¿Cómo "leen" los medidores de nivel los niveles de líquido?

I. ¿Cuál es la esencia del nivel de líquido?
En términos sencillos, el nivel de líquido se refiere a la profundidad del líquido en un recipiente. Sin embargo, en términos de ingeniería, el nivel de líquido se divide en tres categorías:

Nivel
La distancia desde la superficie del líquido hasta el fondo del recipiente. Unidad: metro, centímetro, milímetro.
Interfaz
La posición de la interfaz entre dos líquidos diferentes, como la interfaz aceite-agua.
Nivel a granel
La posición de la superficie de materiales sólidos (polvo, gránulos). Por ejemplo, la altura del polvo en un silo.
El "medidor de nivel" mencionado en el sitio generalmente abarca estos tres tipos de mediciones, pero sus principios difieren. Este artículo se centra principalmente en la medición del nivel de líquido, ya que es el más comúnmente utilizado en las operaciones de plantas químicas.

II. ¿Cómo "sienten" los medidores de nivel de líquido los niveles de líquido?
Existen muchos métodos para que los medidores de nivel detecten los niveles de líquido, pero los principios fundamentales son solo unos pocos. Nos centraremos en los más comunes que se encuentran en el sitio.

1. Tipo ultrasónico – Sin contacto, fácil de instalar
Principio (en lenguaje sencillo): Emite ondas ultrasónicas hacia abajo desde encima de la superficie del líquido. Las ondas sonoras rebotan al chocar con la superficie. Midiendo la diferencia de tiempo entre la emisión y la recepción, se puede calcular la distancia a la superficie del líquido.
Fórmula: Distancia = Velocidad del sonido × Tiempo / 2

Cómo probar
La sonda se instala en la parte superior del recipiente y emite ondas ultrasónicas hacia abajo. Nivel de líquido = altura de instalación - distancia de medición.
Aplicaciones típicas
Tratamiento de agua, estanques de aguas residuales, tanques de almacenamiento de productos químicos (medios no corrosivos).
limitación
Cuando hay espuma, fluctuaciones severas o vapor en la superficie del líquido, la reflexión será pobre; los obstáculos dentro del tanque generarán ecos falsos.

2. Tipo de radar (onda guiada/sin contacto) - alta precisión, fuerte antiinterferencia
Principio (en lenguaje sencillo): Similar al ultrasonido, pero utilizando ondas electromagnéticas (microondas) en lugar de ondas sonoras. Las ondas electromagnéticas no se ven afectadas por el vapor, la espuma y los cambios de temperatura.
Hay dos tipos: sin contacto (antena de bocina que emite desde la parte superior del tanque) y onda guiada (que utiliza una varilla de onda guiada para extenderse en el líquido y propagar ondas a lo largo de la varilla).

Aplicaciones típicas
: Medición de nivel de líquido de alta precisión, medios de alta presión/alta temperatura/corrosivos y ocasiones con vapor o espuma.
Ventajas
Alta precisión (± 1 mm), no afectada por las propiedades dieléctricas (siempre que la constante dieléctrica sea suficiente).
Desventaja
¡Caro! Mucho más caro que el ultrasonido, y los medios con una constante dieléctrica baja (como el gas licuado) pueden reflejar señales débiles.
Radar vs ultrasonido: el ultrasonido teme a la espuma y al vapor, y el radar no teme. Por lo tanto, tiene sentido que el radar se venda caro: el valor reside en su estabilidad.

3. Capacitivo - medición de cambios en líquidos conductores o constantes dieléctricas
Principio (en lenguaje sencillo): Se inserta un electrodo en un recipiente, y el líquido en sí y la pared del recipiente forman un condensador. Cuando el nivel del líquido cambia, la capacitancia cambia, y midiendo la capacitancia se puede calcular el nivel del líquido.
Adecuado para: líquidos conductores (agua, líquidos ácido-base) o líquidos con cambios significativos en la constante dieléctrica.
Aplicaciones típicas: nivel de líquido del tambor de vapor de la caldera (alta temperatura y alta presión), nivel de líquido de recipientes de pequeño diámetro.

3. Transmisor de nivel de líquido - fuerte estabilidad y amplia adaptabilidad
Principio (en lenguaje sencillo): El núcleo es convertir la señal física de nivel de líquido de la altura del líquido en una señal eléctrica estándar (comúnmente señal de corriente de 4-20 mA) y transmitirla al sistema de control. A diferencia de los interruptores de nivel de líquido ordinarios que solo miden la presencia o ausencia de nivel de líquido, puede medir continuamente los cambios en la altura del nivel de líquido en tiempo real. Comúnmente dividido en tipos principales como presión estática, tipo de entrada y tipo capacitivo, detecta el nivel de líquido a través de parámetros físicos como cambios de presión y capacitancia, detecta y transmite datos automáticamente en tiempo real durante todo el proceso, sin necesidad de intervención manual.

Aplicaciones típicas: tanques de almacenamiento industrial, tanques de tratamiento de agua, recipientes de reacción química, sistemas de suministro y drenaje de agua, tanques de almacenamiento de petróleo, condiciones de trabajo generales a temperatura y presión ambiente, adecuados para la mayoría de los escenarios de monitoreo de nivel de líquido industrial convencionales sin interferencias fuertes.

Ventajas: Amplia adaptabilidad a varios escenarios, alta relación costo-efectividad, instalación simple y operación estable; Monitoreo remoto en tiempo real del nivel de líquido, soporte para enlace del sistema de control automático, datos de medición continuos y precisos, resistencia a interferencias ambientales convencionales y costos de mantenimiento extremadamente bajos.

Desventajas: alta temperatura, alta presión, corrosión fuerte, condiciones extremas con vapor y espuma tienen adaptabilidad limitada; Los instrumentos ordinarios de presión estática se ven fácilmente afectados por la densidad y la temperatura del medio, y son inferiores a los instrumentos de radar y ultrasónicos en escenarios de ultra alta precisión.

Tres puntos clave:

Hay muchos tipos de medidores de nivel de líquido. La selección de los medidores de nivel de líquido depende de las condiciones de trabajo: vapor, espuma, corrosión, temperatura y presión. Depende de si se utiliza presión diferencial, radar o ultrasonido.
La premisa del medidor de nivel de presión diferencial es una densidad estable, y el nivel de líquido se vuelve impreciso cuando la densidad cambia; el radar y el ultrasonido no temen los cambios de densidad, pero también tienen sus propias limitaciones.
En el diagnóstico de fallas de nivel de líquido en el sitio, primero distinga si es un problema del proceso o un problema del instrumento: use un generador de señales para dar señales y observe la respuesta del DCS para localizarlos rápidamente.