Nivåmätning

Definition

Vid nivåmätningen bestäms fyllnadshöjden av medier i industribehållare, som till exempel process- och lagringstankar, silor eller öppna rännor. För detta överförs mätvärden till elektroniska signaler. Den avgivna signalen integreras i processtyrningens reglerkrets. Det görs skillnad mellan kontinuerliga mätmetoder och gränsvärdesregistreringar. I det följande ska de olika typerna kommenteras och fördelarna med principerna påvisas.

Typer av nivåmätning

Kontinuerliga mätmetoder

Ultraljudsnivåmätning

Ultraljudsprincipens funktionssätt

Transmittern sänder en ultraljudsvåg mot en yta. Där reflekteras signalen. Från signalens löptid beräknar enheten avståndet från sensorns underkant till ytan. För inflytandet av ljudhastigheten, som är beroende av den omgivande atmosfären, kompenserar transmittern automatiskt efter inmatning av specifika värden och mätning av omgivningstemperaturen.
Vid kända avstånd mellan sensorns underkant och botten i en behållare kan enheten indikera nivån. Om behållarens geometri är känd kan även volymen bestämmas. Tack vare olika störekofilter är även användning inne i behållare möjlig, även om det finns inbyggnader som alstrar störekon.
Ultraljudssensorer mäter i:

•     vätskor
•     pastösa medier
•     pulver
•     bulkgods

Tillämpningsområden för ultraljudssensorer

Ultraljudsnivåmätarna lämpar sig på grund av den underliggande mätprincipen för olika tillämpningar. Således används de framför allt i öppna bassänger och inom avloppsvattensektorn, liksom även i silor eller tankar i kemiska anläggningar och mejerier.
Här gör sig fördelarna med beröringsfri mätning gällande. Vattnets föroreningsgrad eller en slambildning i bassängen har nämligen inget inflytande på mätresultatet. Vidare föreligger ingen kontakt med mediet, varför även tillämpningar med höga hygienkrav är möjliga.

Fördelar

• Mätningen utförs oberoende av mediets egenskaper
• Lämpar sig för slipande och aggressiva medier tack vare beröringsfri mätning

Nivåmätning enligt radarprincipen

Radarmätningens funktionssätt

Radar-mätinstrumentet består av ett hus med elektronik, en processanslutning med antenn och en sensor. Från radarsensorns antenn sänds korta radarimpulser ut med en varaktighet på ca 1 ns. Dessa reflekteras av materialet och tas emot av antennen som ekon. Radarvågor fortplantar sig med ljusets hastighet. Radarimpulsernas löptid från utsändning till mottagning är proportionell mot avståndet och därmed också mot fyllnadshöjden. Den fyllnadshöjd som därmed bestämts omvandlas till en motsvarande utgångssignal och avges som mätvärde.
Radarsensorer mäter i:
    vätskor
    pastösa medier
    pulver
    bulkgods

Tillämpningsområden för radarsensorer

Nivåsensorerna används ofta för aggressiva medier samt vid dynamiska processförhållanden, som till exempel höga temperaturer eller tryckvariationer. Mätningen utförs liksom vid ultraljudsmätningen beröringsfritt. Eftersom det inte föreligger någon kontakt med mediet är mätprincipen särskilt väl lämpad för hygieniska tillämpningar. Produktionsprocesser för joghurtprodukter avlöper kontrollerat i högsteril miljö. De ställer därför särskilt höga krav på rengörbarhet för alla medieberörande komponenter. Rengöringsförloppen är i motsvarande mån extrema, eftersom kontaminationer med främmande bakterier leder till en förlust av hela satsen. Den beröringsfria radarprincipen påverkas inte av densitetsändringar hos joghurten och åsamkar inga slipeffekter från frukterna.
Därutöver är den beröringsfria mätningen okänslig gentemot tryck- och vakuuminflytande och lämpar sig för nivåmätning i lagringstankar. För att kunna inbegripa bauxit i denna tillämpning tillförs utspädd natronlut i mixern och blandas med bauxiten. För att ett processen ska utnyttjas optimalt är det viktigt att reglera nivån i ett fastlagt område. Radar-mätinstrumentet registrerar den aktuella fyllnadshöjden och vidarebefordrar den till styrsystemet. Inte ens de cirkulerande omrörarna stör mätningen. Den rådande ångatmosfären spelar inte heller någon roll.

Fördelar

• Hög noggrannhet hos mätvärdena
• Idealisk för dynamiska processförhållanden

Styrd mikrovåg

Funktionssätt för principen med guided Radar

Högfrekventa radarsignal styrs längs en stång eller en stålkabel. Så snart som mediets yta nås reflekteras dessa vågor och tas emot av sensorn. Med ledning av vågornas löptid bestäms nivån och avges som mätvärde.

Gränsnivåregistrering

Flottörbrytare

Flottörprincipens funktionssätt

En flottör fungerar som en sensor, som tack vare sin låga densitet ”simmar” på vätskan. Inuti flottören finns en magnet samt en eller flera reedkontakter. När den definierade fyllnadsnivån har nåtts aktiveras magneten på grund av reedkontakternas lyftkraft. Därvid utförs mätningen oberoende av inflytandefaktorer som till exempel tryck, temperatur, konduktivitet och bubbelbildning hos medierna. Därför lämpar sig denna princip för olika tillämpningar, som till exempel för medier med skumbildning eller dynamiska ytor samt inom ett brett temperaturområde.
Flottörsensorer mäter i:
    vätskor

Vibrerande Gaffel

Funktionssätt för principen med vibrerande gaffel

I tanken finns en vibrerande gaffel. Denna magnetiseras piezoelektriskt och vibrerar med sin mekaniska resonansfrekvens på ca 1200 Hz. Därvid förändras vibrationsfrekvensen vid kontakt med medier. Frekvensändringen registreras av den integrerade oscillatorn och omvandlas till ett kopplingskommando.

Är du på jakt efter nivåmätinstrument för din individuella situation? Hitta passande produkter för nivåmätning nu!