Niveaumåling – Hvilken niveaumåler til væske skal man vælge?

Der findes mange forskellige metoder til måling af niveau og følgelig også et stort antal forskellige typer niveaumålere. Hvilken metode og hvilken niveaumåler skal man så anvende? Som en hjælp til beslutningen gennemgår vi nedenfor en række af de mest anvendte målertyper.

Inden målemetoden og måleren vælges, er der dog nogle grundlæggende spørgsmål, som skal besvares. Ønskes en nøjagtig måling af væskestand eller -mængde eller er der tale om registrering af et, to eller flere niveauer for styringsformål. Der skal ved valg af måler også tages hensyn til mediet: er det aggressivt, tyktflydende, elektrisk ledende, til temperaturforhold,  eksplosionsfare, beholderens materiale samt niveaumålerens placering. Dernæst kan det være nyttigt på forhånd at bestemme, om der ønskes en visuel måling, et analogt signal eller et kontaktsignal for en eller flere grænseværdier.

Flydertypen er en af de mest anvendte niveaumålere, mest på grund af prisen, men så absolut også grundet det solide industridesign, samt en relativ nem servicering modsat elektroniske niveaumålere. Flydertypen ses oftest som niveauvipper monteret på siden på beholderen, men kan også være udformet så de glider op og ned af en stang monteret fra toppen af beholderen. Flydertyperne er følsomme for snavs og partikler da faste partikler kan sætte sig i klemme og derved forhindre flyderens bevægelse. En robust og sikker type er dog den sideværts monterede type hvor en magnetflyder i målerøret vender en række farvede magneter udvendigt på røret som visuelt angiver niveauet. På denne type kan der monteres en række magnet- aktiverede grænseværdikontakter eller en niveautransmitter.

Konduktiv niveauswitch kan anvendes, hvor mediet har en ledningsevne. Fordelen ved konduktive målere er, at de ikke har mekanisk bevægelige dele og at prisen er attraktiv. Isolerende belægninger på stavene kan dog få måleren til at svigte. Jævnlig kontrol og ren- gøring foreskrives. Konduktive niveaumålere anvendes oftest som grænseværdimålere til pumpestyring.

Kapacitiv niveaumåling er en anden meget anvendt metode, hvor man måler kapaciteten mellem sonde og beholdervæg.  som bør være ledende, hvorfor metoden også kan anvendes til niveaumåling af granulater. Kapacitive målere ses oftest som analogsonder, men findes også som grænseværdisonder, enten sideværts monteret eller topmonteret. Analogsonderne fås som stavsonder i op til 4 meters længde eller som wiresonder med kontravægt op til 20 meters længde. Et måleproblem kan opstå ved "kortslutning" mellem sonde og beholdervæg som følge af mediebelægning eller damp.

Vibrationsgafler har vundet stor udbredelse som grænseværdimålere i nyere tid. Vibrationsfrekvensen ændrer sig væsentlig fra luft til medie. Måleprincippet er semimekanisk og større faste partikler kan sætte sig i klemme mellem de 2 gafler. For nogle vibrationsgafler er der en øvre grænse for viskositeten på 10.000 cSt.

Ved hydrostatisk måling anvendes en trykmåler, som er monteret i bunden af en beholder eller nedhængt fra toppen af beholderen. Måleren leverer som regel et analogt signal og kan leveres med display. Metodens største svaghed er væsken vægtfylde. Er vægtfylden 1 gr/cm3 stemmer højden med 1 bar = 10 meter. Udgangs signalet skal altid kalibreres hvis der skiftes væske med en anden vægtfylde. Metoden kan ikke anvendes til trykbeholdere.

Fortrængningsmålere udnytter Arkimedes lov som siger, at et legeme nedsænket i vand fortrænger lige så meget som det vejer. Fortrængningslegemet er som regel ophængt i en fjeder med induktiv eller magnetisk overførsel til viserhus/transmitter. Måleren skal kalibreres til mediets aktuelle vægtfylde. Målingen er meget stabil. Målertypen anbefales ikke til klæbrige væsker som kan størkne på målestangen.

Ultralyds-niveaumålere er også populære, mest på grund af en berøringsløs måling. Ultralydssonden monteres i toppen af beholderen. Ulemperne kan være en for urolig overflade, skum på overfladen, damp eller støv, gas med faseskift mellem sonde og medie samt en relativ stor dødzone under sonden på op til 30 cm hvor der ikke kan måles. Ligeledes er måleren ikke velegnet i trykbeholdere da lydhastigheden i luft ændrer sig med vægtfylden.

En pendant til ultralydsmåleren er radarmåleren som ikke er følsom overfor urolige overflader og skum. Radarmåleren er en dyrere løsning end ultralydsmåleren, men har flere fordele. Et typisk problem kan være væsker med et lavt dielektrikum som betyder at raderbølgen ikke kan se overfladen og skyder helt ned til bunden af beholderen. Radar målerne har også en dødzone. Der er 2 grundæggende typer radar målere, den frie radarstråle eller den guidede hvor det højfrekvente signal løber inde i en wire og reflekteres først på overfladen af mediet.

Også RF (radio frekvens) niveauswitche har deres fordele. En sikker målemetode til langt de fleste opgaver, hvor nogle producenter giver 5 års garanti. Temperatur område fra -220 °C til 250 °C. Der kan måles på væsker, granulater og skum eller grænsen mellem skum og medie.

En helt aseptisk niveaumåling, som der ofte kræves i fødevare- og den farmaceutiske industri, er løsningen ultralydsmåling gennem beholdervæggen. Her er begrænsningen viskose medier (grundet stor lyddæmpning), luftbobler og stort tørstofindhold kan også absorbere ultralydssignalet. Endvidere må der ikke være røreværker eller andre obstruktioner af lydbølgens vej.

Vejeceller monteret på et eller flere beholderben er også en rimelig god løsning, dog monteres de ikke så gerne på eksisterende beholdere fordi monteringen er bekostelig. Ulemperne kan være de tilsluttede rørsystemers indflydelse på målingen. Fordelen er en direkte massemåling og ikke en volumen måling som er temperaturafhængig. Nogle virksomheder anvender faktisk vejeceller både som niveaumålere (mediebeholdning i kg) og dermed også flowmålere.

For nogle industrier kan det næsten være helt umuligt at løse niveaumåleopgaven uden problemer. Mediet stivner, er utroligt varmt, koger med skiftende gas og væskefase etc. Opgaven kan måske kun løses med radioaktiv niveaumåling, hvor der skydes en gammastråle gennem beholderen, for derved at identificere niveaugrænsen. Det kræver dog en speciel tilladelse at anvende radioaktiv niveaumåling.

Magnetoresistiv niveaumåling som reflekterer en strømpuls på en flyder er nok den mest nøjagtige niveaumåling (+/- 1 mm.)

Andre mindre anvendte målemetoder er potentiometrisk niveaumåling, optisk laser niveaumåling m.m.

Displays med alarmer: Løwener forhandler Fluidwell display. Displayene tilsluttes for eks. en 4/20 mA analogudgang og kan placeres i aflæsningshøjde. De kan så have op til 4 programerbare alarmpunkter, MODBUS udgang m.m. En af modellerne anvendes som pumpestyring.

LØWENER råder over de fleste af ovenstående målesystemer, og kan derfor tilbyde den bedste løsning til prisen hvad enten der kræves low-cost OEM eller high tech løsninger.