Cảm biến đo mức nước trong Bồn – Tank – Silo

Cảm biến đo mức nước trong bồn là gì ? Ngày nay việc giám sát chất lỏng nói chung và nước nói riêng là một lĩnh vực khá quan trong trong môi trường sản xuất công nghiệp. Chúng hều hết ứng dụng hầu như mọi ngóc ngách trong nhà máy công nghiệp. Có thể thấy ứng dụng của chúng như là giám sát mực nước trong bồn, Giám sát mực nước trong áo hồ, bể hoặc các đập thuỷ điện lớn.

Để việc giám sát trở lên dễ dàng và chính xác thì các dòng cảm biến đo mức nước ra đời. Chúng ta có thể ví chúng như là một con mắt trong hệ thống tự động hoá giám sát các môi chất khác nhau. Chúng sẽ sử dụng các nguyên lý vật lý khác nhau để nhận biết được mược nước trong Bồn chứa và chuyển tín hiệu đó về tín hiệu điện và truyền về bộ điều khiển trung tâp để điều khiển. Nhưng có rất nhiều dạng bồn chứa khác nhau, chúng ta phải lựa chọn cảm biến như thế nào cho phù hợp? Chọn loại nào tối ưu nhất cho môi trường cần đo đạc. Bài viết này mình xin chia sẻ với các bạn từng trường hợp sử dụng các loại cảm biến đo mực nước trong bồn. Các bạn cùng theo dõi nhé !

Cảm biến siêu âm đo trong bồn chứa

Trong các dòng cảm biến đo mực nước trong bồ thì loại cảm biến siêu âm là dòng phổ biến nhất. Chúng được ứng dụng đo lường hầu hết các loại chất lỏng khác nhau. Với thang đo từ 0-2m, 0-6m, 0-10m, 0-20m. Chỉ với các giải đo này thì chúng là trùm trong việc giám sát các loại tank, silo…

Tại sao mình lại nó chúng là trùm? Bởi vì chúng sử dụng nguyên lý sóng siêu âm để phát hiện mực chất lỏng trong bồn. Cho nên chúng không cần phải tiếp xúc với môi trường đo mà vẫn có thể đo lường được. Chính vì vậy độ bên chúng cảmbiến siêu âm là khá cao so với các dòng cảm biến khác.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến siêu âm sẽ được gắn ở trên đỉnh các loại bồn chứa nước trong nhà máy. Đầu dò của chúng được hướng vuông vóc với mặt nước. Khi chúng hoạt đông thì đầu dò này sẽ phát ra một chùm sóng siêu âm. Sóng này truyền dưới dạng hình nón trong không khí. Và khi gặp mặt nước chúng sẽ phản ngược lại chùm chùm sóng âm.

Bằng cách đo lường thời gain các bước sóng từ mặt nước phản lại thì chúng sẽ biết được độ cao của mực nước trong bồn là bao nhiêu. Từ mức nước đó cảm biến sẽ chuyển tín hiểu đo lường được này sang tín hiệu điện và truyền về bộ điều khiển trung tậm.

Phạm vi hoạt động cảm biến siêu âm

Như mình đã nói ở trên thì dòng cảm biến này được sử dụng nhiều nhất. Sở dĩ chúng được dùng nhiều nhất đó là chúng đo lường được hầu hết các loại chất lỏng khác nhau. Chính vì vậy phạm vi hoạt động liên quan tới dòng cảm biến này khá rộng.

Ngoài khả năng đo mức nước thì chúng còn đo lường được các chất rắn như mực gạo, mực cám, mức cát, sỏi, đó trong bồn chứa. Ngoài một số chất ở trên thì chúng còn có thể đo được cả mực axit có nồng độ cao.

Thông số kỹ thuật

Là một kỹ thuật viên trong nhà má thì anh em không còn quá xa lạ gì đối với các thông số của dòng cảm biến này. Dành cho bạn nào chưa biết thì mình sẽ liệt kê một số thông số cảu dòng cảm biến siêu âm này.

• Nguồn nuôi cảm biến: 18… 36 VDC
• Tín hiệu đầu ra: 4-20mA, 0-10V, On/Off (có chuẩn HART)
• Thang đo: 0-2m, 0-6m, 0-10m, 0-20m (tuỳ chỉnh trong khoảng đo)
• Kết nối ren: Ren G1/2, G3/4, G1, Mặt Bích
• Nhiệt độ làm việc: -30 …. 70 oC
• Thời gian đáp ứng: 0,25…. 4s Tuỳ chỉnh độ nhạy
• Khối lượng: 0.3 … 3.1 Kg (tuỳ từng model)

Với các thông số trên thì tá có thể dễ dàng lắp đặt và sử dụng trong các loại bồn chứa khác nhau. Ngoài ra chúng ta có thể lợi dụng việc điều chỉnh độ trễ mà để giảm sai số khi mực chất lỏng giao động liên túc.

Cảm biến Thuỷ Tĩnh đo trong bồn chứa

Xếp hạng thứ hai đó chính là loại cảm biến Thuỷ Tĩnh đo chất lỏng trong bồn. Loại này có ưu điểm hơn dòng siêu âm đó chính là chúng có thể đo lường chất lỏng lên đến độ sâu 200m.

Chúng được ứng dụng để đo nước trong bồn, đo đập thuỷ điện có độ sâu lớn, đo nước ao, hồ, sông, suối…. Với cấu tạo và lắp đặt khá dễ dàng, chúng ta chỉ cần thả chúng xuống nước và chũng sẽ tự nhận biết được độ sâu cảu mực nước là bao nhiêu. Để làm được điều này thì chúng ta cùng theo dõi nguyên lý hoạt động nhé.

Nguyên lý hoạt động cảm biến thuỹ tĩnh

Loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý áp suất. Như các bạn đã biết thì áp suất của nước sẽ tăng theo độ sâu của chúng. Ở mỗi độ sâu khác nhau thì áp suất tại điểm đó sẽ khác nhau. Lợi dụng điều này các kỹ sư đã thiết kế ra cảm biến thuỷ tĩnh để đo lường mức chất lỏng.

Cũng giống như cảm biên siêu âm, thì loại cảm biến thuỷ tĩnh cũng cho chúng ta tín hiệu ngõ ra analog 4-20mA hoặc 0-10V để kết nối với bộ điều khiên trung tâm nhưu PLC, Màn hình hiển thị.

Phạm vi hoạt động cảm biến Thuỷ Tĩnh

Chúng dược ứng dụng hầu hết để đo chiều cao của chất lỏng trong những môi trường rộng lớn, như mực nước thuỷ điện, mức nước sông hồ áo… Hoặc môi trường chất thải có các loại chất khác nhau.

Độ chính xác của chúng cũng tương đối cao cho nên nhiều trường hợp người ta còn ứng dụng đo lượng nước trong bồn chứa có diện tích nhỏ chỉ bằng đường ống.

Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật của thể của chúng sẽ thay đổi theo từng model khác nhau. Nhưng chung quy lại thì chúng vẫn phải đmả báo được các thông số như sau để kết nối với nhiều thiết bị khác trong hệ thống giám sát của nhà máy.

• Nguồi điện cấp cho cảm biến: 12… 34Vdc
• Tín hiệu ngõ ra: analog 4-20mA, 0-10V
• Nhiệt độ làm việc: 0… 50oC
• Vật liệu đầu dò: Thép không rỉ ss316 (Hoặc hợp kim nhôm chống ăn mòn)
• Cáp kết nổi: 1…200m (Tuỳ thanh đo)
• Khối lượng đầu dò là 180g
• Khối lượng cáp: Mỗi một mét là 60g

Chúng thông thường có 4 dây kết nối khác nhau. Trong đó sẽ có 2 dây là nguồn cấp cho cảm biến và 2 dây còn lại là tín hiệu ngõ ra analog.

Cảm biến đo mức nước Chênh Áp

Hai loại cảm biến mình giới thiệu ở phần bên trên chúng chỉ có thể chịu nhiệt độ và áp suất ở môi trường bình thường. Con đối với các môi trường như nồi hới, khí hoá lỏng, các môi trường có nhiệt độ và áp suất cao… Thì phải dùng loại nào?

Trà lời cho câu hỏi này đó chính là dòng cảm biến chênh áp. Chúng được ứng dụng hầu hết trong các môi trường có điều kiện khắc nhiệt mà vẫn có thể đo lường chính xác được.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý của chúng cũng dựa trên nguyên lý áp suất giống như cảm biến thuỷ tĩnh. Nhưng mà đây là phiên bản cao cấp hơn loại thuỷ tĩnh. CHúng thiết kế với 2 đầu vào. 1 đầu gắn trên phần đỉnh của và 1 đầu gắn vào phần đáy của bồn. Chúng dựa trên sự chênh lệch về áp suất giữa hai phàn của bồn mà có thể biết được lượng chất lỏng trong đó là bao nhiêu.

Ngoài khả năng đo chất lỏng ra thì dòng cảm biến này có thể biết được chất lỏng trong bồn là bao nhiêu. Các bạn chỉ cần nhập thông số của bồn vào.

Phạm vi hoạt động cảm biến Chênh Áp

Chúng sẽ có hai loại chênh áp dùng trong hai trường hợp như sau:

• Thứ nhất là loại lắp cho bồn kín
• Thứ hai là loại lắp cho bồn hở

Như hình bên dưới các bạn có thể nhận thấy ngay hình bên tria màn hình của các bạn là loại lắp cho bồn kín, Khi các bạn không muốn dung dịch bên trong tiếp xúc với không khí bên ngoài, hoặc là các chất từ dạng khí hoá lỏng có áp suất cao thì chúng ta phải sử dụng loại này.

Còn loại lắp cho bồn hở thì đơn giản hơn rồi… chúng sẽ so sánh chênh lêch áp suất giữa môi trường xung quanh và áp suất bên trong cảu bồn mà mực chất lỏng tạo lên.

Thông số kỹ thuật

Cảm biến chênh áp FKC có độ chính xác cao với sai số tiêu chuẩn 0.065% và option 0.04% đáp ứng những yêu cầu khắc khe nhất trong việc đo chênh áp cũng như đo mức chất lỏng. Tín hiệu ngõ ra 4-20mA – Hart có giao tiếp với Handheld Hart cũng như cài đặt dể dàng bằng phím trên thiết bị.

• Nhà sản Xuất: Georgin – Pháp
• Model: FKC
• Nguồn cấp: 24Vdc
• Output: 4-20mA / HART
• Sai số: 0.065% , option 0.04%
• Hiển thị: LCD – 5 Digital
• Cài đặt: bằng nút nhất hoặc Hart Handheld
• Kết nối: G1/4 female

Màn hình LCD sắc nét cao hiển thị 5 Digital thang đo chênh áp. Dể dàng chuyển đổi đơn vị ngay trên cảm biến chênh áp để quy đổi ra thể tích hoặc chiều cao cột chất lỏng theo mong muốn.

Phụ kiện Hiển thị – Cảnh báo mức nước

Những thiết bị này sẽ giúp các bạn dễ dàng kết nối cảm biến với hệ thống giám sát và điều khiển hơn. Với nhiều nhu cầu mục đích sử dụng khác nhau thì mình sẽ giới thiệu với các bạn hai phụ kiện giúp chúng ta dễ dàng kết nối các hệ thống tự động hoá lại với nhau.

Bộ Hiển thị – Cảnh báo mực nước

Bộ hiển thị cảnh báo mực nước là thiết bị hiển thị mực nước dưới dạng màn hình Led. Bộ hiển thị này thường gắn ở trong các tủ điện của nhà máy và cho phép các kỹ sư theo dõi mức nước tại tủ điện đó.

Ngoài khả năng hiển thị thì một số loại còn tích hợp thêm Relay đóng ngắt kịp thời khi phát hiện mức chất lỏng vượt ngưỡng cho phép như hình trên.

Bộ chuyển đổi tín hiệu

Nếu bạn không cần hiển thị mục nước nhưng vẫn muốn chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến sang các dạng khác nhau thì đây là một giải pháp cho phép bạn làm được điều đó.

Bộ chuyển đổi tín hiệu giúp bạn chuyển tín hiệu từ cảm biến 4-20mA sang 0-10V, có thể chuyển từ analog sang digital. Hoặc điểm hình như các dạng chuyển đỏi tín hiệu:

• Bộ chuyển đổi qua lại 4-20mA, 0-10V sang 4-20mA, 0-10V
• Bộ chuyển đổi analog 4-20mA sang Relay On/ Off
• Bộ cách ly chống nhiễu tín hiệu analog.

Bạn có thể nhấp trực tiếp vào đường link mình liệt kê ở bên trên để xem thông số chi tiết cảu thiết bị.

Lưu ý lựa chọn cảm biến trong bồn

Đầu tiên để mua cảm biến cho nhà máy của bạn cần phải lưu ý một số đặc điểm sau

Môi trường đo là gì ?

Thứ nhất là môi trường đo lường. Điều này cũng ảnh hưởng đến loại cảm biến mà các bạn cần sử dụng. Nếu môi trường là nước thì dễ dàng rồi. Nhưng đối với một số môi trường đặc biệt như axit hoặc các chất ăn mòn thì cần lưu ý đến điều này nhé.

Bồn cao bao nhiêu

Với bồn cao từ 0…20m thì loại cảm biến siêu âm được sủ dụng phổ biến nhất. Từ 20m trở nên thì loại cảm biến thuỷ tĩnh lại được tin dùng hơn bởi vì chúng có thể đo độ sâu lên đến 200m.

Còn đối với dòng chênh áp thì sử dụng nhiều trong môi trường có áp suất và nhiệt độ cao. Chịu được những điều kiện khắc nhiệt trong các bồn chứa và thang đo của chúng rất lớn.

Tín hiệu đầu ra cần là gì ?

Tín hiệu đầu ra cũng là một ván đề mà các bạn cần quan tâm khi lựa chọn. Thông thường trong công nghiệp tín hiệu 4-20mA được tin dùng nhiều nhất. Hầu hết các loại PLC hoặc bộ điều khiển đều nhận được tín hiệu 4-20ma này. Nhưng đối với trường hợp đặc biệt PLC chỉ nhận đc tín hiệu 0-10V thì anh em lưu ý lựa chọn cho đúng. Nếu không đúng thì hô biến cho đúng bằng cách sử dụng thêm một bộ chuyển đổi tín hiệu nữa nhé!

Mua cảm biến đo mức nước trong bồn ở đâu ?

Hiện nay có rất nhiều hãng bán các dòng cảm biến này nhưng đối với những bạn nào có kĩnh phí sẵn, cần mua loại tốt để sử dụng lâu dài thì các bạn nên tìm hiểu những dòng cảm biến có xuất xứ từ Châu Âu.

Hiên nay các dòng cảm biến này bên mình đang cung cấp khá nhiều cho các nhà máy. Hàng bên mình có xuất sừ từ Cộng Hoà Séc và Pháp. Đây đều là những quốc giá ở Châu Âu, các nước này nền kỹ thuật tiên tiến nhất thế giới.

Bạn nào có nhu cầu sử dụng hoặc cần tư vấn vè giải pháp thì liên hệ với mình ở phần thông tin liên hệ dưới cuối bài viết.

Bài viết tha khảo: Cảm biến đo mức dầu

 

Thông tin liên hệ

Kỹ sư cơ điện tử – Mr Trọng

Mobi/ Zalo: 0975 116 329

Mail: trongle@huphaco.vn