Датчики уровня сыпучих материалов — это специализированные устройства для контроля наличия, предельных значений или непрерывного измерения объема сыпучих продуктов в резервуарах, силосах, бункерах и технологических ёмкостях. Они являются ключевым элементом автоматизации, предотвращая переполнение, опустошение, обеспечивая учет сырья и защиту оборудования. В отличие от датчиков для жидкостей, они адаптированы к специфическим свойствам сыпучих сред: пыльности, абразивности, налипанию, образованию сводов.
Современный рынок предлагает множество решений — от простых и надежных вибрационных сигнализаторов до высокоточных радарных уровнемеров. Выбор оптимального типа, такого как проверенные модели от ведущих производителей, гарантирует надежность и эффективность вашего производства.
Принцип работы датчиков уровня сыпучих материалов
Принцип действия кардинально различается в зависимости от типа датчика. Все устройства можно разделить на две группы: сигнализаторы предельного уровня (точечный контроль) и датчики непрерывного уровня (измерение по всей высоте).
- Вибрационные сигнализаторы: В основе лежит принцип изменения резонансной частоты. Чувствительный элемент (вилка или стержень) приводится в колебание пьезоэлектрическим преобразователем. При погружении в сыпучую среду колебания затухают или меняют частоту, что вызывает срабатывание реле и подачу сигнала.
- Ротационные (лопастные) датчики: Электродвигатель вращает лопасть. Когда сыпучий материал достигает уровня установки и блокирует лопасть, срабатывает механизм, который отключает двигатель и переключает выходной контакт.
- Радарные уровнемеры непрерывного действия (например, бесконтактный PiloTREK): Антенна прибора излучает электромагнитные волны высокой частоты, которые отражаются от поверхности материала. Микропроцессор вычисляет расстояние до материала на основе времени прохождения сигнала, преобразуя его в значение уровня. Идеальны для сильной запыленности.
- Микроволновые (волноводные) уровнемеры (например, MicroTREK): Прибор излучает низкоэнергетические микроволновые импульсы по проводящему зонду (волноводу). При достижении поверхности материала импульс отражается, и датчик фиксирует изменение волнового сопротивления. Высокая точность, не зависит от пыли, давления, температуры.
- Ультразвуковые уровнемеры: Датчик излучает ультразвуковой импульс, который отражается от поверхности среды. Уровень рассчитывается по времени возврата эха. Подходят для условий умеренной запыленности и при отсутствии сильных воздушных потоков.
- Ёмкостные сигнализаторы (например, NIVOCAP CK): работают на основе изменения электрической ёмкости конденсатора, образованного измерительным и опорным зондами, а также проводящей стенкой резервуара. При заполнении ёмкости сыпучим материалом он выступает в роли диэлектрика между электродами, что приводит к изменению ёмкости..
Особенности датчиков уровня сыпучих материалов
- Адаптация к среде: Конструкции рассчитаны на высокую запыленность, абразивный износ и механические нагрузки.
- Борьба с налипанием: Для склонных к налипанию материалов используются специальные исполнения (например, вибрационные датчики с функцией самоочистки).
- Защита от сводообразования: В зоне установки датчиков часто предусматривают анти-сводные элементы или особую геометрию монтажного узла.
- Взрывозащита: Многие модели имеют исполнение для работы во взрывоопасных зонах (Ex-исполнение), что критически важно для мукомольных, комбикормовых, химических производств.
Преимущества и недостатки датчиков уровня сыпучих материалов
Преимущества:
- Повышение безопасности: Автоматическое предотвращение переполнения силосов и аварийных ситуаций.
- Защита оборудования: Своевременное отключение конвейеров и питателей при достижении предельных уровней, защита от «сухого хода».
- Автоматизация процессов: Позволяют создавать полностью автоматизированные технологические линии.
- Точный учет: Обеспечивают контроль запасов сырья на складах и в производственных бункерах.
- Надежность: Современные датчики рассчитаны на длительную работу в тяжелых промышленных условиях.
Недостатки (зависят от типа):
- Требование к монтажу: Для корректной работы критически важно правильное место установки с учетом зон застоя и характера потока материала.
- Влияние свойств материала: На точность могут влиять диэлектрическая проницаемость (у радаров), плотность, дисперсность, влажность.
- Необходимость обслуживания: В условиях сильной запыленности или налипания некоторые датчики требуют периодической очистки.
- Стоимость: Высокоточные датчики непрерывного уровня (радарные, лазерные) имеют высокую цену.
Область применения датчиков уровня сыпучих материалов
Датчики уровня сыпучих материалов применяются в следующих отраслях:
- Пищевая промышленность: Контроль уровня зерна, муки, сахара, сухого молока, комбикормов на элеваторах, мельницах, фабриках.
- Химическая и нефтехимическая промышленность: Мониторинг полимерных гранул, минеральных удобрений, порошковых реагентов.
- Строительная индустрия: Учет и контроль цемента, песка, гипса, щебня в силосах бетонных заводов и ЦБЗ.
- Энергетика: Контроль уровня угля, топливных пеллет, золы на ТЭЦ и котельных.
- Металлургия: Управление запасами рудного концентрата, извести, кокса, формовочной земли.
- Деревообработка: Сигнализация уровня щепы, опилок, пеллет.
Назначение датчиков уровня сыпучих материалов
Основное назначение — обеспечение бесперебойного и безопасного технологического процесса:
- Сигнализация предельных уровней (максимум/минимум) в бункерах и силосах.
- Непрерывный мониторинг объема сырья для складского учета и планирования.
- Автоматическое управление конвейерами, шнеками, задвижками, дробилками.
- Защита от аварий: предотвращение переполнения, заторов, работы оборудования без материала.
- Контроль технологических параметров в дозировании и смешивании.
Схема подключения датчиков уровня сыпучих материалов
Схема подключения зависит от типа выходного сигнала:
- Для сигнализаторов (вибрационных, ротационных, емкостных): Как правило, имеют релейный выход («сухой контакт») или транзисторный ключ (PNP/NPN). Они подключаются непосредственно к цепям управления питателями, конвейерами или к входам программируемого логического контроллера (ПЛК).
- Для датчиков непрерывного уровня (радарных, ультразвуковых): Имеют аналоговый выход (токовый сигнал 4-20 мА) или цифровой интерфейс (HART, Profibus, Modbus). Они подключаются к системам АСУ ТП, контроллерам или вторичным приборам для отображения и регистрации уровня.
Типы и виды датчиков уровня сыпучих материалов
По принципу действия:
- Механические: Ротационные (лопастные).
- Вибрационные: Вилочные и стержневые.
- Ёмкостные.
- Радарные (микроволновые).
- Ультразвуковые.
По типу измерения:
- Сигнализаторы предельного уровня (точечные).
- Датчики непрерывного уровня.
По условиям эксплуатации:
- Общепромышленные.
- Взрывозащищенные (искробезопасные, взрывонепроницаемые).
- Стойкие к абразиву и налипанию.
Строение датчиков уровня сыпучих материалов
Конструкция варьируется, но общие элементы для сигнализаторов (например, вибрационных):
- Корпус/Крышка — из металла или пластика, обеспечивает защиту электроники и степень защиты IP.
- Чувствительный элемент — вибрирующая вилка или стержень, непосредственно контактирующий со средой.
- Пьезоэлектрический или электромагнитный возбудитель колебаний — генерирует вибрацию.
- Электронная плата анализа — обрабатывает изменение амплитуды/частоты и управляет выходным реле.
- Кабельный ввод или клеммная колодка — для подключения питания и передачи сигнала.
- Резьба или фланец — для монтажа на резервуар.
Когда применяются датчики уровня сыпучих материалов
Датчики уровня сыпучих материалов выбирают, когда:
- Необходима автоматизация погрузки/разгрузки силосов.
- Требуется защита дорогостоящего технологического оборудования от повреждений из-за нештатных уровней.
- Важен точный учет сырья для логистики и финансового планирования.
- Производственный процесс связан с взрывоопасными пылевыми средами.
- Технология требует строгого соблюдения рецептур смешивания, зависящих от уровня компонентов в бункерах.
- Объект удален и требует минимального обслуживания.
ООО “АНКОРН” — эксклюзивный дистрибьютор завода «NIVELCO» в России.
Уже более 10 лет поставляем контрольно-измерительные приборы ведущим промышленным предприятиям страны: «ЕвроХим», «Мираторг», «Русал», «Технониколь», «Henkel», «Bonolit» и др.
Наша техника — это гарант точности, безопасности и стабильности технологических процессов.
Если нужно найти решение под особенности вашей среды — инженеры АНКОРН всегда на связи: ☎️ 8 800 333-43-14 или ✉️ info@ankorn.ru
Реклама. ООО «Анкорн», ИНН 2631036482. ERID: 2VtzqvPNyKY