mức cánh quay, thanh rung và tổng trở RF cho bột, bùn, chất lỏng — giới hạn, độ chính xác, khả năng chống bám dính. Nhận báo giá.
Công tắc mức điểm là một cảm biến rời rạc phát hiện xem vật liệu đã đạt đến một độ cao cụ thể trong bồn chứa hay chưa và xuất ra tín hiệu bật/tắt, không giống như bộ truyền mức liên tục, đo độ cao trên toàn bộ dải đo. Công tắc mức kiểu cánh quay, kiểu thanh rung (âm thoa) và kiểu điện dung RF là ba công nghệ mức điểm phổ biến nhất trong các nhà máy công nghiệp, và chúng hoạt động dựa trên các nguyên lý vật lý cơ bản khác nhau: công tắc mức kiểu cánh quay phát hiện mô-men xoắn trên cánh quay bị kẹt và chỉ giới hạn cho vật liệu rời khối có mật độ trên khoảng 100 g/L; công tắc mức kiểu thanh rung phát hiện sự dịch chuyển tần số cộng hưởng (thường khoảng 250 Hz trong không khí) và có thể phát hiện đáng tin cậy bột mịn xuống đến khoảng 20 g/L cũng như hầu hết chất lỏng; và công tắc mức kiểu điện dung RF đo điện dẫn của đầu dò với một tấm chắn chủ động loại bỏ điện dung lớp phủ, mang lại phát hiện điểm lặp lại trong khoảng ±5–10 mm trên chất lỏng, bùn và nhiều chất rắn. Dải nhiệt độ quá trình từ −40 °C đến 250 °C (và cao hơn với các đoạn nối dài), áp suất từ gần khí quyển đối với kiểu cánh quay đến 40 bar hoặc hơn đối với kiểu âm thoa và RF, và thời gian đáp ứng từ khoảng 1–5 giây — vì vậy cảm biến mức điểm phù hợp phụ thuộc vào mật độ, độ dẫn điện, hành vi phủ lớp của môi chất, và áp suất và nhiệt độ của bồn chứa.
Đo mức điểm trả lời một câu hỏi đơn giản có/không: "mức có ở điểm này hay không?" Một công tắc mức điểm được lắp đặt tại một độ cao cụ thể của bồn chứa — mức cao, mức thấp, hoặc một điểm đặt trung gian — và đầu ra rơ-le của nó thường điều khiển báo động, khởi động/dừng bơm, hoặc khóa liên động van. Điều này khác biệt với đo mức liên tục, nơi bộ truyền radar, siêu âm hoặc thủy tĩnh báo cáo mức chính xác tại mọi thời điểm — xem hướng dẫn so sánh các công nghệ đo mức của chúng tôi để có bức tranh toàn cảnh.
Đối với hầu hết các kỹ sư nhà máy, câu hỏi thực tế không phải là có nên sử dụng mức điểm hay không, mà là nguyên lý mức điểm nào phù hợp với môi chất. Bột, bùn và chất lỏng hoạt động rất khác nhau tại phần tử cảm biến: bột nén và kẹt cánh quay cơ khí, bùn để lại lớp phủ dính trên đầu dò, và chất lỏng sạch chỉ làm giảm dao động của phần tử rung. Ba phương pháp chủ đạo — phát hiện mô-men xoắn cơ khí, dịch chuyển tần số cộng hưởng, và điện dẫn với tấm chắn chủ động — gần như tương ứng một-một với các hành vi đó, đó là lý do tại sao hầu hết các nhà cung cấp đều có cả ba dòng sản phẩm.
Công tắc mức kiểu cánh quay là loại lâu đời nhất và rẻ nhất trong ba loại và vẫn là ngựa thồ trong xi măng, ngũ cốc, thức ăn chăn nuôi, nhựa và chế biến khoáng sản.
Một động cơ bánh răng nhỏ quay cánh quay chậm — thường 1–5 vòng/phút. Trong hoạt động bình thường, cánh quay quay tự do trong khoảng không phía trên sản phẩm. Khi vật liệu rời đạt đến cánh quay, nó bao phủ và dừng các cánh; trục không thể quay nữa, mô-men xoắn tích tụ chống lại động cơ, và một công tắc vi mô (hoặc cụm nam châm và công tắc sậy) thay đổi trạng thái. Bộ điều khiển chuyển đổi trạng thái đó thành đầu ra rơ-le. Khi sản phẩm rơi xuống, một đối trọng hoặc lò xo đưa cánh quay trở lại quay và đầu ra được đặt lại.
Nguyên lý hoàn toàn cơ học, vì vậy không có hằng số điện môi, độ dẫn điện hay điện dung nào để hiệu chuẩn. Bạn đặt một ngưỡng mô-men xoắn và công tắc hoặc là kích hoạt hoặc không. Sự đơn giản đó là điểm bán hàng lớn nhất của cánh khuấy: không có điện tử để trôi, chịu được bụi và rung động của bồn chứa, và dễ dàng cho đội bảo trì hiểu và khắc phục sự cố.
Vì cánh khuấy phải bị chặn vật lý bởi sản phẩm, mật độ tối thiểu là quan trọng. Một cánh khuấy tiêu chuẩn thường phát hiện sản phẩm từ khoảng 100 g/L trở lên. Đối với vật liệu rất nhẹ như bột mì, tro bay hoặc bụi PVC, một cánh khuấy "vật liệu nhẹ" có mật độ thấp với lưỡi lớn hơn, dễ bị chững lại hơn, mở rộng phạm vi phát hiện xuống khoảng 30–50 g/L. Dưới mức đó, cánh khuấy có thể quay xuyên qua sản phẩm mà không bị chững lại — một chế độ hỏng hóc kinh điển trong bột nhẹ.
Cánh khuấy quay là thiết bị áp suất khí quyển đến áp suất thấp. Các mô hình tiêu chuẩn phù hợp với nhiệt độ quy trình từ khoảng −20 °C đến +80 °C; với trục kéo dài chịu nhiệt, điện tử nằm cách xa mặt bích và định mức tăng lên khoảng 200 °C. Kết nối quy trình thường là ren (G1½ hoặc G2) hoặc mặt bích, và khả năng áp suất thường bị giới hạn ở khoảng 0,3 MPa vì phớt trục phải vừa quay vừa làm kín bồn chứa.
Cánh khuấy có các bộ phận chuyển động: động cơ bánh răng, trục, ổ trục và phớt quay. Trong môi trường mài mòn như xi măng hoặc cát, ổ trục và cánh khuấy bị mòn; trong chất rắn dính, sự tích tụ có thể kẹt cánh khuấy ngay cả khi bồn chứa trống, gây ra cảnh báo mức cao sai. Thời gian phản hồi theo thứ tự vài giây vì cánh khuấy phải giảm tốc và mô-men xoắn phải tích lũy. Và cánh khuấy quay thường không phù hợp cho chất lỏng — chuyển động quay của cánh khuấy gặp lực cản trong bất kỳ chất lỏng nào và động cơ không chững lại đáng tin cậy tại bề mặt phân cách chất lỏng.
Công tắc mức thanh rung — được chế tạo như một âm thoa với hai ngạnh, hoặc như một thanh đơn cho chất rắn thô — là sự thay thế hiện đại cho cánh khuấy trong nhiều chất rắn rời và hầu hết các nhiệm vụ điểm mức chất lỏng.
Một tinh thể áp điện dẫn động thanh hoặc nhánh dao động vào cộng hưởng cơ học. Trong không khí, một nhánh dao động điển hình cộng hưởng ở khoảng 250–330 Hz. Khi môi trường quá trình bao phủ phần tử, khối lượng và độ giảm chấn của nó thay đổi, làm dịch chuyển tần số cộng hưởng một lượng có thể đo được — hầu hết các bộ điện tử kích hoạt khi dịch chuyển chỉ vài hertz so với đường cơ sở không khí — và làm suy giảm biên độ rung. Bộ điều khiển theo dõi sự dịch chuyển tần số đó và chuyển mạch rơ-le trong khoảng 1–2 giây sau khi môi trường chạm tới cảm biến.
Vì việc phát hiện dựa trên môi trường chạm vào phần tử và thay đổi hành vi cộng hưởng của nó — chứ không phải dựa trên mật độ đủ cao để làm dừng động cơ — một thanh rung có thể phát hiện bột nhẹ tới khoảng 20 g/L và, ở thái cực khác, bất kỳ chất lỏng nào bất kể độ dẫn điện hay hằng số điện môi. Đây là điểm khác biệt chính so với cánh khuấy: nhánh dao động không cần sản phẩm "chặn" bất cứ thứ gì; nó chỉ cần sản phẩm tiếp xúc.
Cùng nguyên lý vật lý đó bao phủ hạt, bùn, nhão và bọt. Rung động liên tục có xu hướng loại bỏ vật liệu bám dính, đó là lý do tại sao nhánh dao động phần lớn tự làm sạch; các sản phẩm thực sự dính vẫn có thể cầu nối giữa các nhánh, và thiết kế thanh đơn hoặc công tắc dẫn nạp RF có thể phù hợp hơn ở đó. Đối với chất rắn bụi, mật độ thấp, thanh rung là công tắc mức đáng tin cậy nhất cho bột trong hầu hết các nhà máy.
Nhánh dao động tiêu chuẩn hoạt động từ khoảng −40 °C đến +150 °C; với một đoạn nối dài để giữ điện tử tránh xa nhiệt độ quá trình, các phiên bản nhiệt độ cao đạt tới 250 °C, và nhánh dao động nhỏ gọn được xếp hạng lên tới khoảng 4 MPa (40 bar). Không có bộ phận chuyển động, bảo trì về cơ bản chỉ giới hạn ở việc kiểm tra kết nối và làm sạch các nhánh trong môi trường rất dính. Nhiều công tắc thanh rung và nhánh dao động mang chứng nhận SIL 2, khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho bảo vệ tràn và bảo vệ bơm chạy khô trong các vòng an toàn.
Công tắc mức dẫn nạp RF Công tắc mức dẫn nạp RF là lựa chọn của chuyên gia ở những nơi lớp phủ dính, môi trường dẫn điện, bọt hoặc phát hiện giao diện đánh bại các đầu dò đơn giản hơn.
Dẫn nạp RF là họ hàng gần của RF điện dung, nhưng với một điểm khác biệt quan trọng. Công tắc mức điện dung chỉ đo điện dung giữa đầu dò cảm biến và thành bồn hoặc điểm nối đất tham chiếu. Điều này hoạt động tốt trong môi trường sạch với hằng số điện môi ổn định, nhưng khi chất lỏng dính hoặc bùn phủ lên đầu dò, điện dung của lớp phủ được cộng nối tiếp với điện dung của quá trình và có thể đủ lớn để kích hoạt công tắc sai — sự cố "phủ điện dung" kinh điển. Công tắc RF admittance đo tổng dẫn nạp, tổng vectơ của độ dẫn và độ nạp điện dung, điều này một mình không đủ để khắc phục vấn đề. Giải pháp thực sự là tấm chắn chủ động.
Đầu dò admittance có ba phần: đầu cảm biến, điện cực bảo vệ và cáp. Điện cực bảo vệ được điều khiển bởi bộ khuếch đại có độ lợi đơn vị để giữ ở cùng điện thế với đầu cảm biến. Vì không có sự chênh lệch điện thế giữa phần tử cảm biến và tấm chắn, không có dòng điện chạy qua điện dung giữa chúng — và điện dung của lớp phủ đầu dò, cáp và đường từ tấm chắn xuống đất đều bị loại bỏ khỏi phép đo. Chỉ có sự thay đổi do vật liệu quá trình chạm vào đầu cảm biến mới ảnh hưởng đến đầu ra. Kỹ thuật tấm chắn chủ động (tấm chắn được điều khiển) này là điều mang lại cho RF admittance đặc tính miễn nhiễm với lớp phủ đặc trưng: một lớp phủ ướt, dẫn điện có thể gây kích hoạt sai cho công tắc điện dung nhưng công tắc admittance vẫn đo chính xác.
Công tắc mức RF admittance hoạt động trên chất lỏng, bùn, bọt, lớp phân cách và chất rắn có sự tương phản điện môi với không khí — xuống đến hằng số điện môi khoảng 1,5–2 với cài đặt κ thấp, bao phủ bột nhẹ và nhiều hydrocarbon — và nó xử lý cả môi trường dẫn điện và không dẫn điện, làm cho nó trở thành loại có ứng dụng rộng rãi nhất trong ba loại. Phát hiện điểm lặp lại khoảng ±5–10 mm tùy thuộc vào hình dạng đầu dò và cách lắp đặt, với thời gian đáp ứng khoảng một giây. Với điện tử trong vỏ từ xa, nhiệt độ quá trình lên đến 200–260 °C là điển hình, và áp suất lên đến khoảng 10 MPa (100 bar) có thể đạt được với kết nối mặt bích hoặc ren.
Sự đánh đổi: thiết bị có chi phí cao hơn cánh khuấy hoặc thanh rung, đầu dò phải được chọn theo hình dạng bồn và hằng số điện môi của môi trường, và việc vệ sinh định kỳ vẫn có thể cần thiết khi môi trường tạo thành cặn cứng, cách điện. Không có bộ phận chuyển động, vì vậy sau khi đầu dò được chọn đúng, bảo trì là tối thiểu.
| Tính năng | Công tắc mức cánh khuấy quay | Công tắc mức thanh rung | Công tắc mức RF admittance |
|---|---|---|---|
| Nguyên lý hoạt động | Cánh khuấy dẫn động bằng động cơ bị vật liệu làm dừng; mô-men xoắn kích hoạt vi công tắc | Thanh/ngã ba cộng hưởng (~250–330 Hz) bị môi trường làm giảm dao động; sự thay đổi tần số kích hoạt rơ-le | Đầu dò admittance tấm chắn chủ động; độ dẫn + điện dung với lớp phủ được loại bỏ |
| Môi trường điển hình | Bột; hạt; viên; chất rắn rời | Bột từ ~20 g/L; hạt; bùn; và về cơ bản tất cả chất lỏng | Chất lỏng; bùn; bọt; lớp phân cách; và chất rắn có tương phản điện môi |
| Giới hạn mật độ / điện môi | ~100 g/L tiêu chuẩn; ~30–50 g/L với cánh khuấy vật liệu nhẹ | ~20 g/L trong bột; không giới hạn trong chất lỏng | Xuống đến ~1, 5–2 εr; hỗ trợ môi trường dẫn điện |
| Độ chính xác / thời gian phản hồi | Bật/tắt tại vị trí cánh khuấy; ~1–5 s | Lặp lại đến vài mm; ~1–2 s | Lặp lại đến ~±5–10 mm; ~1 s |
| Áp suất / nhiệt độ | ~0.3 MPa; −20 đến +200 °C với phần nối dài | Lên đến ~4 MPa; −40 đến +250 °C với phần nối dài | Lên đến ~10 MPa; −40 đến +260 °C với phần nối dài |
| Khả năng chống bám dính | Kém — bám dính có thể làm kẹt cánh khuấy | Tốt — rung động tự làm sạch | Xuất sắc — lá chắn chủ động triệt tiêu điện dung bám dính |
| Bộ phận chuyển động / bảo trì | Động cơ bánh răng; ổ trục; phớt trục; kiểm tra định kỳ | Không có; làm sạch thanh rung nếu dính | Không có; thỉnh thoảng làm sạch đầu dò trong môi trường tạo cặn |
| Mức giá điển hình | Thấp nhất | Thấp–trung bình | Trung bình–cao nhất |
Nếu ứng dụng của bạn là chất rắn khô — xi măng, bột mì, viên nhựa, tro bay, thức ăn chăn nuôi hoặc đường — lựa chọn thu hẹp giữa cánh khuấy và thanh rung. Đối với sản phẩm thô, nặng, mài mòn mà chi phí quan trọng và thời gian phản hồi vài giây có thể chấp nhận được, công tắc mức kiểu cánh khuấy quay vẫn là lựa chọn đáng tin cậy rẻ nhất. Đối với bột nhẹ dưới khoảng 100 g/L, hoặc nơi khó tiếp cận bảo trì, công tắc mức kiểu thanh rung là lựa chọn bền bỉ hơn vì không có gì phải dừng và không có bộ phận chuyển động. Logic tương tự áp dụng cho các ứng dụng silo và bột, nơi công tắc dạng nĩa và cánh khuấy là hai giải pháp mức cao và thấp đã được kiểm chứng.
Đối với chất lỏng sạch hoặc ít nhiễm bẩn, công tắc thanh rung (nĩa rung) là lựa chọn mặc định: nó hoạt động trong mọi chất lỏng bất kể độ dẫn điện, không bị ảnh hưởng bởi bọt và rung động bồn chứa, đồng thời nhỏ gọn và rẻ. Đối với bùn, sản phẩm nhớt hoặc chất lỏng dẫn điện phủ lên đầu dò, công tắc tổng trở RF với lá chắn chủ động là giải pháp đáng tin cậy — nó giữ đọc đúng nơi công tắc điện dung sẽ báo sai. Cánh khuấy quay thực tế bị loại khỏi ứng dụng chất lỏng, vì vậy công tắc mức cho chất lỏng thường là nĩa rung hoặc đầu dò tổng trở.
Cả thiết kế cánh khuấy và dạng nĩa đều có thể được cung cấp như công tắc mức nhiệt độ cao cho nhiệt độ quá trình trên 150 °C, sử dụng các đoạn nối dài giúp giữ bộ điện tử ở xa và đẩy chỉ số lên 200–260 °C. Đối với khu vực nguy hiểm, hãy chỉ định công tắc mức chống nổ với chứng nhận chống cháy nổ (Ex d) hoặc an toàn nội tại (Ex ia) phù hợp với vùng bụi hoặc khí; WELK cung cấp công tắc nĩa rung chống nổ được chứng nhận cho môi trường bụi Zone 20/21 và khí Zone 1/2.
Bột mì là trường hợp ranh giới. Cánh khuấy tiêu chuẩn cần khoảng 100 g/L mật độ để dừng đáng tin cậy, và bột mì thường khoảng 40–60 g/L, vì vậy cánh khuấy tiêu chuẩn có thể quay xuyên qua mà không kích hoạt. Với cánh khuấy vật liệu nhẹ, việc phát hiện có thể giảm xuống khoảng 30–50 g/L, nhưng biên độ mỏng. Hầu hết các kỹ sư thích công tắc thanh rung cho bột mì và các loại bụi tương tự vì nó phát hiện xuống ~20 g/L không có bộ phận chuyển động và không có rủi ro cánh khuấy quay xuyên qua sản phẩm.
Có — đó là một trong những điểm mạnh của nó. Vì việc phát hiện dựa trên sự thay đổi tần số cộng hưởng thay vì mật độ hoặc độ dẫn điện, cùng một họ nĩa hoạt động trong nước, dầu, dung môi và môi trường dẫn điện. Nó cũng phù hợp cho bùn và bột nhão, mặc dù vật liệu rất nhớt hoặc kết dính có thể tải các nhánh nĩa. Đối với chất lỏng sạch, nĩa rung nhỏ gọn là lựa chọn phổ biến nhất; đối với bùn dễ bám, công tắc tổng dẫn RF thường là lựa chọn an toàn hơn.
Tổng dẫn RF đo phản ứng điện tổng thể của đầu dò — tổ hợp vector của độ dẫn và điện nạp dung kháng — thay vì chỉ điện dung. Phần quan trọng là đầu dò tổng dẫn sử dụng lá chắn hoạt động: điện cực bảo vệ giữ ở cùng điện thế với đầu cảm biến, loại bỏ điện dung của cáp và bất kỳ lớp phủ nào trên đầu dò. Công tắc điện dung thấy đầu dò bị phủ như thay đổi mức; công tắc tổng dẫn thì không. Đó là lý do tại sao tổng dẫn được chỉ định khi môi trường dính, dẫn điện hoặc tạo bọt có thể gây kích hoạt sai công tắc điện dung.
Đối với xi măng, hai lựa chọn đã được chứng minh là thanh rung cho mức thấp — nơi sản phẩm bụi, nhẹ và nhiều hạt mịn — và cánh khuấy quay cho mức cao ở phần thô, mặc dù nĩa ngày càng được sử dụng ở cả hai điểm. Khả năng phát hiện dưới 100 g/L và rũ bụi bằng rung động của thanh rung làm cho nó trở thành cảm biến mức thấp đáng tin cậy hơn; cánh khuấy vẫn hiệu quả về chi phí cho mức cao. Xem hướng dẫn chi tiết của chúng tôi về đo mức silo cho bột và xi măng để xem ghi chú ứng dụng và ví dụ lắp đặt.
Tối thiểu, nhưng không giống nhau. Cánh khuấy quay có các bộ phận chuyển động — động cơ, ổ trục và vòng đệm quay — vì vậy cần kiểm tra định kỳ, xác minh mô-men xoắn và trong môi trường mài mòn, cần thay cánh khuấy và ổ trục. Thanh rung và công tắc tổng trở RF không có bộ phận chuyển động; bảo trì chỉ giới hạn ở việc giữ chặt kết nối quy trình và làm sạch bộ phận cảm biến trong môi trường dính, và các nhánh rung phần lớn tự làm sạch. Cả ba loại đều được hưởng lợi từ việc kiểm tra định kỳ hệ thống dây rơ-le và chức năng khi được sử dụng trong các nhiệm vụ an toàn được xếp hạng SIL.
Nhận báo giá cho ứng dụng của bạn. Không chắc chắn công tắc mức điểm nào phù hợp với môi trường của bạn? Gửi cho kỹ sư của chúng tôi mật độ vật liệu hoặc hằng số điện môi, kích thước hạt, nhiệt độ và áp suất quy trình, và kích thước bồn chứa. Họ sẽ đề xuất công tắc cánh khuấy quay, thanh rung hoặc tổng trở RF phù hợp — với kết nối quy trình và xếp hạng khu vực nguy hiểm chính xác — và cung cấp báo giá kèm thời gian giao hàng. Liên hệ với nhóm WELK tại level-meters.com để được trả lời nhanh chóng, không ràng buộc.
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 giờ.
