Podstawowe rodzaje pomiaru: ciągły i punktowy

Zacznijmy od podstaw. W zależności od potrzeb czujniki poziomu dzielą się na dwie główne grupy:

1. Punktowe (dwustanowe) – wykrywają obecność medium w konkretnym miejscu, np. przy maksymalnym lub minimalnym poziomie. Często uruchamiają alarm lub proces zabezpieczający.
2. Ciągłe (analogowe) – dostarczają precyzyjnej informacji o aktualnym poziomie cieczy lub gazu w całym zakresie zbiornika.

Jeśli potrzebujesz jedynie sygnału ostrzegawczego o przepełnieniu, wystarczy model punktowy. Jeśli jednak poziom musi być monitorowany i regulowany na bieżąco — potrzebny będzie czujnik ciągły.

Zasada działania zależy od technologii

Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów czujników poziomu, różniących się nie tylko wyglądem, ale i sposobem działania. Przedstawiamy najważniejsze z nich!

1. Czujniki hydrostatyczne (ciśnieniowe)

Najczęściej stosowane do pomiaru cieczy. Działają na zasadzie pomiaru ciśnienia wywieranego przez słup cieczy na dnie zbiornika. Im wyższy poziom, tym większe ciśnienie. Czujniki te są stosunkowo skuteczne, ale muszą być skalibrowane pod konkretne medium (jego gęstość ma znaczenie).

2. Czujniki ultradźwiękowe

Wysyłają falę dźwiękową, która odbija się od powierzchni medium i wraca do nadajnika. Na podstawie czasu powrotu wyliczany jest poziom. Nie mają kontaktu z medium, dlatego sprawdzają się w aplikacjach, gdzie ważna jest higiena lub odporność na agresywne substancje. Nieco gorzej radzą sobie w przypadku piany, turbulencji lub zmiennych warunków atmosferycznych.

3. Czujniki radarowe

Działają podobnie do ultradźwiękowych, ale wykorzystują fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości. Znacznie mniej wrażliwe na parę, kurz, ciśnienie i zmiany temperatury. Obecnie coraz częściej stosowane jako uniwersalne rozwiązanie — zarówno dla cieczy, jak i gazów. Występują w wersjach kontaktowych (np. falowodowych) i bezkontaktowych.

4. Czujniki pojemnościowe

Mierzą zmianę pojemności elektrycznej między elektrodą czujnika a medium. Dobrze sprawdzają się w cieczach przewodzących i nieprzewodzących, a także w pomiarze niektórych mediów sypkich. Wymagają jednak starannego doboru pod kątem materiału zbiornika i rodzaju cieczy.

5. Czujniki przewodnościowe

Wykorzystują fakt, że ciecz przewodząca (np. woda) może zamknąć obwód elektryczny między elektrodami. Proste i tanie rozwiązanie punktowe, ale działa tylko z cieczami o odpowiednim przewodnictwie.

A co z gazami? Tu pomiar bywa trudniejszy

W przypadku gazów pomiar poziomu to w praktyce kontrola ciśnienia lub objętości w zamkniętym zbiorniku. Często wykorzystuje się tu przetworniki ciśnienia lub czujniki różnicowe. W zbiornikach kriogenicznych lub z gazem skroplonym stosuje się również radarowe, lub ultradźwiękowe metody pomiaru poziomu fazy ciekłej, co pośrednio pozwala oszacować ilość zgromadzonego gazu. Przy wyborze czujnika poziomu musisz odpowiedzieć sobie na kilka pytań:

• Czy medium jest agresywne chemicznie?
• Czy występują skoki temperatury lub ciśnienia?
• Czy powierzchnia medium jest spokojna, czy podlega zawirowaniom?
• Czy zbiornik ma elementy wewnętrzne, które mogą zaburzać pomiar (np. mieszadła)?
• Czy potrzebujesz sygnału analogowego, cyfrowego, czy tylko prostej informacji typu ON/OFF?

Odpowiedzi na te pytania pozwolą wyeliminować nietrafione rozwiązania i zawęzić wybór do modeli, które rzeczywiście sprawdzą się w praktyce.

Czujniki poziomu cieczy i gazów to fundament każdej zautomatyzowanej instalacji przemysłowej. Ich dobór powinien być przemyślany, oparty na specyfice procesu i warunkach pracy. W grę wchodzi nie tylko technologia pomiaru, ale też odporność na warunki zewnętrzne, integracja z systemem sterowania i wymogi branżowe.

Zastosowanie czujników różnicy ciśnień w monitoringu systemów przemysłowych (BLOG)

Czujniki różnicy ciśnień trzymają w ryzach najważniejsze procesy technologiczne. Od filtracji przez wentylację, aż po układy hydrauliczne — różnica ciśnień jest ważnym wskaźnikiem stanu instalacji, jej wydajności i bezpieczeństwa. W tym artykule przyjrzymy się, gdzie i jak wykorzystuje się te czujniki w monitoringu systemów przemysłowych oraz dlaczego ich obecność jest tak ważna.

Jak działają czujniki różnicy ciśnień?

Zasada jest prosta: czujnik mierzy ciśnienie w dwóch punktach układu i oblicza różnicę między nimi. To może być np. wejście i wyjście filtra, wlot i wylot rurociągu, czy dwa różne poziomy w zbiorniku zamkniętym. Urządzenie przetwarza tę różnicę na sygnał elektryczny, który można łatwo odczytać, przetworzyć lub zintegrować z systemem automatyki.

Niektóre modele mają dodatkowe funkcje: kompensację temperatury, transmisję cyfrową, możliwość pracy w strefach zagrożonych wybuchem. Jednak sedno ich działania pozostaje niezmienne: rejestrować, porównywać i alarmować, gdy różnica przekroczy określoną wartość.

Filtry pod pełną kontrolą

W układach filtrujących różnica ciśnień między wejściem a wyjściem filtra mówi wszystko o jego stanie. Gdy filtr jest nowy, opór przepływu jest minimalny. Z czasem jednak osady i zanieczyszczenia zwiększają ciśnienie po stronie wlotowej, co skutkuje wzrostem różnicy.

Przekroczenie ustalonego progu może wywołać alarm, zatrzymanie pracy lub uruchomienie systemu oczyszczania. Dzięki temu czujniki różnicy ciśnień chronią nie tylko sam filtr, ale i cały system — przed przeciążeniem, spadkiem wydajności i kosztownymi przestojami.

Wentylacja, HVAC i systemy czystych pomieszczeń

W układach HVAC czujniki różnicy ciśnień monitorują nie tylko filtry powietrza, ale i balans ciśnienia między strefami. W laboratoriach, szpitalach czy produkcji farmaceutycznej kluczowe jest utrzymanie różnicy między pomieszczeniami, np. nadciśnienia w strefie czystej i podciśnienia w strefie zanieczyszczonej. Bez tego nawet najbardziej zaawansowany system klimatyzacji traci sens.

Czujniki pracujące w takich warunkach muszą być precyzyjne, odporne na zmiany temperatury i wibracje, a także zgodne z normami czystości.

Układy hydrauliczne i procesowe

W instalacjach cieczy pod ciśnieniem (np. w chłodzeniu, obiegach grzewczych, smarowaniu) różnica ciśnień może wskazywać na zator, nieszczelność albo zużycie elementów. Monitorowanie jej w czasie rzeczywistym pozwala reagować, zanim awaria stanie się faktem.

W zbiornikach zamkniętych różnica ciśnień między dwiema wysokościami pozwala precyzyjnie oszacować poziom cieczy. To alternatywa dla klasycznych czujników poziomu, szczególnie tam, gdzie inne metody się nie sprawdzają.

Systemy przeciwpożarowe i bezpieczeństwo procesowe

W instalacjach przeciwpożarowych czujniki różnicy ciśnień pomagają w monitorowaniu gotowości systemu, np. w rurach suchych czy układach tryskaczowych. W procesach technologicznych mogą wskazywać na niekontrolowane zmiany, które sugerują niebezpieczne zjawiska: wzrost ciśnienia w zamkniętej komorze, pęknięcie przewodu, zapchanie zaworu. W takich sytuacjach czujnik bywa ostatnią linią obrony przed poważną awarią.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze?

Nie każdy czujnik różnicy ciśnień nada się do każdej aplikacji. Oto kilka rzeczy, które trzeba uwzględnić:

1. Zakres pomiarowy – zarówno dla różnicy, jak i dla ciśnień absolutnych po obu stronach.
2. Rodzaj medium – ciecz, gaz, para? Czy są agresywne chemicznie?
3. Temperatura pracy – w niektórych instalacjach różnica wynosi zaledwie kilka mbar, ale przy temperaturze 200°C.
4. Sygnał wyjściowy – analogowy 4–20 mA, 0–10 V, czy komunikacja cyfrowa?
5. Warunki środowiskowe – wilgoć, pył, strefy EX? Dobry czujnik musi to wytrzymać.

Czujniki różnicy ciśnień to niepozorne, ale kluczowe elementy monitoringu przemysłowego. Działają jak system wczesnego ostrzegania — rejestrują zmiany, które dla człowieka byłyby niewidoczne, a dla instalacji mogą być początkiem kłopotów. Dzięki nim możliwa jest nie tylko bieżąca kontrola, ale i predykcyjne utrzymanie ruchu.