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食品行業

音叉液位開關成功用于生物發酵罐的液位測量

  生物發酵技術是啤酒、醬油、味精等物品生產中常用的一種技術。但在整個發酵過程中,需要檢測溫度、PH酸堿度、溶解氧濃度以及液位等。而對液位的檢測以實現及時補料對于維持生物生長所需的營養以及生產的順利進行非常重要。
  補料系統主要由進料隔膜閥、計量罐、高/低液位開關、出料隔膜閥等組成。在發酵過程中,微生物通常生長的比較旺盛,在補料并攪拌后,會產生大量的泡沫,這些泡沫對于液位的準確測量造成了干擾。這就對液位開關提出了較高的要求,即對液位的測量不能受泡沫和介電常數變化的影響,以確保對液位的準確測量。

計為Ring-11音叉液位開關

  可選液位開關:
  目前,能夠用于液位測量的儀表很多,其中開關量儀表常見的有:浮球液位開關、電容式液位開關、射頻導納液位開關、外測液位開關、光電液位開關以及音叉液位開關等。它們各有千秋,基于不同的工作原理、具有不同的產品性能,也應用于不同的工況場景。
  浮球液位開關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)相互作用,產生開關信號。
  電容式液位開關的測量原理是:液位高低變化導致探頭被覆蓋區域大小發生變化,從而導致電容值發生變化。探頭與罐壁(導電材料制成)構成一個電容。當罐體中有物料注入時,電容值將隨探頭被物料所覆蓋區域面積的增加而相應地增大,通過檢測電容值的變化輸出開關報警信號。
  射頻導納液位開關與電容式工作原理相似,作為一種從電容式物位控制技術發展起來的技術,由于增加了防掛料電路,可靠性較高。
  外測液位開關是一種利用“變頻超聲波技術”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射超聲波,并檢測其在容器壁中的余振信號,當液體漫過探頭時,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開關信號,以達到液位報警的目的。
  光電液位開關利用光線的折射及反射原理,使用紅外線對液位進行測量。當光線在兩種不同介質的分界面將產生反射或折射現象。當被測液體處于高位時則被測液體與光電開關形成一種分界面,當被測液體處于低位時,則空氣與光電開關形成另一種分界面,這兩種分界面使光電開關內部光接收晶體所接收的的反射光強度不同,即對應兩種不同的開關狀態。
  音叉液位開關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。當音叉液位開關的音叉與被測介質相接觸時,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報警信號。
  不同液位開關工況適應性對比:

種類

是否受

泡沫影響

是否受介電常數變化影響

產品穩定性

安裝是否方便

單價

浮球液位開關

機械式,穩定性差

電容式液位開關

稍有影響

需要根據介電常數調整儀表參數,穩定性差

適中

射頻導納液位開關

稍有影響

需要根據介電常數調整儀表參數,穩定性差

適中

外測液位開關

穩定性好

光電液位開關

穩定性差

音叉液位開關

穩定性好

適中

  液位測量方案選擇:
  通過上面不同液位開關工況適應性對比表,我們可以看出:
  1、浮球液位開關:采用浮力原理,本身不受泡沫和介電常數變化的影響,這是其主要優勢,較低的采購成本,對于預算有限的用戶也很有吸引力。但采用機械連桿結構在活動頻次高的情況下,機械疲勞損壞概率大大增加,另外磁簧開關的使用壽命也相對較短。浮球液位計的這些應用缺陷顯然無法滿足用戶的需求。
  2、電容式液位開關和射頻導納液位開關:在生物發酵過程中,較高的過程溫度會維持一段時間,而溫度的變化會使物料的介電常數發生變化,從而導致電容值也發生變化,這促使電容式液位開關和射頻導納液位開關對這些變化進行不斷的標定,而這無疑增加了測量的不確定性。另外具有極強吸附性的泡沫,會粘附在探頭上,這也為儀表的準確測量帶來了干擾。所以,這兩款液位開關并非生物發酵罐液位測量的理想儀表。
  3、光電液位開關和外貼式液位開關:在有大量泡沫的情況下,光電液位開關整體的使用效果較差,無法準確測量液位。非接觸式的外貼式液位開關對于安裝位置很有講究,不僅安裝相對復雜,而且維護成本相對較高。這兩種液位開關也被用戶所舍棄。
  4、音叉液位開關:由于音叉液位開關無活動部件,即裝即用無需針對介電常數額外調試,叉體的振動不受液體飛濺以及泡沫的影響,且產品性價比較高,所以音叉液位開關是生物發酵罐液位測量的不錯選擇。
  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上。在遴選音叉液位開關的過程中,該用戶發現除具有音叉液位開關的共有特點外,計為Ring-11音叉液位開關還具有媲美進口產品的一系列特點和優點:
  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、叉體經過精密調諧后,可測介質密度低至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、隔爆防爆認證。其中隔爆:Ex d IIC T6~T1Gb,本安:Ex ia IIC T6~T1Ga。
  6、基于檢測頻率變化的設計,具有極高的可靠性和性價比。
  計為音叉液位開關的這些特點使其在眾多同類產品中脫穎而出。完全滿足用戶需求的計為Ring-11音叉液位開關,被用戶最終選定為測量生物發酵罐液位的儀表。憑借出色的叉體調諧工藝,計為Ring-11音叉液位開關自投入使用至今,測量準確,穩定可靠,備受用戶青睞。


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