Trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, hệ thống khép kín, việc đo lường mức chất lỏng, vật chất bên trong sẽ rất khó và bị hạn chế. Để tính toán và đo lường được các chỉ sô vật chất này một cách chính xác cần phải dùng đến thiết bị đặc biệt chính là cảm biến. Trong đó, có 2 loại cảm biến đo mức và cảm biến báo mức được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp để quản lý hiệu quả các bồn chứa nguyên liệu, silo.
Vậy, cảm biến đo mức là gì? Cảm biến báo mức là gì? Phân biệt 2 loại cảm biến này và đặc điểm ưu-nhược của từng loại như thế nào? Thông tin dưới đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ về cảm biến báo mức và cách thức hoạt động của chúng.
Cảm biến đo mức là gì?
Đầu tiên ta sẽ tìm hiểu trước về những đặc điểm của cảm biến đo mức. Cảm biến đo mức là thiết bị kỹ thuật có độ nhạy cao, chuyên dùng để đo mức chất lỏng, chất rắn trong từng hệ thống, bồn chứa… Những nơi mà con người không thể trực tiếp đo và xác định khối lượng, thể tích thì cảm biến đo mức với cơ chế hoạt động riêng sẽ tiến hành đo lường chính xác.
Cụ thể, cảm biến đo mức sẽ đo được tỷ lệ phần trăm, số lít, khối lượng, thể tích của môi chất chứa trong silo, bồn chứa khi vật liệu bên trong tăng hoặc giảm.
Phân loại cảm biến đo mức được dùng trong công nghiệp
Chất rắn sẽ dùng cảm biến khác, chất lỏng dẩn điện sẽ dùng cảm biến khác và chất lỏng không dẩn điện hoặc dẩn điện thấp sẽ dùng một loại khác nữa.
Như vậy, tuỳ vào mục đích sử dụng và từng loại môi chất cụ thể mà chúng ta sẽ chọn loại cảm biến tương ứng. Phân loại cảm biến đo mức dưới đây sẽ giúp người dùng hiểu và lựa chọn phù hợp.
1. Cảm biến siêu âm đo mức nước - chất rắn
Loại cảm biến siêu âm đo mức ứng dụng sóng siêu âm để đo mức chất lỏng, chất rắn trong các thiết bị công nghiệp. Dòng cảm biến đo mức này hoạt động dựa trên nguyên lý thu phát sóng điện từ và tính toán khoảng cách, thời gian phản hồi sóng nhận được để tính toán mức nước, chất lỏng, rắn.
Ưu điểm:
- Cảm biến có độ chính xác cao, sai số thấp và đo được nhiều loại vật chất khác nhau.
- Thiết bị dễ dàng vận hành, lắp đặt và bảo trì.
Nhược điểm:
- Giá thành cảm biến đắt đỏ.
- Yêu cầu lắp đặt cảm biến đúng cách và sử dụng đúng kỹ thuật.
2. Cảm biến điện dung đo mức nước - chất rắn
Cảm biến điện dung đo mức chất lỏng/ chất rắn ứng dụng nguyên lý thay đổi điện dung giữa tụ điện, để đo và xác định mức nước.
Ưu điểm:
- Tính linh hoạt cao, đo được nhiều loại vật chất, trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Giá thành rẻ, độ bền cảm biến điện dung cao lên đến 10 năm.
Hạn chế:
- Có thể gây sai số nếu thay đổi vị trí lắp đặt, thay đổi chất điện môi.
- Cần có thêm đầu dò tham chiếu cho bồn kim loại.
3. Cảm biến radar đo khoảng cách
Cảm biến radar hoạt động trên nguyên lý sóng liên tục, có điều khiển tần số. Khi, sóng được phản hồi lại từ 1 đối tượng, cảm biến radar sẽ dựa trên thời gian và bước sóng để xác định khoảng cách.
Ưu điểm:
- Phạm vi đo rộng đến 40m, độ chính xác cao trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Tốc độ đo nhanh và ổn định kể cả trong điều kiện bất lợi, hay cảm biến bị bẩn.
Hạn chế: Giá thành đắt đỏ, đầu tư tốn kém là hạn chế lớn nhất.
4. Cảm biến áp suất đo mức nước
Cảm biến áp suất đo mức dựa trên tính toán áp lực cột nước lên biến áp để xác định mức nước, chất lỏng trong đường ống kín.
Ưu điểm:
- Giá thành rẻ, tiết kiệm chi phí.
- Lắp đặt dễ dàng, dễ thao tác.
Hạn chế:
- Chỉ đo được bồn chứa hoặc đường ống kín.
- Yêu cầu thêm có bộ tín hiệu để hỗ trợ xử lý.
5. Cảm biến đo mức chênh áp
Loại cảm biến đặc biệt này đo được mức chênh lệch áp suất ở 2 khu vực khác nhau, so sánh về mức chênh lệch áp. Từ đó tính toán được độ sâu mức nước, lưu lượng gió, chiều cao cột nước trong khu vực.
Ưu điểm:
- Sai số thấp mang lại kết quả đo chính xác.
- Đo được cho cả bồn kín và bồn hở.
Hạn chế: Mức giá cao hơn so với nhiều loại cảm biến áp suất khác.
Cảm biến báo mức là gì?
Cảm biến đo mức và cảm biến báo mức là 2 thiết bị được ứng dụng phổ biến để xác định thể tích hoặc khối lượng trong các silo. Hai loại đọc gần giống nhau nên nhiều người hay nhầm lẫn 2 loại cảm biến này là 1 NHƯNG thực chất cảm biến đo mức và cảm biến báo mức hoàn toàn khác nhau về công dụng.
Cảm biến báo mức là thiết bị được sử dụng để xác định chất lỏng, chất rắn để đến vị trí lắp đặt hay chưa. Thông qua bộ cảm biến báo mức, hệ thống máy bơm - van sẽ bổ sung hoặc ngừng cung cấp thêm vật chất vào bồn chứa, để đảm bảo mức vật chất theo yêu cầu.
Ứng dụng của cảm biến báo mức thường được dùng để thực hiện đóng ngắt bơm nguyên vật liệu vào bồn chứa.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến báo mức
Nguyên lý hoạt động của cảm biến báo mức đầy silo dạng xoay khá đơn giản. Ở trang thái bình thường lúc cấp nguồn điện thì cảm biến sẽ quay liên tục, với tốc độ khoảng 5-6 vòng / phút. Ở trạng thái này thì Relay vẫn mở.
Sau khi nguyên liệu ngập ngang cánh xoay, lúc này nguyên liệu cảng cánh xoay lại với một lực đủ lớn. Cánh sẽ ngưng xoay lúc này Relay sẽ chuyển trạng thái mở sang trạng thái đóng. Khi nguyên liệu bị hụt xuống dưới mức cảm biến xoay thì cảm biến sẽ quay lại, Relay chuyển trạng thái đóng sang mở.
Sự KHÁC NHAU giữa cảm biến đo mức và cảm biến báo mức:
- Cảm biến đo mức: được sử dụng để đo mức liên tục giúp ta biết được phần trăm, số lít, khối lượng, trọng lượng, chiều cao, thể tích của môi chất chứa trong silo, bồn chứa khi vật liệu bên trong tăng hoặc giảm.
- Cảm biến báo mức: có chức năng là báo đầy – báo cạn chất lỏng hoặc chất rắn
Phân loại cảm biến báo mức hiện có
Tương tự, cảm biến báo mức bao gồm nhiều loại với các công năng khác nhau. Mỗi loại cảm biến báo mức đều có ưu và nhược điểm riêng của nó. Vậy nên người dùng cần cân nhắc giữa giá thành và thông số kỹ thuật, cái nào tối ưu nhất cho yêu cầu thì chọn loại đó.
1. Cảm biến báo mức cánh xoay - cho chất rắn
Đây là loại cảm biến báo mức đơn giản, thiết kế cơ học với cánh xoay khi chạm vật chất sẽ ngừng xoay, phát tín hiệu thông báo đến bộ điều khiển.
Ưu điểm:
- Thiết kế cấu tạo đơn giản, bền bỉ, dễ sử dụng.
- Giá thành rẻ, dễ mua và đầu tư.
- Đo được nhiều loại vật chất, trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt.
Hạn chế:
- Thiết bị hoạt động liên tục có thể gây cháy motor.
- Thiết bị không đo được chất rắn có tỷ trọng thấp.
2. Cảm biến báo mức điện dung cho chất rắn - chất lỏng
Cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi điện dung giữa 2 đầu điện cực. Giải pháp báo mức chất rắn được nhiều đơn vị áp dụng.
Ưu điểm:
- Độ nhạy với chất rắn cao, kể cả chất rắn có tỷ trọng thấp.
- Dễ dàng điều chỉnh mức độ tiếp xúc chất rắn và thời gian rest.
Hạn chế: Giá thành đắt.
3. Cảm biến phao báo mức
Cảm biến phao báo mức có thiết kế đơn giản, sử dụng phao nổi để báo mức nước và chất lỏng. Phao có thiết kế nhẹ nổi trên nước và dung dịch.
Ưu điểm: Giá thành rẻ, dễ dàng sử dụng, lắp đặt trong hệ thống.
Hạn chế:
- Phao dễ bị kẹt, cần lực lớn để chạm công tắc.
- Độ sai số lớn, khó điều chỉnh on - off công tắc.
4. Cảm biến quang
Cảm biến quang phát ra chùm tia sáng dạng laser. Cảm biến nhận được tia sáng phản hồi lại nếu không có vật cản hoặc không có tia phản hồi đồng nghĩa với có vật cản.
Ưu điểm:
- Phù hợp đo nhiều loại chất lỏng.
- Không bị ảnh hưởng bởi tác động môi trường.
- Thiết kế nhỏ gọn dễ lắp đặt sử dụng.
Hạn chế:
- Dễ sai số nếu đầu cảm biến bám bụi.
- Yêu cầu lắp đặt đúng vị trí để báo mức chính xác.
5. Cảm biến rung - tần số
Cảm biến theo dõi các chỉ số: tốc độ, tần số, nhiệt độ - áp suất… các dao động cơ học của thiết bị công nghiệp, cảnh báo tình trạng máy có ổn định hay không.
Ưu điểm:
- Phù hợp với hệ thống báo đầy, báo cạn mà không hoạt động liên tục.
- Cảm ứng có độ nhạy cao, báo mức chính xác.
Hạn chế:
- Không thực hiện đo liên tục.
- Không đo được cho các loại vật chất kích thước lớn.
Tổng kết
Cảm biến đo và báo mức hoạt động trên những nguyên tắc và cơ chế hoạt động khác nhau. Mỗi loại sẽ có đặc trưng, hiệu quả đánh giá phù hợp với từng loại vật chất và hệ thống.
Do vậy, kỹ thuật viên cần hiểu bản chất của hệ thống, yêu cầu kỹ thuật để đánh giá và chọn cảm biến đo mức phù hợp. Hy vọng chia sẻ trên đây của Batiea sẽ giúp bạn đọc hiểu về cảm biến báo mức, báo mức và đặc điểm của các loại phổ biến hiện nay.
