Архив / 1996 / №2 / 

Приборы автоматического управления уровнем жидкости в емкостях

Одной из распространенных задач обеспечения непрерывной работы различных технологических циклов является задача поддержания уровня жидкости. В настоящее время разработано и изготавливается; большое количество самых разно-образных приборов указания и поддержания уровня жидкости. По типу первичных преобразователей они делятся на механические, гидростатические, акустические, радиоактивные, кондуктометрические и т.д. Как правило, область применения и технические характеристики этих приборов (точность, надежность, простота в обслуживании) определяются применяемым типом датчика. В статье проведена оценка эксплуатационных качеств приборов с кондуктометрическими датчиками, то есть датчиками, основанными на явлении электропроводности жидкости. Преимуществом таких приборов является простота и надежность в эксплуатации, возможность быстрого приспособлнения к количественным изменениям в процессе эксплуатации.

Практически прибором подобного типа можно управлять уровнем жидкости, имеющей проводимость,  лежащую в пределах проводимости дистилированной воды и расплавленного металла. Точность  поддержания уровня жидкости при использо-вании этих приборов не хуже 1 миллиметра, что в большинстве случаев является вполне приемлемой.  Сама же величина уровня может быть выбрана установкой датчика,  либо механическим удалением части электрода. При использовании датчиков специального изготовления  возможно управление уровнем жидкости в герметичных резервуарах с давлением отличным от атмосферного.

Приборы работают как в крупных технологических автономных системах водоснабжения (насосные станции, автономные системы отопления), так и в небольших фермерских и садоводческих хозяйствах, на приусадебных участках, при эксплуатации жилых помещений в условиях близкого расположения грунтовых  вод, в пищевой промышленности (молокозаводы и пивзаводы). Есть примеры работы подобных приборов  в хлебопекарнях при замесе теста и керамическом производстве при подготовке глиняной массы.

В настоящее время фирма «ОВЕН» выпускает три модели приборов с кондуктометрическими датчиками   для поддержания уровня любой жидкости в герметичных и открытых емкостях. Это САУ-М2, САУ-МЗ и САУ-М4. Модели МЗ и М4 являются модификациями базовой модели, и они предоставляют пользователю дополнительные возможности, с которыми можно познакомиться ниже. Эти приборы, совместно с  одним или двумя датчиками и электрическим насосом, который во многих случаях может быть заменен электрически управляемым клапаном, образуют системы автоматического поддержания уровня в емкостях  или контроля уровня в скважинах. Такая система автоматического регулирования предназначены для наполнении и поддержании уровня жидкости в накопительной емкости, либо может быть применена для осушения подвальных помещений, скважин и т. п. При этом производится защиты насоса при отсутствии  жидкости в скважине.

Встроенное в прибор реле может напрямую управлять насосами типа «Малыш» и «Родничок» или  работать в цепи управлентия магнитных пускателей для включения электродвигателей насосов любой мощности.

Экономический эффект от применения САУ достигается за счет снижения расхода электроэнергии и   потребления воды ( оптимизация работы насосных агрегатов), уменьшения затрат времени обслуживающего персонала на управление системой водоснабжения, увеличения сроков эксплуатации зданий  вследствии своевременного осушения подвальных помещений, увеличения сроков эксплуатации  элекрических насосов.

Работа системы автоматического регулирования уровнем жидкости с применением прибора САУ-М2 может быть пояснена с помощью рисунка. Назначение индикаторов и ручки управления на передней   панели прибора следующее: индикатор «Сеть» сигнализирует о подаче питающего напряжения на прибор; индикатор «Насос» сигнализирует о том, что на насос (или магнитный пускатель при работе с мощным   насосом) подано напряжение питания; индикатор «Блокировка» сигнализирует о том, что уровень жидкости  в расходном баке или скважине находится ниже конца третьего электрода. В этом состоянии работа насоса блокируется до тех пор, пока уровень жидкости не поднимется до конца четвертого электрода. При   достижении жидкостью уровня этого электрода прибор снимает блокировку с насоса. При этом гаснет  светодиод «Блокировка» и, при необходимости, включает насос.

Регулятор на передней панели «Качество воды» служит для подстройки прибора на электропроводность перекачиваемой жидкости.

Задачу, которую решает эта система - поддержание уровня жидкости в верхнем накопительном баке. Нижний бак является расходным или это может скважина, из которой с помощью насоса перекачивается жидкость в накопитепьный бак. Если уровень жидкости в накопительном баке в результате ее расхода опустится ниже первого электрода, то возникшее сопротивление между нулевым и первым электродом  воспримется прибором, и будет выработан сигнал на включение насоса. При этом загорается светодиод  «Насос». Насос будет перекачивать жидкость в верхний бак до момента касания поверхностью жидкости второго электрода. Возникшая в момент касания проводимость между нулевым и вторым электродами   воспримется прибором, и он выработает сигнал на отключение насоса. Насос выключится, и светодиод   «Насос» погаснет.

Второй датчик (датчик в расходном баке) предназначен для определения наличия жидкости в нем. При отсутствии  жидкости прибор блокирует работу насоса, предотвращая  холостую работу  насоса, которая может привести к его неисправности. При этом загорается индикатор «Блокировка».

Прибор САУ-М2 позволяет создать систему, работающую только на автоматическую откачку жидкости. В этом случае к прибору подключается только второй  датчик -  датчик скважины.  В подобной  системе при превышении  уровня  жидкости  четвертого  электрода, прибор  включает насос  на ее  откачку, которая производится до осушения третьего электрода.

Таблица проводимости различных жидкостей

Диапазон

Сопротивление «сухого» датчика уровня

Сопротивление датчика уровня, погруженного в жидкость

Пример жидкостей

1
2
3
4

> 5 кОм
> 50 кОм
> 500 кОм 
> 5000 кОм 

< 0,5 кОм 
0,5...5 кОм
5...50 кОм
50...500 кОм

щелочи, расплавленные металлы
вода загрязненная пищевые продукты,  молоко
вода обычная
вода, химически чистая

Прибор САУ-МЗ обладает рядом  усовершенствований, которые  облегчают работу  с ним,  особенно в период  отладки  системы.  Это наличие  режима дистанционного  управления насосом,  который позволяет использовать  прибор  как  ручной  пульт  управления.  В  этом  режиме  может быть  произведен полный контроль всех блоков системы управления уровнем  жидкости. САУ-МЗ  имеет схему  защитного отключения, которая снимает напряжение питания с двигателя насоса  при прикосновении  к токоведущим  проводам или нарушении  изоляции  (схема  защиты  человека  от   поражения  электрическим   током).  Корректировка электропроводности  жидкости  в  приборах  САУ-МЗ  и САУ-М4  производится перестановкой  перемычки на плате прибора в соответствии с прилагаемой таблицей проводимости различных жидкостей.

САУ-М2 и САУ-МЗ должны  использоваться либо  с трехэлектродными  датчиками уровня  для открытых емкостей,  либо  с  датчиками  типа  ДС  при  работе  с  герметичными  металлическими  баками. Каждый трехэлектродный датчик в этом случае должен быть заменен  двумя датчиками  типа ДС,  используя корпус бака как общий электрод.

САУ-М4  отличается  от  предыдущих  моделей прежде  всего наличием  трехуровневой светодиодной индикацией  степени  наполнения  бака  и  дополнительным  переключающим  реле,  которое  пользователь может  использовать  как  сигнализатор  наполненности бака.  Для этой  модели прибора  необходим один четырехэлектродный  датчик  при  работе  в открытом  резервуаре  или  три  датчика  ДС при  работе с герметичным сосудом. САУ-М4  контролирует только  наполнение бака,  и не  может быть  использован для системы откачки жидкости.

При  применении  приборов  САУ  необходимо помнить,  что эти  приборы нельзя  использовать для управления уровнем горючих жидкостей.