Ёмкостный уровнемер
Контактный датчик уровня, измеряющий электрическую ёмкость между стержнем-электродом и стенкой резервуара. При изменении уровня среды меняется диэлектрическая постоянная в зазоре, что преобразуется в сигнал уровня или релейный выход.
Ёмкостный датчик уровня работает как переменный конденсатор: один обкладкой служит металлический стержень или трос, другой — стенка резервуара или вторая электродная трубка. Пространство между ними заполнено средой (жидкостью или сыпучим материалом), и её диэлектрическая проницаемость формирует общую ёмкость системы. При подъёме продукта доля среды в зазоре растёт, ёмкость увеличивается — электроника преобразует это в токовый сигнал 4–20 мА или в контакт реле.
Главное применение — сыпучие материалы, порошки и агрессивные среды, где другие методы работают хуже. Ультразвук в пыли глохнет, радар требует хорошего отражения, а поплавок застревает — тогда как ёмкостный стержень просто торчит в бункере и спокойно считает уровень муки, зерна, цемента или гранулированного полимера. Для сильноагрессивных жидкостей (кислоты, щёлочи) выпускают исполнения с фторопластовым покрытием электрода, которое долго служит там, где нержавейка быстро изнашивается.
Второй сценарий — сигнализаторы уровня (точечный контроль одной отметки). Короткий электрод в боковой стенке резервуара замыкает цепь при касании среды и работает как бинарный датчик — дёшево и надёжно. Такие сигнализаторы массово ставят в пищевой автоматике, на нефтебазах для контроля подтоварной воды и в резервуарных парках как независимый канал защиты от перелива. Основное ограничение метода — чувствительность к налипанию и загрязнению электрода: при толстом слое остатков показания плывут, поэтому для вязких и липких продуктов ёмкостный датчик применяют с оговорками.
Частые вопросы
Чем ёмкостный датчик отличается от кондуктометрического?
Кондуктометрический датчик работает только с электропроводной средой (вода, растворы солей): он замыкает цепь через проводящий слой. Ёмкостный метод не требует проводимости — он измеряет диэлектрическую постоянную и подходит для любых жидкостей, порошков и даже воздуха с переменным составом. Поэтому для нефтепродуктов, масел, сухих материалов берут только ёмкостные датчики.Как бороться с налипанием продукта на электроде?
Два подхода. Первый — компенсационный электрод: короткий дополнительный стержень вблизи ввода в резервуар постоянно измеряет ёмкость налипшего слоя и вычитает её из основного сигнала. Второй — фторопластовое покрытие, к которому большинство продуктов налипает хуже. Для принципиально липких сред (меласса, патока, битум) правильнее отказаться от ёмкостного метода в пользу радара с антенной выше уровня.
Источники
- ГОСТ 8.361-79 — Расход жидкости и газа. Методика выполнения измерений — Госстандарт СССР