Trong các hệ thống công nghiệp hiện đại, việc kiểm soát chính xác mức chất lỏng và chất rắn trong bồn chứa là yếu tố quyết định đến an toàn và hiệu suất vận hành. Cảm biến đo mức chất lỏng và chất rắn ra đời như một giải pháp thông minh, giúp doanh nghiệp dễ dàng giám sát, cảnh báo và điều khiển mức vật chất trong mọi quy trình sản xuất.
1. Tổng quan về cảm biến đo mức chất lỏng và chất rắn
Cảm biến đo mức chất lỏng và chất rắn là thiết bị dùng để xác định mức đầy, mức cạn hoặc thể tích của vật chất trong bồn chứa, silo hoặc đường ống. Chúng giúp kiểm soát quá trình sản xuất, tránh tràn bồn, thiếu nguyên liệu và đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Hiện nay, cảm biến đo mức được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như:
- Xử lý nước và nước thải
- Sản xuất thực phẩm, đồ uống
- Dầu khí, hóa chất, xi măng
- Ngành nhựa, dược phẩm, thép…
Tùy vào tính chất vật liệu cần đo (lỏng, rắn, nhớt, bụi…), kỹ sư sẽ chọn cảm biến đo mức chất lỏng hoặc cảm biến đo mức chất rắn phù hợp.
2. Nguyên lý hoạt động cảm biến đo mức
Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo mức tùy thuộc vào công nghệ sử dụng, nhưng về cơ bản đều nhằm xác định khoảng cách từ đầu dò đến bề mặt chất cần đo. Một số nguyên lý phổ biến gồm:
- Nguyên lý phản xạ sóng (Radar, Siêu âm): cảm biến phát ra sóng, sóng phản xạ trở lại đầu dò → bộ xử lý tính toán thời gian truyền để xác định mức.
- Nguyên lý điện dung: dựa trên sự thay đổi điện dung giữa hai bản cực khi mức chất thay đổi.
- Nguyên lý áp suất: đo áp lực cột chất lỏng lên cảm biến tại đáy bồn.
- Nguyên lý phao từ hoặc cơ học: phao di chuyển theo mức chất, kích hoạt tín hiệu đầu ra.
Nhờ các nguyên lý này, cảm biến có thể làm việc liên tục, cho phép điều khiển tự động mức chất lỏng hoặc chất rắn trong quy trình sản xuất.
3. Phân loại cảm biến đo mức phổ biến hiện nay
Trong công nghiệp, tất cả các vật liệu như nước, dầu, hóa chất cho đến bột, hạt hay xi măng đều yêu cầu phương pháp đo mức khác nhau. Vì vậy, cảm biến đo mức chất lỏng và chất rắn được chia thành nhiều loại dựa trên nguyên lý đo, môi trường ứng dụng và cấu trúc cảm biến.
3.1. Cảm biến đo mức nước
Cảm biến đo mức nước là loại được sử dụng nhiều nhất trong hệ thống bể chứa, tháp nước, bồn cấp nước sinh hoạt hoặc công nghiệp.
Một số công nghệ phổ biến:
- Cảm biến siêu âm: đo bằng sóng phản xạ, không tiếp xúc chất lỏng.
- Cảm biến radar: đo chính xác cao, dùng được trong môi trường khắc nghiệt.
- Cảm biến phao từ: hoạt động cơ học, đơn giản và chi phí thấp.
- Cảm biến điện dung: phù hợp với chất lỏng có tính dẫn điện.
- Cảm biến áp suất: Cảm biến áp suất đo mức là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý chênh lệch áp suất giữa đáy bồn và bề mặt chất lỏng. Khi mức nước hoặc chất lỏng thay đổi, áp lực tác động lên cảm biến cũng thay đổi, từ đó thiết bị tính toán được độ cao cột chất lỏng.
Ưu điểm của loại cảm biến này là:
- Đo được trong bồn kín hoặc môi trường có áp suất cao.
- Chính xác và ổn định ngay cả khi chất lỏng có bọt, cặn hoặc độ nhớt lớn.
- Cấu tạo nhỏ gọn, dễ lắp đặt và bảo trì.
- Tín hiệu đầu ra analog 4-20mA hoặc digital Modbus, dễ dàng tích hợp với bộ hiển thị mức chất lỏng hay hệ thống điều khiển PLC.
Nhờ các đặc tính này, cảm biến áp suất đo mức được ứng dụng phổ biến trong ngành nước, dầu khí, thực phẩm, hóa chất và năng lượng, đặc biệt ở những nơi đòi hỏi độ tin cậy cao và không gian lắp đặt hạn chế.
Xem thêm: Các phương pháp đo mức chất lỏng phổ biến hiện nay
3.2. Cảm biến đo mức chất rắn
Khác với chất lỏng, vật liệu dạng rắn như bột, hạt, xi măng hoặc clinker có đặc tính khối, dễ sinh bụi và không ổn định bề mặt. Do đó, việc đo mức trong silo hoặc phễu chứa yêu cầu cảm biến chuyên biệt.
Một số loại cảm biến đo mức chất rắn phổ biến gồm:
- Cảm biến cánh xoay: hoạt động cơ học, khi vật liệu chạm vào cánh xoay sẽ kích hoạt tín hiệu báo mức. Phù hợp với hạt, bột khô hoặc xi măng.
- Cảm biến radar sóng dẫn (Guided Wave Radar): cho độ chính xác cao, đo được trong môi trường bụi, nhiệt độ cao, hoặc áp suất lớn.
- Cảm biến điện dung: đo dựa trên sự thay đổi điện dung giữa đầu dò và thành bồn, phù hợp với nhiều loại vật liệu rắn khác nhau.
- Cảm biến rung (Tuning Fork): sử dụng dao động tần số để nhận biết khi vật liệu chạm vào đầu dò, thường dùng cho báo đầy hoặc báo cạn silo.
Ưu điểm nổi bật:
- Đo ổn định trong môi trường bụi, rung động mạnh hoặc nhiệt độ cao.
- Có thể kết hợp với bộ điều khiển mức chất rắn để tự động hóa quy trình nạp và xả nguyên liệu.
- Giúp giảm thất thoát, tránh tràn silo và đảm bảo an toàn thiết bị.
Ngày nay, các dòng cảm biến đo mức chất rắn của Matsushima được tin dùng tại nhiều nhà máy xi măng, chế biến thức ăn chăn nuôi, nhựa và luyện kim nhờ tính chính xác và tuổi thọ cao.
4. Bộ hiển thị mức chất lỏng và bộ điều khiển mức chất rắn
Để hệ thống đo mức hoạt động hiệu quả, cảm biến cần được kết nối với bộ hiển thị và bộ điều khiển mức. Hai thiết bị này giúp người vận hành dễ dàng theo dõi, thiết lập ngưỡng cảnh báo và tự động hóa toàn bộ quy trình đo lường, điều khiển.
4.1. Bộ hiển thị mức chất lỏng
Là thiết bị nhận tín hiệu từ cảm biến, chuyển đổi thành giá trị hiển thị dạng số hoặc thanh vạch, giúp người dùng dễ theo dõi mức nước, dầu hoặc hóa chất.
Một số tính năng nổi bật:
- Màn hình LED rõ nét.
- Cài đặt ngưỡng báo đầy/cạn.
- Kết nối tín hiệu 4-20mA, Modbus hoặc relay.
Khi tích hợp với cảm biến đo mức nước hay cảm biến áp suất đo mức, hệ thống giám sát trở nên chính xác và tiện lợi hơn.
Xem thêm: Các phương pháp đo lưu lượng nước trong đường ống kín
4.2. Bộ điều khiển mức chất rắn
Trong các silo chứa bột, hạt hoặc xi măng, bộ điều khiển mức chất rắn giữ vai trò tự động hóa quá trình nạp và xả nguyên liệu.
Thiết bị có thể:
- Ngắt/mở motor băng tải khi đạt mức giới hạn.
- Kết nối cảm biến đo mức dạng cánh xoay, điện dung hoặc radar.
- Bảo vệ thiết bị tránh quá tải, tràn nguyên liệu.
Nhờ đó, nhà máy duy trì hoạt động ổn định và giảm thất thoát nguyên liệu.
5. Ứng dụng cảm biến đo mức trong công nghiệp
Cảm biến đo mức đóng vai trò trung tâm trong hệ thống giám sát tự động hóa công nghiệp, với những ứng dụng nổi bật như:
- Ngành nước: đo mức bể chứa, bể xử lý, hồ lắng.
- Ngành hóa chất: kiểm soát mức dung dịch acid, kiềm, dầu.
- Ngành thực phẩm: đo mức sữa, nước ngọt, bia…
- Ngành xi măng, vật liệu xây dựng: kiểm soát silo chứa bột, cát, clinker.
- Ngành năng lượng: đo nhiên liệu trong bồn diesel, dầu thủy lực.
Nhờ khả năng kết nối linh hoạt với bộ hiển thị mức chất lỏng và bộ điều khiển mức chất rắn, các doanh nghiệp có thể giảm sai số, nâng cao hiệu suất và đảm bảo an toàn vận hành.
- Khi lựa chọn cảm biến đo mức chất lỏng và chất rắn, bạn cần xem xét:
- Tính chất vật liệu: lỏng, nhớt, rắn hay có bụi.
- Nhiệt độ, áp suất môi trường.
- Yêu cầu chính xác, khoảng đo.
- Tín hiệu đầu ra (Analog, Digital, Modbus...).
Nếu bạn chưa có kinh nghiệm, nên liên hệ với đơn vị chuyên cung cấp thiết bị đo và điều khiển công nghiệp để được tư vấn loại cảm biến phù hợp nhất.
NTD là đơn vị phân phối chính hãng các sản phẩm cảm biến đo mức từ nhiều thương hiệu hàng đầu thế giới. Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, NTD cung cấp giải pháp trọn gói từ tư vấn, lựa chọn đến lắp đặt và hiệu chuẩn, đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định, chính xác và phù hợp nhất với từng ứng dụng công nghiệp.
Liên hệ NTD để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất cho hệ thống cảm biến đo mức chất lỏng và chất rắn.
NTD TECHNICAL AND INDUSTRIAL EQUIPMENT TRADING JSC
Địa chỉ: Số 28, ngõ 36 đường Cổ Linh, Tổ 7, quận Long Biên, thành phố Hà Nội
Hotline: 0971 961 212
Website: NTD Automation
Email: sales@ntd-automation.com
Facebook: Fanpage NTD Automation
Viết bình luận