7 lỗi thường gặp khi lắp đặt cảm biến đo mức nước và cách khắc phục

Mục lục

• Vì sao cần lắp đặt cảm biến đo mức nước đúng kỹ thuật?
• Lỗi 1: Lắp cảm biến sai vị trí trong bồn chứa
• Lỗi 2: Chọn sai dải đo và vùng đo
• Lỗi 3: Không tính đến vật cản và bề mặt chất lỏng
• Lỗi 4: Lắp cảm biến không đúng góc hoặc hướng đo
• Lỗi 5: Không xử lý nhiễu tín hiệu và nối đất
• Lỗi 6: Cài đặt thông số chưa phù hợp
• Lỗi 7: Không kiểm tra và bảo trì định kỳ
• Cách chọn cảm biến đo mức nước phù hợp
• Các sản phẩm đo mức nước Siemens liên quan
• Câu hỏi thường gặp
• Kết luận
• Liên hệ tư vấn

1. Vì sao cần lắp đặt cảm biến đo mức nước đúng kỹ thuật?

Cảm biến đo mức nước có nhiệm vụ xác định chiều cao hoặc trạng thái mức chất lỏng trong bồn, bể và đường dẫn. Tùy theo công nghệ, thiết bị có thể đo không tiếp xúc bằng sóng Radar, sóng siêu âm hoặc đo tiếp xúc dựa trên áp suất thủy tĩnh.

Trong hệ thống tự động hóa, tín hiệu từ cảm biến thường được đưa về PLC, bộ điều khiển hoặc màn hình HMI để giám sát và điều khiển thiết bị liên quan.

Ví dụ, tại trạm bơm nước, cảm biến đo mức có thể truyền tín hiệu về PLC để điều khiển bơm cấp nước khi mực nước xuống thấp và dừng bơm khi đạt ngưỡng cài đặt.

Nếu lắp đặt không đúng kỹ thuật, hệ thống có thể gặp các tình trạng:

• Giá trị mức nước hiển thị không chính xác so với thực tế.
• Tín hiệu đo dao động liên tục hoặc mất tín hiệu.
• PLC nhận sai giá trị, khiến bơm đóng ngắt không đúng thời điểm.
• Cảm biến thường xuyên báo lỗi hoặc cảnh báo bất thường.
• Phải kiểm tra, hiệu chỉnh hoặc thay thế thiết bị nhiều lần.

Để lựa chọn công nghệ phù hợp ngay từ đầu, có thể tham khảo bài viết cách chọn thiết bị đo mức nước cho bồn chứa, bể ngầm và tháp cao. Việc xác định đúng phương pháp đo sẽ giúp hạn chế nhiều vấn đề phát sinh trong quá trình lắp đặt.

2. Lỗi 1: Lắp cảm biến sai vị trí trong bồn chứa

Vị trí lắp đặt ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng nhận tín hiệu phản hồi của cảm biến. Một lỗi thường gặp là lắp thiết bị ngay phía trên đường nước cấp, gần cửa xả hoặc tại khu vực có dòng chảy mạnh.

Đối với cảm biến không tiếp xúc, mặt nước bị khuấy động, tạo bọt hoặc xuất hiện dòng chảy liên tục có thể khiến tín hiệu phản xạ thay đổi. Với cảm biến thủy tĩnh, vị trí đo cũng cần bảo đảm thiết bị tiếp xúc với chất lỏng theo đúng phương án thiết kế.

Nguyên nhân

• Không khảo sát cấu trúc bên trong bồn trước khi lắp đặt.
• Đặt cảm biến gần đường ống cấp hoặc xả nước.
• Lắp tại khu vực có cánh khuấy, dòng chảy hoặc mặt nước dao động mạnh.
• Không tính đến vị trí ống thông hơi và các kết cấu bên trong bồn.

Cách khắc phục

• Khảo sát vị trí đường cấp, đường xả và các thiết bị bên trong bồn.
• Ưu tiên vị trí có bề mặt chất lỏng tương đối ổn định.
• Tránh đặt cảm biến trực tiếp trên dòng nước cấp hoặc khu vực có bọt mạnh.
• Tuân thủ sơ đồ lắp đặt và vùng đo được nhà sản xuất quy định.

Đối với cảm biến Radar hoặc siêu âm, cần xác định vùng phát sóng và hướng đo trước khi cố định thiết bị. Không nên chọn vị trí chỉ vì thuận tiện đi dây mà bỏ qua điều kiện phản xạ tín hiệu.

3. Lỗi 2: Chọn sai dải đo và vùng đo

Mỗi cảm biến đo mức nước có giới hạn đo nhất định. Nếu chọn thiết bị có dải đo không phù hợp với chiều cao bồn hoặc khoảng cách đo thực tế, giá trị hiển thị có thể không bao phủ toàn bộ phạm vi cần giám sát.

Ngoài dải đo tối đa, cần chú ý đến vùng mù hoặc khoảng cách chặn đo gần (Near Blocking Distance/Blanking Distance). Đây là vùng mà cảm biến không thể đo chính xác theo điều kiện thiết kế.

Nguyên nhân

• Chỉ căn cứ vào chiều cao bồn mà không tính khoảng cách từ cảm biến đến mặt nước.
• Không kiểm tra vùng mù của thiết bị.
• Không dự trù khoảng cách từ vị trí lắp đến mực nước cao nhất và thấp nhất.
• Chọn model có tầm đo quá sát giới hạn vận hành thực tế.

Cách khắc phục

Trước khi lựa chọn, cần xác định chiều cao bồn, khoảng cách lắp đặt, mực nước cao nhất và thấp nhất. Sau đó đối chiếu với dải đo hữu ích và vùng mù của model cụ thể.

Ví dụ, nếu cảm biến được lắp trên nóc bồn, không thể chỉ lấy chiều cao bồn làm dải đo. Cần tính cả khoảng cách từ mặt cảm biến đến mực nước cao nhất và khoảng đo đến mực nước thấp nhất.

Đối với các bồn chứa cao hoặc bể ngầm, nên kiểm tra kỹ thông số dải đo, chiều dài cáp và điều kiện môi trường. Có thể tham khảo các dòng thiết bị đo mức nước tại Batiea để đối chiếu công nghệ và phạm vi đo phù hợp.

4. Lỗi 3: Không tính đến vật cản và bề mặt chất lỏng

Trong bồn chứa công nghiệp, bên trong thường có thanh giằng, đường ống, cánh khuấy, thang bảo trì hoặc các kết cấu kim loại. Nếu nằm trong vùng đo, những vật thể này có thể tạo ra tín hiệu phản xạ không mong muốn.

Đối với cảm biến siêu âm và Radar, thiết bị có thể nhận tín hiệu phản xạ từ vật cản thay vì bề mặt chất lỏng. Kết quả là giá trị đo sai lệch, dao động hoặc xuất hiện tín hiệu giả.

Nguyên nhân

• Không khảo sát vật cản trong bồn trước khi lắp cảm biến.
• Đặt cảm biến đối diện thanh giằng hoặc đường ống bên trong.
• Bề mặt chất lỏng có bọt, sóng hoặc bị khuấy trộn mạnh.
• Không cấu hình chức năng xử lý tín hiệu phản xạ giả nếu model hỗ trợ.

Cách khắc phục

• Chọn vị trí có đường truyền tín hiệu thông thoáng nhất.
• Tránh hướng cảm biến trực tiếp vào các vật cản cố định.
• Kiểm tra mức độ tạo bọt và dao động của bề mặt chất lỏng.
• Sử dụng chức năng xử lý nhiễu hoặc loại bỏ tín hiệu phản xạ giả theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Với bồn có nhiều vật cản hoặc điều kiện bề mặt phức tạp, cần lựa chọn công nghệ đo phù hợp thay vì mặc định sử dụng cảm biến siêu âm cho mọi ứng dụng.

5. Lỗi 4: Lắp cảm biến không đúng góc hoặc hướng đo

Cảm biến đo mức không tiếp xúc cần được lắp đặt đúng hướng để tín hiệu truyền đến bề mặt chất lỏng và phản xạ trở lại đầu thu. Nếu cảm biến bị nghiêng hoặc hướng phát không phù hợp, tín hiệu phản hồi có thể suy giảm hoặc không ổn định.

Đối với cảm biến siêu âm, mặt phát cần hướng về bề mặt chất lỏng theo yêu cầu lắp đặt. Với cảm biến Radar, cần tuân thủ hướng lắp, vị trí đầu nối và giới hạn góc được quy định trong tài liệu kỹ thuật của từng model.

Nguyên nhân

• Giá đỡ lắp đặt bị nghiêng hoặc không chắc chắn.
• Không sử dụng dụng cụ kiểm tra góc khi lắp đặt.
• Không tính đến góc phát sóng và vùng đo của thiết bị.
• Thay đổi vị trí lắp nhưng không kiểm tra lại tín hiệu sau khi hoàn thành.

Cách khắc phục

• Sử dụng giá đỡ chắc chắn, hạn chế rung lắc.
• Kiểm tra hướng lắp theo bản vẽ và tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Đảm bảo cảm biến được định hướng đúng vào vùng đo.
• Kiểm tra tín hiệu sau khi lắp và trong các điều kiện mức nước khác nhau.

Không nên áp dụng một góc lắp đặt cố định cho tất cả các loại cảm biến. Yêu cầu cụ thể phụ thuộc vào công nghệ, thiết kế đầu đo và cấu trúc bồn chứa.

6. Lỗi 5: Không xử lý nhiễu tín hiệu và nối đất

Cảm biến đo mức nước thường được tích hợp với PLC hoặc bộ điều khiển thông qua tín hiệu analog 4–20mA, tín hiệu điện áp hoặc giao thức truyền thông tùy model.

Nếu dây tín hiệu được đi chung không phù hợp với dây động lực, dây biến tần hoặc dây cấp nguồn cho động cơ, hệ thống có thể gặp tình trạng nhiễu điện từ. Khi đó, giá trị mức nước trên PLC có thể dao động hoặc không khớp với giá trị tại thiết bị.

Nguyên nhân

• Không sử dụng cáp phù hợp với tín hiệu và môi trường lắp đặt.
• Dây tín hiệu đi gần dây cấp nguồn động cơ hoặc biến tần mà không có biện pháp phân tách.
• Đấu nối màn chắn cáp hoặc tiếp địa không đúng hướng dẫn.
• Không kiểm tra nguồn cấp và điện áp tại đầu cảm biến.

Cách khắc phục

• Sử dụng loại cáp đúng yêu cầu của nhà sản xuất.
• Phân tuyến dây tín hiệu và dây động lực phù hợp.
• Thực hiện nối đất và xử lý màn chắn cáp theo tài liệu kỹ thuật.
• Kiểm tra nguồn cấp, cực tính và chất lượng kết nối tại các đầu đấu dây.
• Đo tín hiệu trực tiếp tại cảm biến và đối chiếu với tín hiệu PLC nhận được.

Nếu sử dụng cảm biến có ngõ ra 4–20mA, cần kiểm tra cả cấu hình dải đo tại cảm biến và dải quy đổi trong PLC. Hai giá trị này phải thống nhất để tránh trường hợp cảm biến đo đúng nhưng PLC hiển thị sai.

Tham khảo thêm bài viết cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cảm biến áp suất để hiểu rõ hơn về nguyên lý chuyển đổi đại lượng vật lý thành tín hiệu điện và cách tích hợp thiết bị đo với hệ thống điều khiển.

7. Lỗi 6: Cài đặt thông số chưa phù hợp

Sau khi lắp đặt, cảm biến cần được cấu hình theo điều kiện đo thực tế. Một số thông số quan trọng có thể bao gồm điểm đo thấp, điểm đo cao, khoảng cách tham chiếu, đơn vị hiển thị, tín hiệu đầu ra và thời gian lọc tín hiệu.

Nếu cấu hình không đúng, thiết bị có thể hiển thị sai mức nước dù vị trí lắp đặt và kết nối điện không có vấn đề.

Nguyên nhân

• Nhập sai khoảng cách tham chiếu hoặc chiều cao bồn.
• Cấu hình điểm 0 và điểm toàn thang không đúng.
• Chọn sai đơn vị đo hoặc kiểu tín hiệu đầu ra.
• Không thiết lập thời gian lọc phù hợp với mức độ dao động của mặt nước.
• Không đồng bộ dải đo giữa cảm biến và PLC.

Cách khắc phục

Thực hiện cấu hình theo đúng tài liệu hướng dẫn của từng model. Sau khi cài đặt, nên kiểm tra thiết bị ở một số mức nước đã biết để đối chiếu kết quả đo.

Đối với tín hiệu 4–20mA, cần xác định rõ:

• 4mA tương ứng với mức nước thấp nhất nào.
• 20mA tương ứng với mức nước cao nhất nào.
• PLC đã cấu hình đúng dải analog và đơn vị kỹ thuật hay chưa.
• Thời gian lọc tín hiệu có phù hợp với tốc độ thay đổi mức nước hay không.

Không nên tăng thời gian lọc quá lớn chỉ để làm tín hiệu hiển thị ổn định, bởi điều này có thể khiến hệ thống phản ứng chậm khi mực nước thay đổi nhanh.

8. Lỗi 7: Không kiểm tra và bảo trì định kỳ

Nhiều hệ thống chỉ kiểm tra cảm biến khi xảy ra lỗi hoặc khi PLC nhận tín hiệu bất thường. Trong khi đó, môi trường công nghiệp có thể khiến thiết bị bị bám bụi, hơi nước, cặn bẩn hoặc chịu tác động từ rung động và điều kiện thời tiết.

Đối với cảm biến siêu âm, bụi bẩn hoặc hơi nước bám trên bề mặt đầu dò có thể ảnh hưởng đến tín hiệu. Với cảm biến thủy tĩnh, cặn bẩn hoặc bùn có thể ảnh hưởng đến bộ phận tiếp xúc với chất lỏng. Từng loại thiết bị cần phương án kiểm tra riêng.

Nguyên nhân

• Không xây dựng lịch kiểm tra định kỳ.
• Không vệ sinh thiết bị theo điều kiện môi trường.
• Không kiểm tra dây dẫn, đầu nối và giá đỡ.
• Không đối chiếu giá trị đo với phương pháp đo tham chiếu.

Cách khắc phục

• Kiểm tra tình trạng lắp đặt, dây dẫn và đầu nối.
• Vệ sinh cảm biến theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Kiểm tra giá trị đo tại các mức nước thực tế nếu có điều kiện.
• Ghi nhận cảnh báo, lỗi và lịch sử hiệu chỉnh.
• Thay thế thiết bị khi có dấu hiệu hư hỏng hoặc không còn đáp ứng yêu cầu đo.

Việc bảo trì cần được thực hiện theo chu kỳ phù hợp với môi trường sử dụng, không nên áp dụng một lịch cố định cho mọi loại cảm biến.

9. Cách chọn cảm biến đo mức nước phù hợp để hạn chế lỗi lắp đặt

Bên cạnh việc lắp đặt đúng kỹ thuật, lựa chọn đúng công nghệ và model ngay từ đầu cũng rất quan trọng. Mỗi phương pháp đo có ưu điểm và giới hạn riêng, phù hợp với từng loại bồn chứa và môi trường làm việc.

9.1. Cảm biến đo mức Radar

Cảm biến Radar sử dụng sóng điện từ để xác định khoảng cách đến bề mặt chất lỏng. Thiết bị đo không tiếp xúc có thể phù hợp với các ứng dụng cần đo liên tục, đặc biệt khi môi trường có hơi nước hoặc điều kiện nhiệt độ thay đổi mà cảm biến siêu âm có thể bị ảnh hưởng.

Tuy nhiên, cần lựa chọn đúng phiên bản theo môi chất, phạm vi đo, kiểu anten, kết nối và điều kiện công nghệ. Không phải mọi model Radar đều được thiết kế cho ứng dụng đo nước.

9.2. Cảm biến đo mức siêu âm

Cảm biến siêu âm phát sóng âm và xác định mức chất lỏng dựa trên thời gian sóng phản xạ trở lại. Thiết bị thường được sử dụng cho bồn chứa và bể nước khi điều kiện đo phù hợp.

Cần lưu ý ảnh hưởng của bọt, hơi nước, nhiệt độ, áp suất, vật cản và vùng mù. Khi lắp đặt phải bảo đảm vùng phát sóng không bị cản trở.

9.3. Cảm biến đo mức thủy tĩnh

Cảm biến thủy tĩnh xác định mức chất lỏng thông qua áp suất do cột chất lỏng tạo ra. Phương pháp này thường được sử dụng trong bể ngầm, giếng, hồ chứa hoặc các ứng dụng đo mức từ phía dưới.

Độ chính xác phụ thuộc vào chiều cao cột chất lỏng, khối lượng riêng của chất lỏng và điều kiện lắp đặt. Cần lựa chọn dải đo và chiều dài cáp phù hợp, đồng thời kiểm tra tính tương thích của vật liệu tiếp xúc với môi chất.

Bảng so sánh các công nghệ đo mức nước

Để xem thêm các dòng sản phẩm, thông số và lựa chọn theo ứng dụng, khách hàng có thể truy cập danh mục thiết bị đo mức nước tại Batiea.

10. Các sản phẩm đo mức nước Siemens liên quan

Batiea cung cấp nhiều dòng thiết bị đo mức Siemens ứng dụng công nghệ Radar, siêu âm và thủy tĩnh. Khi lựa chọn, cần đối chiếu mã hàng, dải đo, loại môi chất và điều kiện lắp đặt để bảo đảm thiết bị phù hợp với hệ thống thực tế.

11. Câu hỏi thường gặp

11.1. Vì sao cảm biến đo mức nước hiển thị không chính xác?

Các nguyên nhân phổ biến gồm lắp sai vị trí, chọn sai dải đo, có vật cản trong vùng đo, bề mặt chất lỏng dao động, cấu hình chưa đúng hoặc tín hiệu bị nhiễu. Cần kiểm tra theo từng nguyên nhân trước khi kết luận cảm biến bị hỏng.

11.2. Cảm biến siêu âm có đo được nước thải không?

Có thể sử dụng trong một số ứng dụng nước thải nếu điều kiện đo phù hợp. Tuy nhiên, cần xem xét bọt, hơi nước, cặn bẩn, nhiệt độ và cấu trúc bể. Nếu môi trường có nhiều bọt hoặc điều kiện đo phức tạp, cần đánh giá thêm công nghệ Radar hoặc phương pháp đo khác.

11.3. Cảm biến đo mức nước 4–20mA có thể kết nối với PLC không?

Có. Nếu PLC có module analog tương thích, cảm biến có thể truyền tín hiệu 4–20mA về PLC để giám sát mức nước và điều khiển bơm. Cần cấu hình đúng dải đo, nguồn cấp, cực tính và phương pháp đấu nối theo tài liệu của thiết bị.

11.4. Nên dùng cảm biến Radar hay siêu âm để đo mức nước?

Không có một công nghệ phù hợp cho mọi ứng dụng. Cảm biến siêu âm thường được cân nhắc cho bồn chứa có điều kiện đo tương đối thuận lợi. Radar có thể phù hợp hơn trong một số môi trường có hơi nước, nhiệt độ hoặc điều kiện bề mặt phức tạp. Cần lựa chọn theo model và thông số thực tế.

11.5. Cảm biến thủy tĩnh có phù hợp với bể ngầm không?

Có thể phù hợp với bể ngầm và giếng chứa nước khi dải đo, chiều dài cáp, vật liệu tiếp xúc và điều kiện môi trường đáp ứng yêu cầu. Cần kiểm tra thêm ảnh hưởng của tỷ trọng chất lỏng và phương pháp lắp đặt.

12. Kết luận

Việc lắp đặt cảm biến đo mức nước đúng kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong độ chính xác và độ ổn định của hệ thống giám sát tự động. Những lỗi như lắp sai vị trí, chọn sai dải đo, không tính đến vật cản, đặt sai hướng, nhiễu tín hiệu, cấu hình chưa phù hợp và thiếu bảo trì đều có thể làm ảnh hưởng đến kết quả đo.

Để hạn chế sự cố, cần khảo sát điều kiện thực tế của bồn chứa, lựa chọn đúng công nghệ đo, tuân thủ hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất và kiểm tra tín hiệu sau khi đưa thiết bị vào vận hành.

Nếu đang lựa chọn hoặc thay thế cảm biến cho hệ thống bồn chứa, bể ngầm và trạm bơm, doanh nghiệp nên đối chiếu kỹ thông số kỹ thuật trước khi đặt hàng. Tham khảo danh mục thiết bị đo mức nước Siemens tại Batiea để tìm model phù hợp với nhu cầu thực tế.

13. Liên hệ tư vấn