Partnerzy
Serwisu

KANLUX baner 2024

Partnerzy
Merytoryczni

Czujnik poziomu cieczy
fot. Aquilo Polska

Czujnik poziomu cieczy – rodzaje i parametry urządzeń

Obecnie coraz więcej budynków wyposaża się w różnego rodzaju zbiorniki techniczne, kluczowym aspektem jest monitorowanie poziomu znajdujących się w nich cieczy. Czujnik pomiaru cieczy staje się więc niezastąpionym narzędziem, umożliwiającym kontrolę i optymalizację zarządzania płynami, takimi jak deszczówka czy olej opałowy. Warto przyjrzeć się bliżej temu rozwiązaniu, które odgrywa kluczową rolę w efektywnym i bezpiecznym zarządzaniu takim zbiornikiem.

Targi Securex

Jak wybrać czujnik poziomu cieczy odpowiedni dla danego zbiornika?

Wybierając czujnik poziomu cieczy odpowiedni dla danego zbiornika, należy rozważyć kilka istotnych czynników. W pierwszej kolejności niezbędne jest dokładne zrozumienie warunków panujących w zbiorniku, gdyż to właśnie one mają kluczowy wpływ na wybór właściwego urządzenia. Prawidłowe dobranie czujnika poziomu cieczy może zaoszczędzić wiele trudności związanych z późniejszym serwisowaniem.

Wybierając czujnik poziomu cieczy, należy wziąć pod uwagę kilka czynników:

  • rodzaj cieczy – w większości przypadków będą to nieczystości gospodarcze. Szczególnie istotne jest, aby uwzględnić, że takie substancje stanowią środowisko niekorzystne dla elektroniki, która będzie narażona na opary kwasowe i wysoką wilgotność. W zbiornikach na olej opałowy trzeba wziąć pod uwagę kwestie bezpieczeństwa oraz wysoką łatwopalność mierzonej substancji. Zatem czujniki kontaktowe, których praca często polega na zwieraniu/rozwieraniu dwóch elektrod, zupełnie nie znajdą tu zastosowania;
  • zakres temperatur pracy – najczęściej zbiorniki umieszcza się na zewnątrz, dlatego istotne jest, aby czujniki pracowały w zakresie temperatur od –10 do 30°C, aby sprostać zmieniającym się warunkom atmosferycznym w ciągu roku;
  • wilgotność – powyżej przechowywanej cieczy zbierają się opary, a wilgotność względna zależy od temperatury – im zimniej, tym będzie ona większa. W szczególnym, ale dość częstym przypadku wilgoć zawarta w powietrzu znajdującym się w zbiorniku, ochładza się na tyle, że zostaje osiągnięty tzw. punkt rosy. Podczas wystąpienia tego zjawiska następuje bardzo intensywne skraplanie nie tylko na ściankach zbiornika, ale również na czujniku;
  • dostępna infrastruktura – chodzi tu zarówno o doprowadzenie zasilania, z którego będzie korzystał czujnik, jak również o sposób komunikacji i przekazywanie informacji użytkownikom o poziomie zapełnienia zbiornika;
  • zmienność poziomu w czasie – szybka zmienność poziomu cieczy wymaga częstszych pomiarów, co wpływa negatywnie na żywotność baterii w przypadku czujników zasilanych bateryjnie.

 

Z perspektywy użytkowania, ważne są takie parametry czujnika poziomu cieczy, jak:

  • czas pracy baterii – aby minimalizować konieczność serwisowania, ważna jest żywotność baterii utrzymująca się na poziomie 12 miesięcy. Wybierając czujnik poziomu cieczy, warto zapoznać się z opiniami użytkowników odnośnie tego parametru, ponieważ często deklaracje producentów dotyczą maksymalnego czasu pracy, który w rzeczywistości może być znacznie krótszy;
  • dokładność pomiaru – na rynku istnieje wiele rozwiązań w tej dziedzinie, a wybór jest w dużej mierze zależny od preferencji użytkowników. Oprócz czujników, które przekazują informacje typu pełny/pusty, standardem staje się podawanie poziomu zapełnienia w %, mm lub cm. To rozróżnienie ma bardzo duży wpływ na cenę. Użytkownik powinien również określić czy potrzebuje jedynie informacji o statusie zapełnienia czy też poziomie cieczy w zbiorniku;
  • częstotliwość pomiaru – idealnym rozwiązaniem byłby pomiar w czasie ciągłym, jednak wiązałoby się to z szybkim wyczerpywaniem baterii oraz dużą ilością generowanych danych. W zależności od zastosowania akceptowalne jest dokonywanie pomiarów co kilka godzin, np. w przypadku szamba czy zbiornika na olej opałowy. Jednak w zbiornikach retencyjnych lub na deszczówkę, gdzie poziom cieczy może zmieniać się szybko i gwałtownie, konieczne są częstsze odczyty;
  • ingerencja czujnika w zbiornik – w przypadku zbiorników na olej opałowy, bezpiecznym rozwiązaniem jest pomiar bezkontaktowy oraz umieszczenie czujnika na zewnątrz, aby uniknąć styczności z oparami. Natomiast w przypadku szamba istotne jest to, żeby ze zbiornika nie wystawały żadne antenki, puszki czy wężyki;
  • zasięg – czujniki poziomu cieczy muszą mieć dostęp do stacji bazowej lub bezpośrednio do Internetu, dlatego bardzo istotny jest materiał, z którego wykonana jest pokrywa. Betonowa lub tworzywowa nie stanowią problemu, ale większość czujników ma trudności z komunikacją bezprzewodową, jeśli pokrywa jest wykonana z żeliwa, które tłumi sygnał radiowy;
  • sposób informowania o zapełnieniu – obecnie rzadko wybierane są rozwiązania (mało praktyczne), w których informacje o stanie zbiornika są przekazywane za pomocą migających diod czy przez sygnalizację dźwiękową. Dużo wygodniejsze i ze zdecydowaną korzyścią dla użytkowników jest przekazywanie informacji przez aplikację zainstalowaną w telefonie bądź za pomocą e-maila czy notyfikacji. Tutaj funkcjonalność dostępnych rozwiązań jest podobna;
  • integracja z dostępną infrastrukturą – wiąże się to z punktem wyżej – dużo budynków wyposażonych jest w systemy BMS, a czujnik poziomu cieczy powinien się z nimi integrować. Niezależnie czy mowa o popularnym HomeAssistancie, Supli, integracji z Google Assistantem, Alexą, Loxone czy autorskim systemem dyfuzorów i pomp do przydomowej oczyszczalni ścieków;
  • sposób montażu – wybierając czujnik poziomu cieczy, należy uwzględnić miejsce jego montażu. Urządzenia mikrofalowe są mniej restrykcyjne, natomiast ultradźwiękowe powinny być umieszczone jak najniżej, co nie jest wygodne. Najbardziej niekorzystne jest, jeśli czujnik wymaga montażu na/pod pokrywą, co naraża go na uszkodzenia;
  • kolor – chociaż może się wydawać nieistotny, wybór koloru ma wpływ na usługi asenizacyjne. Jaskrawy, widoczny kolor czujnika ułatwia pracę i poprawia rzetelność usługi.
Czujnik poziomu cieczy
fot. Aquilo Polska

Czujnik poziomu cieczy – rozwiązania dostępne na rynku

Podstawowy podział czujników poziomu cieczy obejmuje rozwiązania kontaktowe i bezkontaktowe. Te pierwsze to różnego rodzaju sondy oraz urządzenia wyposażone w elektrody lub pływaki. Charakteryzują się stosunkowo niską ceną, jednak nie wskazują one rzeczywistego poziomu cieczy w zbiorniku. Zamiast tego, informują jedynie o osiągnięciu określonego poziomu. Użytkownik nie ma wiedzy na temat aktualnego poziomu napełnienia, dopóki nie otrzyma komunikatu, że osiągnął on poziom krytyczny. W przypadku szamba, elektrody i pływaki mają tendencję do szybkiego brudzenia się, co prowadzi do utraty ich efektywności. Konieczność konserwacji staje się nie tylko kłopotliwa, lecz także generuje dodatkowe nakłady pracy.

Czujnik poziomu cieczy bezkontaktowy zazwyczaj pracuje na zasadzie wysyłania fali lub wiązki, a następnie mierzenia czasu odbicia od obiektu pomiarowego i powrotu do czujnika (czujniki Time-of-flight). Najczęściej spotykane są czujniki ultradźwiękowe emitujące dźwięk o częstotliwości ok. 40 kHz, który po odbiciu od przeszkody, powraca do urządzenia i na podstawie tego dokonywany jest pomiar (analogicznie do działania czujników parkowania w samochodach). Bezkontaktowość urządzeń jest ich niewątpliwą zaletą, jednak technologia ta niesie ze sobą pewne ograniczenia.

Jednym z głównych wyzwań jest szerokie pole widzenia tych czujników, dlatego montaż jest bardzo istotny. W celu uzyskania dokładnych pomiarów konieczne jest umieszczenie ich na dolnej części komina. W innym przypadku pomiar może być wykonany nie na poziomie mierzonej cieczy, lecz na dowolnej przeszkodzie. W praktyce może to być zarówno komin, ścianka zbiornika, jak i elementy techniczne, takie jak rurki czy przewody znajdujące się wewnątrz zbiornika.

Kolejnym istotnym problemem, któremu muszą stawić czoła użytkownicy takich czujników, jest wilgoć i skropliny. Sensory ultradźwiękowe muszą być wycelowane pionowo w dół, w kierunku mierzonej cieczy, aby dokładnie określić jej poziom. To umiejscowienie stwarza dogodne warunki dla kondensacji oraz tworzenia się skroplin. Producenci starają się rozwiązać ten problem, np. poprzez montowanie mechanizmów odprowadzania skroplin lub zalecając użytkownikom regularne konserwacje sensora. Należy jednak zwrócić tu uwagę, że celem montażu czujnika nie jest stałe jego monitorowanie czy konserwacja.

Rozwiązaniem wspomnianych problemów są czujniki mikrofalowe, które stosunkowo niedawno pojawiły się na rynku. Są to również urządzenia typu ToF, jednak używają znacznie wyższych częstotliwości fal, sięgających dziesiątek gigaherców. Dzięki temu czujniki poziomu cieczy są w stanie dokonać pomiaru będąc jednocześnie zamknięte w szczelnych obudowach, ponieważ fala przenika przez tworzywo i odbija się dopiero od przeszkód dobrze przewodzących, np. wody. Eliminuje to zupełnie problem skroplin i narażenia sensora na wilgoć. Dodatkowo takie sensory można zaprogramować, aby odpowiednio rozpoznawały przeszkody. Sprawdzą się zatem w znacznie bardziej złożonych zbiornikach, gdzie występują wyzwania związane z wysokim kominem, dużą wilgotnością, obecnością przewodów, rurek itp. Czujniki mikrofalowe można także stosować do pomiaru poziomu cieczy w zbiornikach na olej opałowy czy w mauzerach, po prostu umieszczając je na ich powierzchni. Urządzenia nie mają kontaktu z cieczą, co jest to szczególnie ważne w przypadku łatwopalnych substancji.

Choć technologia ta jest stosunkowo nowa, wiele czynników wskazuje na to, że jest to jedno z najlepszych dostępnych rozwiązań do precyzyjnego pomiaru poziomu cieczy. Należy jednak wziąć pod uwagę, że zastosowane skomplikowane rozwiązania techniczne wpływają na ich cenę. Niemniej jednak, korzyści związane z dokładnym pomiarem co do milimetra, możliwością elastycznego montażu i niską awaryjnością czujnika sprawiają, że wybór ten jawi się jako bardzo rozsądne oraz perspektywiczne rozwiązanie.

Podsumowanie

Na rynku istnieje obecnie szeroki wybór czujników pochodzących od różnych producentów, często prezentujących podobne właściwości. Może się wydawać, że wybór czujnika pomiaru cieczy nie jest kluczową kwestią, jednak ma on ogromne znaczenie, szczególnie jeśli chodzi o wygodę użytkowania zbiornika. Często to dopiero rozmowy z instalatorem lub producentem pomagają uświadomić sobie skalę wyzwań, z jakimi może się wiązać to pozornie niewielkie urządzenie.

Od dokonanego wyboru zależy, czy zbiornik będzie w praktyce bezobsługowy czy też użytkownik będzie musiał skupić swoją uwagę na czujniku, zamiast na samej zawartości zbiornika. Właśnie dlatego, przed podjęciem decyzji o zakupie, warto dobrze się zastanowić i wybrać takie rozwiązanie, które sprosta oczekiwaniom i zapewni komfortowe użytkowanie zbiornika.

Publikacja artykułu: paździenik 2023 r.

Ocena:

5/5 - (3 ocen)

MOŻE CI SIĘ SPODOBAĆ

W POZOSTAŁYCH SERWISACH

HalePrzemyslowe.plus

Serwis branżowy poświęcony zagadnieniom związanym z halami przemysłowymi, na które składają się m.in. budowa i wynajem, instalacje, automatyka i logistyka czy wyposażenie.

Energetyka.plus

Serwis branżowy poświęcony zagadnieniom z branży energetycznej, na które składają się m.in. infrastruktura energetyczna, urządzenia i instalacje energetyczne, OZE czy przepisy prawne.