PRODUKTY

Sonda hydrostatyczna – hydrostatyczny czujnik poziomu cieczy

W poniższym artykule omawiamy zasadę działania i zastosowanie sond hydrostatycznych. Ponadto, dzielimy się praktycznymi wskazówkami jak wybrać odpowiednią sondę hydrostatyczną do Twojej aplikacji. Czytaj dalej!

Co to jest ciśnienie hydrostatyczne?

Ciśnienie hydrostatyczne to ciśnienie wywierane przez słup cieczy, zależne od jego wysokości i gęstości. Najprościej mówiąc, jest to ciśnienie panujące na danej głębokości. Im większa jest głębokość, tym większe jest ciśnienie hydrostatyczne, ponieważ ciężar cieczy wzrasta pod wpływem siły skierowanej w dół (grawitacji).

Paradoks hydrostatyczny

Ciśnienie hydrostatyczne cieczy zależy tylko od głębokości. Na ten parametr nie mają wpływu ani wielkość zbiornika, ani jego kształt. To zjawisko nazywane jest "paradoksem hydrostatycznym".

Hydrostatyczny pomiar poziomu cieczy w zbiorniku

Sonda hydrostatyczna – zasada działania

Pomiar ciśnienia wykonywany jest na poziomie membrany zanurzonej sondy i odnoszony do ciśnienia atmosferycznego, które mierzone jest przewodem z kapilarą. Ta metoda popularność zawdzięcza swojej prostocie i dużej niezawodności.

Hydrostatyczny czujniki poziomu przeważnie automatycznie kompensują zmiany ciśnienia atmosferycznego, więc mierzone ciśnienie reprezentuje jedynie ciśnienie cieczy wynikające z jej ciężaru właściwego i pionowej odległości od powierzchni.

Sondy hydrostatyczne – zastosowanie

Ta metoda pomiaru jest powszechnie stosowana w różnych gałęziach przemysłu m.in. spożywczym i wodno-ściekowym – w oczyszczalniach ścieków i przepompowniach ścieków. Zależnie od zastosowania, wyróżniamy takie sondy hydrostatyczne, jak:

Hydrostatyczna sonda poziomu do ścieków

np. hydrostatyczna sonda do pomiaru poziomu ścieków JUMO MAERA F27

Hydrostatyczna sonda poziomu wody

np. sonda hydrostatyczna 4 20 mA JUMO MAERA S25

Sonda głębokości do studni

np. hydrostatyczna sonda głębokości do wody pitnej JUMO MAERA S28

Hydrostatyczny pomiar poziomu stosowany jest m.in w przemyśle spożywczym

Jak działa hydrostatyczny pomiar poziomu?

Do hydrostatycznego pomiaru poziomu wykorzystywana jest sonda hydrostatyczna. Montuje się ją lub opuszcza na określoną głębokość (poziom zerowy). Czujnik ciśnienia wody, ze względu na paradoks hydrostatyczny, nie mierzy całej objętości zbiornika, lecz tylko pionowy słup cieczy znajdujący się bezpośrednio nad nim. Jeżeli znany jest ciężar właściwy cieczy, wartość ciśnienia można obliczyć jako odległość od poziomu zerowego, na którym znajduje się przetwornik, do powierzchni cieczy.

Ciśnieniowy czujnik poziomu cieczy

Sondy hydrostatyczne umożliwiają pomiar nie tylko aktualnej wartości poziomu, lecz także monitorowanie zmian poziomu z dowolnie wybranego punktu odniesienia w obrębie medium.

Co więcej, dzięki temu, że hydrostatyczne przetworniki ciśnienia montowane są pod powierzchnią wody, są odporne na wszelkie jej zakłócenia jej powierzchni, tak jak np. zalanie.

Schemat podłączenia sondy hydrostatycznej do urządzeń wyświetlających wynik pomiaru

Jak wybrać odpowiedni ciśnieniowy czujnik poziomu cieczy?

W zbiornikach otwartych, takich jak naczynia odpowietrzne, studnie czy naturalne lub sztuczne zbiorniki wodne, stosuj zatapialne przetworniki ciśnienia tzw. sondy poziomu. Do zamkniętych zbiorników najbardziej odpowiednie będą zatapialne czujniki ciśnienia z membraną czołową lub przetworniki, które można przykręcić do zbiornika z zewnątrz.

Po podjęciu tej decyzji, określ tych kilka najważniejszych cech:

  1. przyłącze ciśnieniowe (tylko jeśli jest to standardowy przetwornik do montażu bocznego) - dopasowane do gwintowanego otworu w zbiorniku.

  2. zakres pomiarowy - należy go dobrać odpowiednio do poziomu, jaki ma być mierzony w danym zastosowaniu. W przypadku zbiornika wolnostojącego, poziom określamy na podstawie jego wysokości. W zbiorniku podziemnym, należy zdecydować, na jakiej głębokości chcemy zanurzyć sondę poziomu i wybrać odpowiedni zakres pomiarowy. Należy pamiętać, że 10 metrów słupa wody odpowiada ciśnieniu około 1.000 mbar (1 bar) lub 14,5 psi.

  3. dokładność - standardowa dokładność <0,5% daje możliwy błąd max. 5 mm na metr poziomu, podczas gdy warianty o najwyższej dokładności <0,1% będą miały dokładność maks. 1 mm na metr poziomu.

  4. przyłącze elektryczne - w standardowym czujniku możesz wybrać złącze (takie jak M12 lub DIN A) lub wyjście kablowe, natomiast, jeśli wybrałeś zatapialny czujnik ciśnienia wody, dostępną opcją jest tylko kabel.

    W przypadku złącza kablowego należy wybrać odpowiednią długość, by umożliwić podłączenie przewodów od przetwornika do układu sterowania oraz, w przypadku czujnika zatapialnego, znalazł się na odpowiedniej głębokości.

  5. materiał wykonania - standardowo czujniki poziomu wykonane są ze stali nierdzewnej, tak jak JUMO MAERA S 28, jednakże do wymagających mediów polecamy odporny czujnik poziomu cieczy ps z tytanu np. sonda hydrostatyczna JUMO MAERA S 29.

  6. dodatkowe funkcje np. dopuszczenie do strefy ex, tak jak w sondzie JUMO dTRANS p33.

Sonda hydrostatyczna JUMO MAERA S 28 w aplikacji

Hydrostatyczny pomiar poziomu – kompensacja temperatury

Jeśli temperatura cieczy wzrośnie, zwiększy ona swoją objętość, co spowoduje wzrost poziomu cieczy. Zjawisko to ma negatywny wpływ na dokładność wyników pomiaru. Jeżeli jednak potrzebny jest precyzyjny hydrostatyczny pomiar poziomu przy zmiennych temperaturach medium, wówczas, w celu zapobieżenia błędom związanym z wpływem temperatury, polecamy zamontować prosty i ekonomiczny dodatkowy czujnik, taki jak sonda temperatury Pt100.

Możesz też wybrać sondę ze zintegrowanym czujnikiem do pomiaru temperatury, taką jak JUMO MAERA F27.

Sonda hydrostatyczna do pomiaru poziomu ścieków z Pt100 JUMO MAERA F27

Czujniki poziomu cieczy JUMO

JUMO oferuje szeroką gamę hydrostatycznych czujników, dzięki którym możliwa jest ciągła kontrola poziomu cieczy ps 02. Skontaktuj się z nami - nasi specjaliści dobiorą urządzenie do Twojej aplikacji.