Level switches

En nivåvakt är en givare eller brytare som övervakar fyllnadsnivån av en vätska eller ett bulkmaterial och ger en signal när nivån passerar ett förinställt läge. Den används för att förhindra överfyllnad, torrkörning av pumpar, larm vid läckage, för att automatisera påfyllning eller tömning och som säkerhetsfunktion i många processer.

Capacitive level switch

Operating principle

En kapacitiv nivåvakt fungerar genom att en elektrod – i form av stav, rep eller isolerad stift – tillsammans med tankväggen bildar en kondensator. När mediet täcker sensorn förändras dielektricitetskonstanten (ε-värdet) och kapacitansen ökar. Elektroniken känner av denna skillnad och växlar ut en larm- eller styrsignal.

Advantages

Eftersom det inte finns några rörliga delar blir det lågt mekaniskt slitage. Nivåvakten kan användas för både vätskor och pulver/bulk, till exempel spannmål, cement och plastgranulat. Den fungerar i trycksatta eller vakuumsatta kärl och i höga temperaturer, där specialversioner klarar upp till cirka 400 °C. Om man vill mäta hela nivåprofilen kan den fås som kontinuerlig givare med exempelvis 4–20 mA eller IO-Link.

Restrictions

Sensorn kräver att det finns en tydlig skillnad i ε-värde mellan medium och luft eller tomt rör, vilket gör att rena kolväten och oljor (ε ≈ 2) kan vara utmanande. Beläggningar på sensorn kan ge falska larm, så det kan behövas teflon- eller PFA-isolerad version och beläggningskompensation om det finns som funktion. I många fall måste givaren kalibreras mot processmediet, antingen via potentiometer eller ett digitalt gränssnitt.

Typical applications

Typiska applikationer är silos för plast- eller träpellets, CIP-sköljtankar i livsmedelsindustrin, lim- och hartsbehållare samt små processkärl där kontinuerlig nivå inte behövs men överfyllnad måste förhindras.

Paddle guard (rotating paddle)

Operating principle

En paddelvakt använder en liten elmotor som driver en paddel som roterar långsamt, typiskt runt 1 rpm. Så länge paddeln är fri roterar den utan motstånd, men när material som pulver, granulat eller spannmål täcker paddeln bromsas rotationen. Då aktiveras ett vridmomentsrelä eller en mikrobrytare som ger en larm- eller stoppsignal.

Advantages

Konstruktionen är mycket robust och prisvärd med få elektronikkomponenter, och den är okänslig för förändringar i fukthalt, dielektricitetskonstant och temperatur. Paddelvakten kan monteras både i sidovägg och ovanifrån, vilket gör den lämplig för både hög- och lågnivålarm.

Restrictions

Den är endast avsedd för torra eller lätt fuktiga bulkvaror och fungerar inte i vätskor. Eftersom det finns rörliga delar slits lager och motor och kräver därför periodiskt byte av tätning eller motorenhet. I dammklassade silos krävs dessutom explosionsskyddad (ATEX) motor.

Typical applications

Typiska användningsområden är sädes- och fodersilos, kalk- och cementbehållare, plastgranulat, pelletspannor och kraftvärmeverkens askhantering.

Vibrating level switch ("tuning fork")

Operating principle

En vibrerande nivåvakt har en gaffel- eller stavformad sensor som hålls i resonans av en piezokristall, vanligtvis vid 1000–1500 Hz. När gaffeln täcks av mediet dämpas amplituden eller så ändras frekvensen, och elektroniken detekterar skillnaden och öppnar eller stänger reläet.

Advantages

Elektroniken är självövervakande och kan upptäcka till exempel brott på gaffeln eller motorfel. Den är oberoende av mediets ε-värde, densitet ned till cirka 0,5 kg/l och färg. Vibrerande nivåvakter finns i hygienutförande enligt EHEDG/3-A, i högtemperaturversioner över 250 °C och som SIL-klassade varianter. De kräver ingen kalibrering och fungerar därmed som ”plug-and-play”.

Restrictions

Mycket viskösa eller klibbiga produkter kan dämpa gaffeln permanent, vilket kan hanteras genom att välja längre gaffel, en variant med högre amplitud eller använda rengöringsanordning. Sensorn har en fast installationslängd och kan behöva ett förlängningsrör i stora behållare. Hög densitet över cirka 2 kg/l eller starka vibrationer i tanken kan dessutom påverka känsligheten.

Typical applications

Vanliga applikationer är överfyllnadsskydd i kemiska reaktorer, torrkörningsskydd för pumpar, hög- och lågnivålarm i CIP- och drifttankar samt nivåvakt i små rörledningar med inline-sensor.

Vanliga frågor om nivåvakter

Vad är en nivåvakt och vad används den till?

En nivåvakt är en givare/brytare som övervakar nivån i en vätska eller ett bulkmaterial och ger signal vid ett förinställt läge, t.ex. för att förhindra överfyllnad, torrkörning, läckagelarm eller automatiserad påfyllning/tömning.

Hur fungerar en kapacitiv nivåvakt?

En elektrod och tankväggen bildar en kondensator. När mediet täcker sensorn ändras dielektricitetskonstanten och kapacitansen, vilket elektroniken omvandlar till larm- eller styrsignal.

När passar en paddelvakt (roterande paddel)?

När du ska nivåövervaka torra eller lätt fuktiga bulkvaror. En motor roterar en paddel och när material bromsar paddeln aktiveras en brytare/relä som ger larm eller stoppsignal.

Vad kännetecknar en vibrerande nivåvakt (vibrergaffel)?

En gaffel hålls i resonans och när den täcks dämpas vibrationerna eller frekvensen ändras. Elektroniken detekterar detta och växlar relä. Den kräver ingen kalibrering (“plug-and-play”) men klibbiga/viskösa medier kan dämpa gaffeln.