不再发生溢出 全天候,无传感器漂移的可靠的静压液位测量

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用液体静压传感器进行灌装液位测量得到广泛应用,不幸的是,这些传感器都普遍存在着漂移现象和测量不稳定的的问题。运行一段时间后,测得的数值就会变得不可靠。原则上,所有静压灌装液位传感器上都会发生这种现象,无论是哪个制造商生产的。本文探讨了发生这种现象的原因,并提出解决方案。

传感器故障的原因 – 与静压灌装液位传感器有关的问题。

进一步分析发现,受影响的通常是那些需要在非常潮湿的环境条件下对冰冷的产品进行测量的传感器。换句话说,也就是在啤酒厂或乳品厂中经常进行的那些作业中。出现这些故障的原因是什么?   要回答这个问题,必须明白静压灌装液位测量的原理。首先,传感器是安装在罐底的。传感器的膜片由罐中液体的高度和气压来承载。众所周知,气压随测量地点的海拔高度而有所改变,但气候条件也会造成非常明显的气压变化。因此,这些变化或差异必须不断地加以补偿。下例表明了这种“相对补偿”的必要性:一个与大气连通的3米高贮奶罐可在膜片上产生300毫巴的压力。在高气压和低气压气象条件之间,可以产生大约50毫巴的压力差,在本例中可造成16%以上的误差。   有两种与气候条件无关的传感器:  
  • 通过补偿毛细管进行大气压力补偿的压力测量元件;和
  • 双膜,但在这种情况下装有Gore-Tex(戈尔泰斯)滤纸作为防潮层。
  在使用带补偿毛细管的相对压力测量元件的情况下,一根细管由环境中将大气压引到测量膜片的背面。由于现在气压作用于膜片的两个面,所以只有具有实际意义的罐中介质的液体静压才对实际测量信号起作用。   在另一种采用密封的相对压力测量元件和内置Gore-Tex(戈尔泰斯)滤纸的方法中,其中一个压力膜片测量液体静压,其它的则测量大气压。   然而,这两种方法都具有致命的缺点:无法避免气态的水蒸汽通过膜片扩散。特别是在前述罐内有冷介质且罐外有水分的操作环境就会有问题发生:蒸汽通过Gore-Tex(戈尔泰斯)过滤元件,当温度刚降到露点以下时在最冷的位置发生冷凝。不幸的是,这个最冷的位置就是测量元件本身。   由于冷凝过程会产生一种动力,即自保持,少量的水聚积在测量元件上。测量元件内的水分导致传感器漂移、测量数据的波动并损坏测量元件。   简单的解决方案是将技术规范中允许的空气水分限定在某些厂商(包括某些大品牌)允许的相对湿度典型值80%,这对于设备操作人员来说非常有帮助。毛细管应该在一个干燥的室内空间终止,这是更好的建议,虽然不是非常实用。

冷凝物如何形成(饱和水蒸汽)

露点、露点温度:气体与水蒸汽混合物中的气体恰好能与水蒸汽发生饱和的温度。冷却到露点以下,就会发生水蒸汽冷凝,这是超饱和(即:气体与水蒸汽混合物释放出液体)的结果。如果是空气中的水蒸汽,就会形成水珠,比如露水的形式。如果空气中存在水蒸汽,当相对空气湿度为100%时就达到了露点。

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有了新上市的 LAR-361 静压灌装液位传感器,实际的内部系统被气密地焊接起来,完全不可能发生任何气体穿透。

然而,即使是在这种相对压力测量元件中,仍然会发生气压补偿。这可以通过一个小技巧来做到:气压作用于另一个测量元件。后者通过一个装满油的小管将气压引向过程压力测量元件的背面。如上所述,测量信号完全由具有实际意义的液体静压提供。其特点是,气压元件和过程压力元件都是密封的,采用的是液力连接。这就完全排除了水分进入该敏感区域的可能。所以,攻克问题不在于其结果,而是在于其原因。FDA规范列出的矿物油作为液压耦合媒介。

为了进行必要的温度补偿,要在测量元件上安装一个适当的传感器。这样,该传感器便可在所有潮湿、有水的安装环境,无论是内部还是外部的,传统传感器的使用寿命都非常有限。

典型的应用与工作场合

总之,LAR-361系列灌装液位传感器适用于所有高稳定性和长使用寿命比低价格更重要的静压灌装液位测量。

再深入一步,乳品厂和啤酒厂是很常见的应用场合,因为有冷产品的工作环境和温暖、潮湿的环境为传感器上发生冷凝提供了理想的先决条件。在缓冲罐、存储罐和蓄水池中的介质贮存方面,相同的冷凝形成条件同样适用于外部场合的罐,比如在酿酒厂、乳品厂和矿泉水厂。 尤其是在有热湿气候的地区,LAR的稳定性非常出色,因此可避免在遥远的不希望发生高额费用的国家进行传感器更换的任务。

其它应用场合

灌装液位传感器LAR-361也同样非常适用的非常不同的应用有为很热的制品测量罐的内容,比如蜜饯的加工,它必须先煮沸,还有酿酒过程中的麦芽如汁也是一样。传统的传感器是带温度补偿的,高达可以达到80°C左右的材料温度;在较高的温度下,精度显著降低。这里所示的传感器高可补偿到120°C;可以耐受130°C的介质温度而不会损坏。在140 °C的消毒温度下保持30分钟当然也不成问题。

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  • 与产品接触的Ra < 0.4 μm的金属膜片可满足严格的无菌需求
  • IP 69K 级保护,因此在高压及蒸汽喷洗过程中可以防水
  • 凭借各种各样的过程连接设计可适应每一种过程

总结

灌装液位传感器完全由不锈钢制造,涵盖了0.1-3.3巴罐内容管理的所有相关领域,也可以现场校准。 和Negele的每一个传感器一样,设计上可满足严格的卫生要求,完全支持CIP/SIP。这一点经过专家报告和EHEDG的证书及3A认证被证实的。

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