Cảm biến đo mức nước thải | Axit – Hóa chất giá rẻ | Hàng Có sẵn

Cảm biến báo mức nước

Cảm biến đo mức là gì 

Cảm biến đo mức là thiết bị sử dụng để kiểm tra mức chất lỏng hoặc chất rắn trong bồn, bể nhằm đảm bảo lượng lưu chất chứa trong đó đáp ứng đủ cho dây chuyền sản xuất. Mặt khác; tránh cho việc các lưu chất trong bồn chứa; bể chứa cạn hoặc gần tràn ảnh hưởng đến tuổi thọ các thiết bị xung quanh và không đủ cấp cho dây chuyền vận hành

Các loại cảm biến báo mức nước thường có 2 loại đo mức chất lỏng như nước, nước thải; nước cất không dẫn điện, nước biển; các loại xăng dầu; chất kết dính, sơn…. Và một loại nữa là đo mức chất rắn như xi măng dạng tro bay, bột sữa; cám, gạo, các loại hạt nhựa…..

Việc giám sát mức chất lỏng hiện nay thực tế vô cùng đơn giản hơn ngày xưa. Đa phần các hệ thống cũ giám sát nước bằng phao; bằng que đo mực nước dạng thước cây rất khó khăn và độ chính xác không cao

Còn bây giờ; công nghệ hiện đại phát sinh ra nhiều thiết bị đo mực nước chạy theo quy trình tự động hóa. Một người có thể giám sát và điều khiển cả một hệ thống nhà máy nhỏ. Điều này giúp tiết kiệm thời gian – Chi phí – Tiền bạc. Đặc biệt độ chính xác tuyệt đối do các thiết bị mang lại là đều quan trọng nhất

Dưới đây là một vài phương pháp đo mức các loại chất lỏng thông dụng trong nhà máy bạn nên biết

Phao báo mức nước

Việc sử dụng phao cảm biến báo mức nước là một trong các loại cảm biến đo mức nước sử dụng theo phương pháp lâu đời rất được coi trọng trong những thập niên 1990 – 2000 với 2 phương pháp đo chính:

• Phao báo tràn báo đầy dạng ON – OFF
• Phao mực nước dạng tuyến tính

Đối với phao đo mực nước dạng on-off hay còn gọi là phao thường đóng thường mở. Chiều dài dây kết nối với phao phụ thuộc vào chiều dài bể hoặc bồn chất lỏng

Nước cạn khi phao nằm dưới đáy ở dạng ON bơm nước vào và phao dâng cao hết mức sẽ ở mức OFF lúc này bơm sẽ ngưng không cho chất lỏng đi vào

Thứ 2 là phao nước điện tử. Dòng này có thiết kế bao gồm 1 thanh inox và thiết kế 1 phao đo mức nước dạng inox trượt trên thanh này.

Phao nước điện tử hoạt động theo nguyên lý tạo ra sự thay đổi giá trị điện trở trên thanh inox. Vì trong thiết kế thanh inox có nam châm cho nên khi phao inox chạy lên xuống vô tình làm thay đổi giá trị điện trở của nam châm trong đó nếu chúng ta biết kết hợp thêm bộ chuyển đổi điện trở nam châm sang dòng analog 4-20mA thì nó sẽ trở thành phao đo mực nước dạng tuyến tính output 4-20mA

Lúc này; nước ở tại vị trí thấp nhất sẽ tương ứng với 4mA và ở mức cao nhất phao inox chạy lên điểm max cho ra dòng 20mA

Ưu điểm của cảm biến đo mức nước dạng phao

• Phù hợp với hầu hết các loại chất lỏng hiện nay
• Phao đo mức nước giá rẻ
• Hàng luôn có sẵn dễ thay thế lắp đặt
• Có thể tự chế phao một cách dễ dàng

Nhược điểm của phao báo mức chất lỏng

• Tuổi thọ không cao
• Tốc độ báo tín hiệu về chậm
• Thường hay bị kẹt dễ đến độ chính xác không cao
• Không sử dụng được trong môi trường có chất lỏng kết dính như xi măng lỏng, bê tông lỏng, nhựa, bùn…

Công tắc mực nước 3 que 

Hay còn gọi phao đo mực nước dạng 3 que hoặc 5 que ( 3 tiếp điểm hoặc 5 tiếp điểm). Trong đó; 2 tiếp điểm sử dụng nhằm mục đích báo đầy báo cạn mức chất lỏng. Tiếp điểm còn lại sử dụng để nố đất.

Đồng thời 3 que điện cực này sẽ đấu dây về bộ điều khiển mức nước 3 điện cực để điều khiển trực tiếp bơm khi nước đầy hoặc cạn

Đối với bồn bê tông thì que đo mức còn lại phải dài chạm đáy bể. Còn đối với bồn inox thì que đo này chỉ cần chạm gắn phần ren vừa khớp thành bồn phía trên là được

Ưu điểm của công tắc mực nước 3 que

• Công tắc mực nước 3 que giá rẻ
• Độ chính xác cao
• Độ nhạy nhanh có thể điều chỉnh thời gian điều khiển bơm
• Lắp đặt đơn giản
• Chịu áp suất tốt
• Khả năng chịu nhiệt max 130 oC
• Tín hiệu relay output ra có thể điều khiển trực tiếp bơn không cần thông qua relay kiếng

Nhược điểm của công tắc mực nước 3 que

• Chỉ đo được nước và Ure lỏng thì thiết kế inox 303
• Không đo được chất lỏng không có tính dẫn điện
• Phạm vi đo chỉ nằm trong khoảng 2 mét vì quá trình vận chuyển không cho phép nhập thiết bị có chiều dài quá tải
• Bắt buộc phải kèm theo bộ điều khiển mức nước 3 điện cực

Cảm biến báo mức nước dạng điện dung

Lưu ý điện dung hoàn toàn khác với điện cực về độ chính xác và thời gian truyền tải tín hiệu về. Hiện nay; cảm biến đo mức dạng điện dung được sử dụng khá phổ biến trong nhà máy. Nó có thể đo được tất cả các chất lỏng ở nhiều vị trí rộng hẹp khác nhau

Ưu điểm của cảm biến mực nước điện dung

• Cảm biến điện dung đo được nước, nước thải; xăng dầu,  axit, hóa chất; đo mực nước lò hơi nóng, chất rắn….
• Chịu ăn mòn cao – Chịu nhiệt độ áp suất cao
• Có tích hợp tiêu chuẩn trong cháy nổ cho xăng dầu và khí gas, co2…
• Tín hiệu output đa dạng: PNP, NPN, 4-20mA, 0-10V, Modbus rs485 ,…
• Phạm vi đo lên tới 40 mét không phụ thuộc vào vận chuyển
• Tuổi thọ rất cao
• Tốc độ phát tín hiệu nhanh và độ chính xác tầm 0.5….1%

Nhược điểm cảm biến mực nước điện dung

• Tất nhiên rất nhiều trường hợp 1% sai số là rất cao vì vậy cần các thiết bị có độ chính xác chuẩn hơn
• Đối với phao thì không cần cấp nguồn. Tuy nhiên; đo mức nước kiểu điện dung phải tạo nguồn nuôi cho nó thông thường nguồn 24V
• Giá thành khá cao do trọng lượng và chiều dài lớn
• Không dùng được trong môi trường lỏng dạng xi măng, bê tông

Cảm biến đo mức nước dạng áp suất

Hay còn gọi cảm biến đo mức nước thủy tĩnh. Là thiết bị dựa trên mức áp suất của chất lỏng để báo độ cao mức nước. Dòng cảm biến dựa trên nguyên lý áp suất nước này được thả chìm phía dưới

Thiết bị thường sử dụng đo mức nước trong bể, nước giếng để tránh nước cạn bơm vẫn chạy dẫn đến cháy bơm hoặc giám sát các đập thủy điện hoặc đo mực nước sông nhằm mục đích quan sát theo dõi các đập thủy điện hoặc các con sông trong mua bão lũ để khi trường hợp nước dâng lên cao để có các biện pháp thoát nước hiệu quả tránh vấn đề lũ lụt do thiên tai gây ra

Nhược điểm của cảm biến đo mức dạng that chìm này chính là đo các chất lỏng vẩn đục lâu dài sẽ bám vào cảm biến dẫn đến đo không được. Bắt buộc phải đem lên vệ sinh lại

Cảm biến siêu âm đo mức nước (Ultrasonic sensor)

Phương pháp đo mức nước siêu âm được xem là một trong những phương pháp giám sát chất lỏng có độ chính xác cao ứng dụng rộng rãi trong dây chuyền sản xuất

Ứng dụng cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm dùng để giám sát chất lỏng chất rắn bằng phương pháp bắn sóng. Tuy đo mức liệu nhưng hoàn toàn không tiếp xúc với lưu chất bên trong bồn, bể

Phương pháp đo mức nước siêu âm được sử dụng giám sát chất lỏng trong nhà máy như: bể nước thải, bồn axit – Hóa chất; giám sát các bể chứa nước thiết kế âm dưới đất để cấp nước cho các hộ dân hoặc khu công nghiệp…

Các loại cảm biên siêu âm

Hiện nay; siêu âm được thiết kế chi làm nhiều loại nhằm phù hợp với các môi trường đo và yêu cầu của các chủ đầu tư trong hệ thông giám sát mức chất lỏng

Xét về tính chính xác và mức so sánh trong giám sát:

• Cảm biến siêu âm có màn hình hiển thị
• Cảm biến siêu âm không hiển thị

Xét về vấn đề đo mức chất lỏng:

• Cảm biến siêu âm đo mức liên tục tín hiệu ra 4-20ma 0-10v 0-5v hoặc modbus rtu
• Cảm biến siêu âm báo tràn báo cạn mức chất lỏng thông qua tín hiêu điều khiển NPN, PNP

Cấu tạo cảm biến siêu âm

Cảm biến sóng âm có cấu tạo khá đơn giản. Đối với các dòng siêu âm không hiển thị được tích hợp bằng loại nhựa PP+HDPE ở phần thân giúp chống chịu được môi trường nhiệt độ; ăn mòn. 

Đối với dòng siêu âm có hiển thị sẽ thích hợp thêm màn hình hiển thị mức nước ở phía trên cảm biến

Phía dưới là đầu dò nơi phát sóng âm

Phần trên đầu cảm biến là các vi mạch chuyển đổi khoảng cách mực nước theo 2 cực âm dương đi ra các dòng analog 4-20mA 0-10V hoặc modbus rtu

Từ phần phát sóng lên vi mạch có 2 dây nối phía trong được bảo vệ bởi một lớp nhựa dẻo vậy quanh

Nguyên lý cảm biến siêu âm

Ví dụ đơn giản để bạn đọc dễ hình dung về nguyên lý đo khoảng cách chất lỏng của dòng siêu âm

Bài toán đặt ra: Cần một thiết bị đo mức nước trong một bể xử lý nước thải có chiều cao tầm 4,5 mét và khác hàng muốn đưa thằng tín hiệu từ cảm biến về plc lập trình để giám sát

Vì dòng siêu âm thường mặc định phạm vi bắn sóng như 1 mét, 2 mét, 6 mét; 10 mét và max 20 mét. Tuy nhiên; chúng ta lại được calip trên thiết bị đo.

Chính vì vậy trong trường hợp trên ta chọn dòng cảm biến siêu âm phạm vi đo 0,2….6 mét tương ứng đầu ra 4-20mA. Sau đó đem calip lại thành dãy đo 0-4,5 mét ra 4-20mA

Khi lắp vào cấp nguồn cảm biến sẽ mặc định 0 mét tương ứng dòng 4mA. Khi nước dâng lên tới 4.5 mét tương ứng 20mA. Ví dụ nước dâng cao 1,5 mét lúc này khoảng cách sóng báo về tầm 8mA

Vùng chết của cảm biến siêu âm

Vùng chết của siêu âm nói lên điều gì ?

Thực chất đó là vùng mà cảm biến báo lỗi – Báo không đo được. Khi chạm tới điểm chết tín hiệu ra của cảm biến sẽ quá 20mA

Như ví dụ phái trên thì vùng chết của cảm biến siêu âm là 200mm

Mục đích nhà sản xuất tạo nên điểm chết cho cảm biến siêu âm để tránh tình trạng tràn nước và thậm chí chất lỏng sẽ chạm vào cảm biến trong khi đo

Ưu điểm của phao đo mức nước siêu âm

• Độ bền cao do không tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng
• Chính xác chuẩn lên tới 0.15% chỉ đứng sau radar
• Kích thước nhỏ – gọn dễ vận chuyển và lắp đặt
• Là thiết bị có mức giá khá hợp lý với tất cả các môi trường đo
• Đặc biệt; trong quá tình sản xuất bị lỗi dễ thay thế do thông dụng nên hàng luôn có sẵn
• Đa dạng tín hiệu đầu ra analog hoặc modbus

Nhược điểm của phao đo mức nước siêu âm

• Phạm vi đo mức bị giới hạn chỉ đo được tối đa 20 mét
• Khi đo các loại chất rắn phải chọn dãy đo cảm biến gấp đôi mức cao nhất liệu dâng lên
• Đo không hết phạm vi do có điểm chết

Ngoài ra; dòng radar hiện nay cũng đang được chú trọng nhưng do mức giá quá cao nên chỉ áp dụng trong việc giám sát mức xi măng dạng tro bay; xăng dầu và các khu vực cần độ chính xác tầm 1-2mm

Dưới đây là một số ứng dụng của các loại cảm biến đo mức chất lỏng bạn nên biết

Cảm biến đo mức axit

Về đo mức axit thì không phải cái nào cũng đo được. Vì đo axit rất nguy hiểm do tính chất ăn mòn thiết bị của axit cao. Đặc biệt axit loãng có khả năng ăn mòn cao hơn các loại axit đặc

Cảm biến đo mức axit CLM-70N-61

CLM-70N-61 là thiết bị đo mức axit liên tục output 4-20mA hoặc 0-10V. Thiết bị bao gồm 2 que điện cực tráng FEP và phần kết nối tráng PTFE có khả năng chịu mọi môi trường axit

Thông số kỹ thuật cảm biến đo mức axit CLM-70N-61:

• Nguồn nuôi: 18 … 36 V DC
• Đầu ra 4 … 20 mA (2 dây), HART®
• Độ chính xác 1%
• Tốc độ truyền tín hiệu tùy ý cài đặt giao động 0 .. 99 s
• Phạm vi đo 2 mét
• IP 67
• Độ nhạy sẽ calip tùy từng môi trường
• Có thể cài đặt mọi mức axit cần đo nằm trong phạm vi bồn chứa
• Thiết bị có tích hợp màn hình hiển thị để calip cho độ chính xác tuyệt đối

Cảm biến đo mức axit RFLS-35N-1V

RFLS-35N-1V hỗ trợ trong việc đo mức báo đầy báo cạn axit trong bồn điều khiển các dòng bơm định lượng axit

Tín hiệu ra của RFLS-35N-1V là relay dạng PNP điều khiển trực tiếp bơm

Với lớp bọc nhựa chống sự ăn mòn cao của axit

Bên cạnh đó; Thiết bị này còn được tích hợp tiêu chuẩn chống cháy nổ dùng báo tràn báo cạn mức xăng dầu hoặc các hợp chất dễ cháy nổ

Cảm biến đo mức xăng dầu

Đa phần cảm biến đo mức xăng dầu sử dụng để đo các loại dầu Do, dầu diezen, dầu điều, dầu ăn hoặc các loại dầu cá trong sản xuất…. Đều sử dụng phương pháp đo mức sóng siêu âm nhằm đặt độ chính xác ổn định. Đồng thời; nhiều môi trường cần tính năng an toàn trong thực phẩm trong khi siêu âm đo không cần tiếp xúc

Riêng đối với các loại xăng thì thằng siêu âm không đo được. Vì độ bốc của xăng mạnh nên sóng phản xạ vào sẽ báo lỗi

Cho nên đối với các loại xăng đa phần dùng radar đo mức liên tục. Vì trong ngành xăng người ta cần độ chính xác cao nhằm tránh thất thoát

Đối với dòng radar dinel hiện nay có thể nói mức chính xác cao nhất tầm 1-2mm trong khi các hãng thế giới chỉ ở mức 3mm

Một số trường hợp không cần độ chính xác cao bạn có thể sử dụng dòng điện dung để đo mức liên tục với tính chính xác 1%

Công tắc mực nước

Thực tế; nó là thiết bị sử dụng gắn ngang bồn nhằm mục đích báo đầy báo cạn mức chất lỏng điều khiển bơm. Yêu cầu duy nhất của dòng này là cần độ nhạy thật cao và tính chính xác chuẩn để điều khiển bơm nước

Công tắc mực nước có 2 loại:

• Cảm biến đo mức liên tục + Bộ điều khiển mực nước
• Cảm biến gắn ngang phái dưới dùng báo cạn và gắn ngang phía trên dùng báo tràn

Có nhiều trường hợp; khách hàng vẫn muốn điều khiển bơm nhưng đồng thời vẫn muốn biết được mực chất lỏng tồn trong bồn trong thời điểm hiện tại

Lưu ý khi chọn các loại cảm biến báo mức nước

• Đầu tiên bạn cần nắm bắt được chất lỏng mình đang đo là gì ?
• Nhiệt độ  và áp suất chất lỏng bao nhiêu ?
• Đo liên tục dạng giám sát điều khiển hay chỉ cần báo tràn báo cạn mức chất lỏng
• Thiết bị lắp trong bồn đường kính và chiều cao bao nhiêu ?
• Lắp khu vực nào của bồn chứa ?
• Phần kết nối cơ khí bước ren bao nhiêu ?
• Tín hiệu ra là analog hay modbus hoặc relay ?

Ví dụ

Điều đầu tiên ta phải xác định môi trường đo là nước tính thường; nước tinh khiết không dẫn điện nay nước thải; nước chứa hóa chất; axit….

Đặc biệt là các môi trường axit có tính ăn mòn cao. Nếu chọn không đúng thì chắc chắn sẽ dẫn đến hư thiết bị trong thời gian ngắn; Mặc dù là cảm biến siêu âm không tiếp xúc trực tiếp với axit nhưng trong nhiều trường hợp đặc biệt lượng axit bốc lên nhiều thì lượng hơi axit sẽ ăn mòn thiết bị cảm biến độ 2-3 tháng sau khi chúng ta lắp đặt sử dụng

Đối với môi trường nhiệt độ áp suất cũng vậy; khả năng chịu đựng nhiệt độ; áp suất của thiết bị đo mức min bao nhiêu và max bao nhiêu ? Có cần tiêu chuẩn chống cháy nổ không ? Và cái lượng hơi nhiệt bốc lên có ảnh hưởng đến độ chính xác trong khi đo ?

Thường thì đối với các dòng cảm biến siêu âm khả năng chịu áp suất dưới 0.1 Mpa; cảm biến đo mức sóng radar khi khả năng chịu áp suất dưới 5 Mpa. Đối với các dòng cảm biến đo mức dạng dùng que điện cực thì dãy áp suất chịu được dao động từ 1-10Mpa tùy từng loại

Lắp đặt các loại cảm biến mực nước 

Đối với các loại cảm biến siêu âm đo mức hay các loại đo mức chất lỏng bằng các sóng radar thì ta cần lắp theo phương vuông với bề mặt chất lỏng cần đo; tránh lắp gần các khu vực có cánh quấy; tránh xa các dòng nước đang chảy

Bởi bản chất của các loại siêu âm; radar này mặc dù phóng tia thẳng xuống nhưng tia cảm biến sẽ tạo ra một góc phóng tầm 10 độ trở lại; chính vì thế nếu ta đặt các vật thể trong phạm vi góc 10 độ của cảm biến thì chắc chắn thiết bị đo mức sẽ báo sai hoàn toàn

Đối với cảm biến báo mức nước điện dung

Đây là dòng thiết bị đo mức chất lỏng chất rắn phổ biến nhất; và khả năng dùng nhiều trong các khu vực cần độ chính xác cao và mức tiêu chuẩn an toàn thực phẩm

Khi lắp đặt đối với que điện cực có độ dài lớn thì ta lắp dọc từ trên silo xuống dưới là tốt nhất; và tránh lắp ngay các dòng nước chảy; vì nguyên tắc làm việc của loại cảm biến bao mức nước này đo chính là nước chạm vào cảm biến là tín hiệu báo về

Còn trường hợp que điện cực ngắn độ dưới 30 cm thì ta lắp ngang thành bồn. Đây là dạng đo on/off thường thấy trong công nghiệp; khi lắp ngang yêu cầu phải lắp sát thành bồn tránh trường hợp lắp giống hình bên

Bộ hiển thị mức nước

Bộ hiển thị tín hiệu các loại cảm biến đo mức nước chuyên sử dụng cho tất cả các loại sensor đo mức nước output tín hiệu analog trừ các loại output tín hiệu PNP

Nguyên lý làm việc của bộ hiển thị tín hiệu analog này đó chính là nhận đầu vào tín hiệu analog và chuyển đổi thành nhiệt độ đo; áp suất đo; chiều sâu bể…. và output tiếp ra một tín hiệu analog khác để truyền tới nhánh thiết bị tiếp theo

Đặc biệt; Seneca – Italy còn có nhiều bộ có tính năng hiển thị cột mức nước; output tín hiệu relay giúp vừa báo mức vừa đưa relay về các thiết bị khác nhằm điều khiển đóng ngắt hay khởi động thiết bị đo

Bên cạnh đó; dòng seneca còn có 1 bộ vừa hiển thị mức nước vừa tích hợp cột nước dao động từ 0-100%

Bộ khuếch đại tín hiệu cảm biến mức chất lỏng

Bộ khuếch đại tín hiệu cảm biến làm tăng khả năng truyền đi của tín hiệu; điều này áp dụng trong trường hợp khu vực cảm biến đo và tủ điện cách nhau quá xa. Ví dụ như cảm biến siêu âm bị nhiễu do từ trường hoặc các động cơ xung quanh

Thường các bộ khuếch đại seneca sản xuất có độ cách ly chống nhiễu rất cao; đảm bảo tốt đường truyền trên dây dẫn ổn định. Không những tính khuếch đại cách ly cao mà bộ này còn kiêm khả năng chia tin hiệu analog

Ví dụ:

Trong trường hợp dùng cảm biến siêu âm đo mức nước thải; thì đối với loại này tín hiệu đầu ra là analog 4-20ma hoặc 0-10v. Mục đích người dùng là đồng thời tín hiệu cảm biến bảo về phải được hiển thị trên màn hình thiết bị đọc tín hiệu; bên cạnh đó vẫn có một tín hiệu đưa về PLC lập trình với tốc độ thời gian nhanh nhất

Về bản chất; 1 bộ hiển thị tín hiệu S311A hoàn toàn làm được, nó có thể nhận analog hiển thị và truyền analog về plc để lập trình nhưng thời gian chậm

Còn việc tín hiệu cảm biến đi qua một bộ chia thì lại hoàn toàn đơn giản; bởi sau khi cho qua bộ chia sẽ tạo ra 2 đường truyền tín hiệu analog song song độc lập nhau đưa về 2 nơi khác nhau. tăng thời gian đáp ứng

Tham khảo thêm một số thiết bị chuyển đổi khác tại: Seneca

Báo giá các loại cảm biến đo mức nước

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG HƯNG PHÁT

Trưởng Phòng Kinh Doanh

Kỹ Sư Cơ Điện

Mr. Thành

Hotline: 0972 56 05 06 – 0931 429 989

Mail:  thanh.nguyen@huphaco.vn

Địa chỉ: Rosita Khang Điền; Phường Phú Hữu, Q9, TP.HCM