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深圳計(jì)為自動化技術(shù)有限公司
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音叉液位開關(guān)成功用于生物發(fā)酵罐的液位測量
補(bǔ)料系統(tǒng)主要由進(jìn)料隔膜閥、計(jì)量罐、高/低液位開關(guān)、出料隔膜閥等組成。在發(fā)酵過程中,微生物通常生長的比較旺盛,在補(bǔ)料并攪拌后,會產(chǎn)生大量的泡沫,這些泡沫對于液位的準(zhǔn)確測量造成了干擾。這就對液位開關(guān)提出了較高的要求,即對液位的測量不能受泡沫和介電常數(shù)變化的影響,以確保對液位的準(zhǔn)確測量。
計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)
可選液位開關(guān):目前,能夠用于液位測量的儀表很多,其中開關(guān)量儀表常見的有:浮球液位開關(guān)、電容式液位開關(guān)、射頻導(dǎo)納液位開關(guān)、外測液位開關(guān)、光電液位開關(guān)以及音叉液位開關(guān)等。它們各有千秋,基于不同的工作原理、具有不同的產(chǎn)品性能,也應(yīng)用于不同的工況場景。
浮球液位開關(guān)是基于浮力和靜磁場原理而工作的。帶有磁體的浮球(即磁浮子)受浮力的影響,隨著液位的變化而升降。磁浮子中的磁體和傳感器(磁簧開關(guān))相互作用,產(chǎn)生開關(guān)信號。
電容式液位開關(guān)的測量原理是:液位高低變化導(dǎo)致探頭被覆蓋區(qū)域大小發(fā)生變化,從而導(dǎo)致電容值發(fā)生變化。探頭與罐壁(導(dǎo)電材料制成)構(gòu)成一個(gè)電容。當(dāng)罐體中有物料注入時(shí),電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應(yīng)地增大,通過檢測電容值的變化輸出開關(guān)報(bào)警信號。
射頻導(dǎo)納液位開關(guān)與電容式工作原理相似,作為一種從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來的技術(shù),由于增加了防掛料電路,可靠性較高。
外測液位開關(guān)是一種利用“變頻超聲波技術(shù)”從罐外測量液位的安全非接觸式液位測量儀表。安裝于容器外壁上的測量探頭發(fā)射超聲波,并檢測其在容器壁中的余振信號,當(dāng)液體漫過探頭時(shí),此余振信號的幅值會變小,儀表檢測到余振信號的變化以后會輸出一個(gè)開關(guān)信號,以達(dá)到液位報(bào)警的目的。
光電液位開關(guān)利用光線的折射及反射原理,使用紅外線對液位進(jìn)行測量。當(dāng)光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當(dāng)被測液體處于高位時(shí)則被測液體與光電開關(guān)形成一種分界面,當(dāng)被測液體處于低位時(shí),則空氣與光電開關(guān)形成另一種分界面,這兩種分界面使光電開關(guān)內(nèi)部光接收晶體所接收的的反射光強(qiáng)度不同,即對應(yīng)兩種不同的開關(guān)狀態(tài)。
音叉液位開關(guān)的工作原理是通過安裝在基座上的一對壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動。當(dāng)音叉液位開關(guān)的音叉與被測介質(zhì)相接觸時(shí),音叉的頻率和振幅將改變,通過檢測這一物理量的變化輸出開關(guān)報(bào)警信號。
不同液位開關(guān)工況適應(yīng)性對比:
種類 |
是否受 泡沫影響 |
是否受介電常數(shù)變化影響 |
產(chǎn)品穩(wěn)定性 |
安裝是否方便 |
單價(jià) |
浮球液位開關(guān) |
否 |
否 |
機(jī)械式,穩(wěn)定性差 |
是 |
低 |
電容式液位開關(guān) |
稍有影響 |
是 |
需要根據(jù)介電常數(shù)調(diào)整儀表參數(shù),穩(wěn)定性差 |
是 |
適中 |
射頻導(dǎo)納液位開關(guān) |
稍有影響 |
是 |
需要根據(jù)介電常數(shù)調(diào)整儀表參數(shù),穩(wěn)定性差 |
是 |
適中 |
外測液位開關(guān) |
否 |
否 |
穩(wěn)定性好 |
否 |
高 |
光電液位開關(guān) |
是 |
否 |
穩(wěn)定性差 |
是 |
低 |
音叉液位開關(guān) |
否 |
否 |
穩(wěn)定性好 |
是 |
適中 |
液位測量方案選擇:
通過上面不同液位開關(guān)工況適應(yīng)性對比表,我們可以看出:
1.浮球液位開關(guān):采用浮力原理,本身不受泡沫和介電常數(shù)變化的影響,這是其主要優(yōu)勢,較低的采購成本,對于預(yù)算有限的用戶也很有吸引力。但采用機(jī)械連桿結(jié)構(gòu)在活動頻次高的情況下,機(jī)械疲勞損壞概率大大增加,另外磁簧開關(guān)的使用壽命也相對較短。浮球液位計(jì)的這些應(yīng)用缺陷顯然無法滿足用戶的需求。
2.電容式液位開關(guān)和射頻導(dǎo)納液位開關(guān):在生物發(fā)酵過程中,較高的過程溫度會維持一段時(shí)間,而溫度的變化會使物料的介電常數(shù)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致電容值也發(fā)生變化,這促使電容式液位開關(guān)和射頻導(dǎo)納液位開關(guān)對這些變化進(jìn)行不斷的標(biāo)定,而這無疑增加了測量的不確定性。另外具有極強(qiáng)吸附性的泡沫,會粘附在探頭上,這也為儀表的準(zhǔn)確測量帶來了干擾。所以,這兩款液位開關(guān)并非生物發(fā)酵罐液位測量的理想儀表。
3.光電液位開關(guān)和外貼式液位開關(guān):在有大量泡沫的情況下,光電液位開關(guān)整體的使用效果較差,無法準(zhǔn)確測量液位。非接觸式的外貼式液位開關(guān)對于安裝位置很有講究,不僅安裝相對復(fù)雜,而且維護(hù)成本相對較高。這兩種液位開關(guān)也被用戶所舍棄。
4.音叉液位開關(guān):由于音叉液位開關(guān)無活動部件,即裝即用無需針對介電常數(shù)額外調(diào)試,叉體的振動不受液體飛濺以及泡沫的影響,且產(chǎn)品性價(jià)比較高,所以音叉液位開關(guān)是生物發(fā)酵罐液位測量的不錯(cuò)選擇。
在對上述儀表綜合對比后,廣東一家生物科技公司將要購買的儀表鎖定在購買音叉液位開關(guān)上。在遴選音叉液位開關(guān)的過程中,該用戶發(fā)現(xiàn)除具有音叉液位開關(guān)的共有特點(diǎn)外,計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)還具有媲美進(jìn)口產(chǎn)品的一系列特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
1.叉體短小,長僅40mm,特別適合用于測量管道等狹小空間的液位。
2.叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后,可測介質(zhì)密度低至0.5g/cm3。
3.免受泡沫、氣泡、粘稠、振動以及液體特性的影響,具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
4.擁有繼電器、二線制、Namur、晶體管4種信號輸出方式。
5.通過本安、隔爆防爆認(rèn)證。其中隔爆:Ex d IIC T6~T1 Gb,本安:Ex ia IIC T6~T1 Ga。
6.基于檢測頻率變化的設(shè)計(jì),具有極高的可靠性和性價(jià)比。
計(jì)為音叉液位開關(guān)的這些特點(diǎn)使其在眾多同類產(chǎn)品中脫穎而出。完全滿足用戶需求的計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān),被用戶最終選定為測量生物發(fā)酵罐液位的儀表。憑借出色的叉體調(diào)諧工藝,計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)自投入使用至今,測量準(zhǔn)確,穩(wěn)定可靠,備受用戶青睞。
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