Hüdrostaatiline tasemeandur – kuidas see töötab?

Mis on hüdrostaatiline rõhk?

Hüdrostaatiline rõhk on vedelikukolonnist tulenev rõhk, mis sõltub selle kõrgusest ja tihedusest. Lihtsamalt öeldes on see teatud sügavusel valitsev rõhk. Mida suurem on sügavus, seda suurem on hüdrostaatiline rõhk, sest vedeliku kaal suureneb allapoole suunatud jõu (gravitatsiooni) mõjul.

Hüdrostaatilise rõhu mõõtmine – paradoks

Vedeliku hüdrostaatiline rõhk sõltub ainult sügavusest. Seda parameetrit ei mõjuta mahuti suurus ega kuju. Seda nähtust nimetatakse „hüdrostaatiliseks paradoksiks”.

Vedeliku hüdrostaatiline tase mahutis

Hüdrostaatilised andurid töötavad lihtsa põhimõtte alusel. Kui me teame mõõdetava vedeliku tihedust, sõltub rõhu väärtus vedeliku veesamba kõrgusest mõõtepunkti kohal, s.t selles kontekstis anduri kohal. Nagu sa kindlasti füüsikatundidest mäletad, ei mõjuta mõõtepunktist kõrgemal asuva vedeliku maht näitu. Seetõttu on rõhk vertikaalselt paigutatud avatud torus sama suur kui avatud mahutis, mis on täidetud veega samale tasemele. Hüdrostaatilises sondis mõõdetakse rõhku vee alla kastetud sondi eraldusmembraani tasandil ning seda võrreldakse atmosfäärirõhuga torus asuva kapillaari abil.

Mõõtmine põhineb valemil:

p = h⋅ρ⋅g

Mõisted:

• p – rõhk mahuti sees,
• h – vedeliku tase,
• ρ – vedeliku tihedus,
• g – gravitatsioonikiirendus.

Avatud mahutis arvutatakse vedeliku tase järgmiselt:

h = p/ (ρ⋅g)

Suletud mahutis on valem järgmine:

h = (p2 – p1)/(ρ⋅g), kus:

• p1 – rõhk vedeliku pinnal,
• p2 – rõhk mõõtepunktis.

Tuleb märkida, et mõõtmisi saab teha mitte ainult vees, vaid ka nõudlikumates keskkondades. Rasketes tingimustes töötamiseks sobivad hästi meie füüsilistele ja keemilistele mõjudele vastupidavad hüdrostaatilised vedeliku taseme andurid.

Hüdrostaatilised andurid – kasutusvaldkonnad

Seda mõõtmismeetodit kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, sealhulgas toiduainetööstuses ning vee- ja reovee valdkonnas – reoveepuhastites ja reoveepumpamistes. Kasutusotstarbest sõltuvalt eristame järgmisi hüdrostaatilisi andureid:

Hüdrostaatiline reoveetaseme andur

nt JUMO MAERA F27 hüdrostaatiline reoveetaseme andur

Hüdrostaatiline veetaseme andur

nt JUMO MAERA S25 4–20 mA hüdrostaatiline andur

Kaevude sügavuse andur

nt JUMO MAERA S28 hüdrostaatiline joogivee sügavuse andur

Kas hüdrostaatilisi andureid saab kasutada veetaseme mõõtmiseks jõgedes?

Jah, hüdrostaatilisi vedeliku taseme andureid saab kasutada jõgedes, tingimusel et need on õigesti paigaldatud. Hüdrostaatilist andurit on kõige parem paigaldada kohta, kus vool on suhteliselt rahulik. Tuleb vältida kohti, kus vool on tugev, sest see võib mõõtmiste täpsust mõjutada. Lisaks tasub hoolitseda selle eest, et andur paigaldataks sobivale sügavusele ja kalibreeritaks regulaarselt. Sobiva anduri näide selleks rakenduseks on MAERA S26, mille mõõteulatus on kuni 25 m.

Kuidas töötab hüdrostaatiline tasemeandur?

Hüdrostaatiliseks taseme mõõtmiseks kasutatakse hüdrostaatilist andurit. See paigaldatakse või lastakse alla kindlale sügavusele (nulltasandile). Veerõhuandur ei mõõda hüdrostaatilise paradoksi tõttu kogu mahuti mahtu, vaid ainult selle kohal asuvat vedeliku vertikaalset veesammast. Kui vedeliku tihedus on teada, saab rõhu väärtuse arvutada anduri asukohast nulltasandini ulatuva kaugusena vedeliku pinnani.

Milliseid väärtusi saavad hüdrostaatilised andurid mõõta?

Hüdrostaatilised andurid võimaldavad mõõta mitte ainult hetke taseme väärtust, vaid ka taseme muutuste jälgimist mis tahes valitud võrdluspunktist keskkonna piires.

Lisaks on hüdrostaatilised rõhuandurid paigaldatud veepinna alla, mistõttu on need immuunsed igasuguste veepinna häirete suhtes, nagu näiteks üleujutus.

Kuidas valida sobiv vedeliku taseme rõhuandur?

Avatud mahutites, nagu õhutusnõud, kaevud või looduslikud või kunstlikud veemahutid, kasutage veekindlaid rõhuandureid, nn tasemeandureid. Suletud mahutite puhul sobivad kõige paremini veekindlad rõhuandurid, millel on esiküljel membraan, või andurid, mida saab mahutile väljastpoolt kinni kruvida.

Pärast selle otsuse tegemist määrake kindlaks järgmised olulisemad omadused:

1. Rõhuühendus (ainult juhul, kui tegemist on standardse külgpaigaldusega anduriga) – sobiv mahuti keermestatud avaga.
2. Mõõtevahemik – see tuleb valida vastavalt tasemele, mida antud rakenduses mõõdetakse. Vabalt seisva mahuti puhul määratakse tase kindlaks mahuti kõrguse alusel. Maa-aluses mahutis tuleb otsustada, millisele sügavusele soovitakse tasemeandurit sukeldada, ja valida vastav mõõtevahemik. Tuleb meeles pidada, et 10 meetrit veesammast vastab rõhule umbes 1 000 mbar (1 bar) või 14,5 psi.
3. Täpsus – standardne täpsus <0,5% annab maksimaalse vea 5 mm taseme meetri kohta, samas kui kõrgeima täpsusega variandid (<0,1%) tagavad maksimaalse täpsuse 1 mm taseme meetri kohta.
4. Elektriline ühendus – standardanduri puhul saate valida ühenduse (nt M12 või DIN A) või kaabli väljundi, kuid kui valisite vee alla paigaldatava veerõhuanduri, on saadaval ainult kaabel. Kaabelühenduse puhul tuleb valida sobiv pikkus, et võimaldada juhtme ühendamist andurist juhtimissüsteemini ning et veealune andur asuks sobival sügavusel.
5. Materjal – standardina on tasemeandurid valmistatud roostevabast terasest, nagu JUMO MAERA S 28, kuid nõudlike keskkondade puhul soovitame vastupidavat titaanist vedeliku tasemeandurit, nt hüdrostaatilist sondi JUMO MAERA S 29.
6. Lisafunktsioonid, nt luba kasutamiseks plahvatusohtlikes tsoonides, nagu sondil JUMO dTRANS p33.

Hüdrostaatiline taseme mõõtmine – temperatuuri kompenseerimine

Kui vedeliku temperatuur tõuseb, suureneb selle maht, mis põhjustab vedeliku taseme tõusu. See nähtus mõjutab mõõtmistulemuste täpsust negatiivselt. Kui aga on vaja täpset hüdrostaatilist taseme mõõtmist muutuva keskkonna temperatuuri juures, soovitame temperatuuri mõjust tingitud vigade vältimiseks paigaldada lihtne ja ökonoomne lisandur, näiteks Pt100 temperatuursond.

Võite valida ka vedeliku taseme anduri, millel on integreeritud temperatuuriandur, näiteks JUMO MAERA F27.

Hüdrostaatiliste tasemeandurite kaablid

Millised on hüdrostaatilise tasemeanduri kaablite saadaval olevad versioonid?

Hüdrostaatilise tasemeanduri, nt JUMO MAERA F27, kaablite saadaval olevad versioonid on:

1. PUR-kaabel: Hall polüuretaanist (PUR) kaabel, varjestatud, UV-kiirgusele vastupidav.
2. PE-LD-kaabel: must madala tihedusega polüetüleenist (PE-LD) kaabel, varjestatud, UV-kiirgusele vastupidav.
3. FEP-kaabel: must fluoroetüleenpropüleenist (FEP) kaabel, varjestatud.

Milline on hüdrostaatilise anduri kaabli maksimaalne pikkus?

Kõik nimetatud JUMO hüdrostaatiliste andurite kaablid on saadaval erinevates standardpikkustes, alates 5 meetrist kuni 100 meetrini, ning neid saab kohandada ka kliendi individuaalsete nõudmiste järgi, näiteks vahemikus 0–2 m.

Kuidas valida sobiv hüdrostaatiline andur?

JUMO pakub laia valikut hüdrostaatilisi andureid, mis võimaldavad vedeliku taseme pidevat jälgimist. Võtke meiega ühendust – meie spetsialistid valivad teie rakendusele sobiva seadme.

PZH-sertifikaadiga hüdrostaatilised sondid

PZH-sertifikaat on tunnistus, mis kinnitab, et hüdrostaatiline sond vastab joogivee ja rahvatervise ohutus- ja kvaliteedistandarditele. See on oluline seadmete puhul, mida kasutatakse seoses joogiveega või muude vedelikega, mis võivad mõjutada inimeste tervist. Soovi korral saadame teile meie hüdrostaatiliste andurite kehtiva PZH-sertifikaadi.