เปรียบเทียบสวิตช์ระดับแบบใบพัดหมุน แท่งสั่นสะเทือน และ RF admittance สำหรับผง สารละลาย และของเหลว — ข้อจำกัด ความแม่นยำ ความทนทานต่อการเคลือบ ขอใบเสนอราคา
สวิตช์ควบคุมระดับเฉพาะจุด (Point level switch) คือเซนเซอร์แบบแยกส่วน (Discrete sensor) ที่ตรวจจับว่าวัสดุถึงระดับความสูงที่กำหนดในถังบรรจุหรือไม่ และส่งสัญญาณเอาต์พุตแบบเปิด/ปิด (on/off signal) ซึ่งแตกต่างจากเครื่องส่งสัญญาณระดับแบบต่อเนื่อง (Continuous level transmitter) ที่วัดความสูงตลอดช่วงการวัดทั้งหมด สวิตช์ระดับแบบใบพัดหมุน (Rotary paddle), แบบก้านสั่น (Vibrating rod หรือ Tuning fork) และแบบ RF admittance เป็นเทคโนโลยีการวัดระดับแบบจุด (Point-level technologies) สามประเภทที่นิยมใช้มากที่สุดในโรงงานอุตสาหกรรม โดยทำงานบนหลักการทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง: สวิตช์ระดับแบบใบพัดหมุนจะตรวจจับแรงบิด (Torque) บนใบพัดที่หยุดหมุน และจำกัดการใช้งานเฉพาะกับของแข็งมวลรวม (Bulk solids) ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าประมาณ 100 g/L; สวิตช์ระดับแบบก้านสั่นจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความถี่เรโซแนนซ์ (Resonant frequency) (โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 250 Hz ในอากาศ) และสามารถตรวจจับผงที่มีความหนาแน่นต่ำถึงประมาณ 20 g/L รวมถึงของเหลวส่วนใหญ่ได้อย่างแม่นยำ; และสวิตช์ระดับแบบ RF admittance จะวัดค่าแอดมิตแตนซ์ทางไฟฟ้า (Electrical admittance) ของโพรบด้วยส่วนป้องกันแบบแอคทีฟ (Active shield) ที่ช่วยหักล้างค่าความจุไฟฟ้าจากการพอกพูน (Coating capacitance) ทำให้สามารถตรวจวัดระดับแบบจุดซ้ำได้อย่างแม่นยำภายในช่วงประมาณ ±5–10 mm สำหรับของเหลว สารแขวนลอย (Slurries) และของแข็งหลายประเภท อุณหภูมิกระบวนการมีช่วงตั้งแต่ −40 °C ถึง 250 °C (และสูงกว่านี้เมื่อใช้ชิ้นส่วนต่อขยาย) พิกัดแรงดันตั้งแต่ระดับใกล้เคียงความดันบรรยากาศสำหรับแบบใบพัด (paddles) ไปจนถึง 40 bar หรือมากกว่าสำหรับแบบส้อม (fork) และแบบ RF และเวลาตอบสนองประมาณ 1–5 วินาที — ดังนั้นการเลือกเซนเซอร์วัดระดับเฉพาะจุด (point level sensor) ที่เหมาะสมจึงขึ้นอยู่กับความหนาแน่น การนำไฟฟ้า พฤติกรรมการเกาะติด (coating behaviour) ของตัวกลาง รวมถึงแรงดันและอุณหภูมิของถังบรรจุ
การวัดระดับแบบจุดตอบคำถามง่ายๆ แบบ ใช่/ไม่ใช่: "ระดับอยู่ที่จุดนี้หรือไม่?" สวิตช์ระดับแบบจุดจะถูกติดตั้งที่ความสูงเฉพาะของถังบรรจุ — ไม่ว่าจะเป็นระดับสูง (high level), ระดับต่ำ (low level) หรือจุดตั้งค่าระดับกลาง (intermediate set point) — และเอาต์พุตแบบรีเลย์ (relay output) ของอุปกรณ์มักจะใช้เพื่อขับเคลื่อนสัญญาณเตือน การเริ่ม/หยุดปั๊ม หรือการอินเตอร์ล็อกของวาล์ว (valve interlock) ซึ่งแตกต่างจากการวัดระดับแบบต่อเนื่อง (continuous level measurement) ที่เครื่องส่งสัญญาณแบบเรดาร์ (radar), อัลตราโซนิก (ultrasonic) หรือไฮโดรสแตติก (hydrostatic) จะรายงานระดับที่แม่นยำตลอดเวลา — โปรดดูคู่มือเปรียบเทียบเทคโนโลยีการวัดระดับของเราเพื่อดูรายละเอียดทั้งหมด
สำหรับวิศวกรโรงงานส่วนใหญ่ คำถามในทางปฏิบัติไม่ใช่ว่าจะใช้การวัดระดับแบบจุด (Point Level) หรือไม่ แต่คือหลักการวัดระดับแบบจุดใดที่เหมาะสมกับตัวกลาง ผง สลารี่ (Slurries) และของเหลว มีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมากเมื่อสัมผัสกับอุปกรณ์ตรวจจับ: ผงจะอัดแน่นและทำให้ใบพัดเชิงกล (Mechanical paddle) ติดขัด สลารี่จะทิ้งคราบเหนียวเกาะติดบนโพรบ (Probe) และของเหลวที่สะอาดจะเพียงแค่ลดทอนการสั่นของอุปกรณ์สั่นสะเทือน (Vibrating element) วิธีการหลักสามรูปแบบ — การตรวจจับแรงบิดเชิงกล (Mechanical torque detection), การเลื่อนของความถี่เรโซแนนซ์ (Resonant frequency shift) และการยอมรับทางไฟฟ้าพร้อมการป้องกันแบบแอคทีฟ (Electrical admittance with active shielding) — สอดคล้องเกือบจะแบบหนึ่งต่อหนึ่งกับพฤติกรรมเหล่านั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมซัพพลายเออร์ส่วนใหญ่จึงมีผลิตภัณฑ์ทั้งสามตระกูลนี้
สวิตช์ควบคุมระดับแบบใบพัดหมุน (Rotary paddle level switch) เป็นอุปกรณ์ที่เก่าแก่ที่สุดและมีราคาประหยัดที่สุดในบรรดาทั้งสามประเภท และยังคงเป็นเครื่องมือหลักในอุตสาหกรรมซีเมนต์ ธัญพืช อาหารสัตว์ พลาสติก และการแปรรูปแร่
มอเตอร์เกียร์ขนาดเล็กหมุนใบพัดอย่างช้าๆ โดยปกติจะอยู่ที่ 1–5 rpm ในการทำงานปกติ ใบพัดจะหมุนอย่างอิสระในพื้นที่ว่างเหนือผลิตภัณฑ์ เมื่อวัสดุเทกอง (bulk material) มาถึงใบพัด มันจะกลบและหยุดการหมุนของใบพัด แกนเพลาจะไม่สามารถหมุนได้อีกต่อไป แรงบิด (torque) จะสะสมต้านมอเตอร์ และไมโครสวิตช์ (microswitch) (หรือชุดรีดสวิตช์และแม่เหล็ก) จะเปลี่ยนสถานะ หน่วยควบคุมจะเปลี่ยนสถานะนั้นให้เป็นเอาต์พุตแบบรีเลย์ (relay output) เมื่อวัสดุลดระดับลง น้ำหนักถ่วงหรือสปริงจะทำให้ใบพัดกลับมาหมุนอีกครั้ง และสัญญาณเอาต์พุตจะรีเซ็ต
หลักการทำงานเป็นแบบกลไกล้วน จึงไม่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (dielectric constant) การนำไฟฟ้า (conductivity) หรือค่าความจุไฟฟ้า (capacitance) ที่ต้องปรับเทียบ คุณเพียงแค่ตั้งค่าเกณฑ์แรงบิด (torque threshold) เพียงค่าเดียว และสวิตช์จะทำงานหรือไม่ทำงานตามนั้น ความเรียบง่ายนี้คือจุดขายที่สำคัญที่สุดของสวิตช์ใบพัด: ไม่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ค่าจะคลาดเคลื่อน (drift) ทนทานต่อฝุ่นและการสั่นสะเทือนของถังบรรจุ และง่ายสำหรับทีมบำรุงรักษาในการทำความเข้าใจและแก้ไขปัญหา
เนื่องจากใบพัดต้องถูกหยุดการทำงานทางกายภาพโดยตัวผลิตภัณฑ์ ความหนาแน่นขั้นต่ำจึงมีความสำคัญ ใบพัดมาตรฐานโดยปกติจะตรวจจับผลิตภัณฑ์ได้ตั้งแต่ประมาณ 100 g/L ขึ้นไป สำหรับวัสดุที่มีน้ำหนักเบามาก เช่น แป้ง เถ้าลอย หรือฝุ่น PVC ใบพัดสำหรับ "วัสดุน้ำหนักเบา" (light material) ที่มีความหนาแน่นต่ำ ซึ่งมีใบพัดขนาดใหญ่กว่าและหยุดหมุนได้ง่ายกว่า จะช่วยขยายขอบเขตการตรวจจับลงไปได้ถึงประมาณ 30–50 g/L หากต่ำกว่านั้น ใบพัดอาจหมุนผ่านวัสดุไปโดยไม่หยุดหมุน ซึ่งเป็นรูปแบบความล้มเหลวที่พบบ่อยในกลุ่มผงน้ำหนักเบา
ใบพัดหมุน (Rotary paddles) เป็นอุปกรณ์สำหรับความดันบรรยากาศถึงความดันต่ำ รุ่นมาตรฐานเหมาะสำหรับอุณหภูมิกระบวนการตั้งแต่ประมาณ −20 °C ถึง +80 °C หากใช้แกนต่อขยายทนความร้อน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ห่างจากหน้าแปลนและพิกัดอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 200 °C การเชื่อมต่อกระบวนการโดยทั่วไปจะเป็นแบบเกลียว (G1½ หรือ G2) หรือแบบหน้าแปลน และความสามารถในการทนความดันมักจะจำกัดอยู่ที่ประมาณ 0.3 MPa เนื่องจากซีลแกนเพลาต้องทำหน้าที่ทั้งหมุนและซีลปิดถังภาชนะ
ใบพัดมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ได้แก่ มอเตอร์เกียร์ (gear motor) เพลา ตลับลูกปืน และซีลหมุน ในตัวกลางที่มีการขัดสี เช่น ปูนซีเมนต์หรือทราย ตลับลูกปืนและใบพัดจะเกิดการสึกหรอ ในของแข็งที่มีความเหนียว การสะสมของวัสดุอาจทำให้ใบพัดติดขัดได้แม้ในขณะที่ถังบรรจุว่างเปล่า ซึ่งส่งผลให้เกิดการแจ้งเตือนระดับสูงผิดพลาด (false high alarm) เวลาในการตอบสนองอยู่ในระดับไม่กี่วินาที เนื่องจากใบพัดต้องลดความเร็วลงและต้องมีการสะสมแรงบิด (torque) และโดยทั่วไปแล้วสวิตช์ใบพัดหมุนไม่เหมาะสำหรับของเหลว — การหมุนของใบพัดจะพบแรงต้านในของไหลทุกชนิด และมอเตอร์จะไม่หยุดทำงาน (stall) ได้อย่างแม่นยำที่ระดับผิวหน้าของของเหลว
สวิตช์ระดับแบบก้านสั่น (Vibrating rod level switch) — ซึ่งออกแบบมาในรูปแบบส้อมเสียง (Tuning fork) ที่มีสองง่าม หรือแบบก้านเดี่ยว (Single rod) สำหรับของแข็งที่มีลักษณะหยาบ — คืออุปกรณ์ทดแทนที่ทันสมัยสำหรับสวิตช์แบบใบพัด (Paddle) ในการใช้งานกับวัสดุเทกอง (Bulk solids) หลากหลายประเภท และงานวัดระดับของเหลวแบบจุด (Point-level) ส่วนใหญ่
ผลึกเพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric crystal) ขับเคลื่อนก้านหรือส้อมให้เกิดการสั่นพ้องทางกล (Mechanical resonance) ในอากาศ ส้อมทั่วไปจะสั่นพ้องที่ความถี่ประมาณ 250–330 Hz เมื่อตัวกลางในกระบวนการท่วมตัวเซนเซอร์ มวลและการหน่วงจะเปลี่ยนไป ทำให้ความถี่ในการสั่นพ้องเปลี่ยนไปในปริมาณที่วัดได้ โดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะทำงานเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเพียงไม่กี่เฮิรตซ์เมื่อเทียบกับค่าพื้นฐานในอากาศ และลดทอนแอมพลิจูดของการสั่น ตัวควบคุมจะตรวจสอบการเปลี่ยนความถี่นั้นและสลับการทำงานของรีเลย์ภายในเวลาประมาณ 1–2 วินาทีหลังจากที่ตัวกลางสัมผัสกับเซนเซอร์
เนื่องจากการตรวจวัดอาศัยการที่ตัวกลางสัมผัสกับส่วนประกอบและเปลี่ยนพฤติกรรมการสั่นพ้อง (resonant behaviour) — ไม่ใช่ความหนาแน่นที่สูงพอที่จะทำให้มอเตอร์หยุดทำงาน — ก้านสั่น (vibrating rod) จึงสามารถตรวจวัดผงที่มีน้ำหนักเบาได้ถึงประมาณ 20 g/L และในอีกด้านหนึ่ง ยังสามารถตรวจวัดของเหลวใดๆ ก็ตาม โดยไม่คำนึงถึงค่าการนำไฟฟ้า (conductivity) หรือค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (dielectric constant) นี่คือความแตกต่างที่สำคัญจากแบบใบพัด (paddle): ส้อมไม่จำเป็นต้องให้ผลิตภัณฑ์ไป "หยุด" สิ่งใด แต่ต้องการเพียงแค่ให้ผลิตภัณฑ์มาสัมผัสเท่านั้น
หลักการทางฟิสิกส์เดียวกันนี้ครอบคลุมทั้งวัสดุแบบเม็ด (granules) สารแขวนลอย (slurries) ของหนืด (pastes) และโฟม (foam) การสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องมีแนวโน้มที่จะสลัดวัสดุที่เกาะติดออก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมส้อมสั่น (forks) จึงสามารถทำความสะอาดตัวเองได้เป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์ที่มีความเหนียวมากอาจยังคงเกิดการพอกตัวระหว่างง่ามส้อมได้ ซึ่งการออกแบบแบบแท่งเดี่ยว (single-rod) หรือสวิตช์แบบ RF admittance อาจเหมาะสมกว่าในกรณีดังกล่าว สำหรับของแข็งที่มีฝุ่นและความหนาแน่นต่ำ แท่งสั่น (vibrating rod) คือสวิตช์ระดับสำหรับผง (powders) ที่เชื่อถือได้มากที่สุดซึ่งมีใช้งานในโรงงานส่วนใหญ่
ส้อมมาตรฐานทำงานได้ตั้งแต่ประมาณ −40 °C ถึง +150 °C; เมื่อมีส่วนต่อขยาย (extension piece) เพื่อแยกส่วนอิเล็กทรอนิกส์ออกจากอุณหภูมิของกระบวนการ รุ่นทนอุณหภูมิสูงจะสามารถทำงานได้ถึง 250 °C และส้อมขนาดกะทัดรัด (compact forks) รองรับแรงดันได้สูงสุดประมาณ 4 MPa (40 bar) เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว การบำรุงรักษาจึงจำกัดอยู่เพียงการตรวจสอบการเชื่อมต่อและการทำความสะอาดก้านส้อม (tines) ในกรณีที่ใช้กับตัวกลางที่มีความเหนียวมาก สวิตช์ระดับแบบแท่งสั่น (vibrating rod) และแบบส้อมเสียง (tuning fork) หลายรุ่นได้รับการรับรองมาตรฐาน SIL 2 จึงเป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับการป้องกันการเติมล้น (overfill protection) และการป้องกันปั๊มทำงานขณะไม่มีของเหลว (dry-run pump protection) ในลูปความปลอดภัย (safety loops)
สวิตช์ควบคุมระดับแบบ RF Admittance คือทางเลือกของผู้เชี่ยวชาญในสภาวะที่มีการพอกตัวของสารที่เหนียวหนืด ตัวกลางที่นำไฟฟ้า ฟอง หรือการตรวจจับระดับรอยต่อ (Interface Detection) ซึ่งทำให้โพรบแบบทั่วไปไม่สามารถทำงานได้
RF Admittance มีความใกล้เคียงกับ RF Capacitance อย่างมาก แต่มีความแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่ง สวิตช์ระดับแบบคาปาซิแตนซ์ (Capacitance Level Switch) จะวัดเพียงค่าคาปาซิแตนซ์ระหว่างโพรบตรวจวัด (Sensing Probe) กับผนังถังหรือกราวด์อ้างอิงเท่านั้น วิธีนี้ใช้งานได้ดีในตัวกลางที่สะอาดซึ่งมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Dielectric Constant) ที่เสถียร แต่เมื่อมีของเหลวเหนียวหรือสลัดจ์ (Slurry) มาเคลือบที่โพรบ ค่าคาปาซิแตนซ์ของชั้นเคลือบจะถูกนำไปรวมแบบอนุกรมกับค่าคาปาซิแตนซ์ของกระบวนการ และอาจมีค่ามากพอที่จะทำให้สวิตช์ทำงานผิดพลาด ซึ่งเป็นความล้มเหลวแบบ "Cap Coating" ที่พบได้บ่อย สวิตช์ RF Admittance วัดค่าแอดมิตแตนซ์ (Admittance) ซึ่งเป็นผลรวมแบบเวกเตอร์ของความนำไฟฟ้า (Conductance) และความนำเชิงความจุ (Capacitive Susceptance) ซึ่งลำพังเพียงค่านี้ยังไม่เพียงพอที่จะแก้ไขปัญหาได้ การแก้ไขที่แท้จริงคือส่วนป้องกันแบบแอคทีฟ (Active Shield)
โพรบวัดค่าแอดมิตแตนซ์ (Admittance probe) ประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วน ได้แก่ ส่วนปลายเซนเซอร์ (Sensing tip), อิเล็กโทรดป้องกัน (Guard electrode) และสายเคเบิล ส่วนป้องกันจะถูกขับเคลื่อนโดยแอมพลิฟายเออร์ที่มีอัตราขยายเท่ากับหนึ่ง (Unity-gain amplifier) เพื่อให้มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับส่วนปลายเซนเซอร์พอดี เนื่องจากไม่มีความต่างศักย์ระหว่างส่วนประกอบเซนเซอร์และส่วนป้องกัน จึงไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านค่าความจุไฟฟ้าระหว่างกัน — และค่าความจุไฟฟ้าของการเคลือบโพรบ สายเคเบิล และเส้นทางจากส่วนป้องกันไปยังกราวด์ (Guard-to-ground path) ทั้งหมดจะถูกหักล้างออกจากการวัด เฉพาะการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากวัสดุในกระบวนการสัมผัสกับปลายเซนเซอร์ (sensing tip) เท่านั้นที่มีผลต่อเอาต์พุต เทคนิค active-shield (driven-shield) นี้คือสิ่งที่ทำให้ RF admittance มีคุณสมบัติป้องกันการเกาะติด (coating immunity) ที่เป็นเอกลักษณ์: คราบเกาะติดที่เปียกและนำไฟฟ้าซึ่งอาจทำให้สวิตช์แบบ capacitance ทำงานผิดพลาด (false-trip) จะไม่ส่งผลกระทบต่อสวิตช์แบบ admittance ซึ่งยังคงวัดค่าได้อย่างถูกต้อง
สวิตช์ระดับแบบ RF Admittance ทำงานได้กับของเหลว, สลัดจ์ (slurries), โฟม, ชั้นรอยต่อ (interface layers) และของแข็งที่มีความแตกต่างของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเมื่อเทียบกับอากาศ — โดยรองรับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำสุดประมาณ 1.5–2 ด้วยการตั้งค่า low-κ ซึ่งครอบคลุมถึงผงละเอียดน้ำหนักเบาและไฮโดรคาร์บอนหลายชนิด — และยังสามารถจัดการได้ทั้งตัวกลางที่นำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้า ทำให้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ครอบคลุมที่สุดในบรรดาทั้งสามประเภท การตรวจจับจุดระดับมีความแม่นยำในการทำซ้ำประมาณ ±5–10 มม. ขึ้นอยู่กับรูปทรงของโพรบและการติดตั้ง โดยมีเวลาตอบสนองประมาณหนึ่งวินาที ด้วยชุดอิเล็กทรอนิกส์ในตัวเรือนแบบแยกส่วน (remote housing) อุณหภูมิกระบวนการสูงสุด 200–260 °C เป็นค่าปกติ และสามารถรองรับแรงดันได้สูงสุดประมาณ 10 MPa (100 bar) ด้วยการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลน (flanged) หรือแบบเกลียว (threaded)
ข้อแลกเปลี่ยน: อุปกรณ์มีราคาสูงกว่าแบบใบพัดหรือแบบส้อม, ต้องเลือกโพรบ (probe) ให้เหมาะสมกับรูปทรงของถังบรรจุและค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (dielectric constant) ของตัวกลาง, และอาจยังคงต้องมีการทำความสะอาดตามระยะเวลาในกรณีที่ตัวกลางก่อให้เกิดคราบตะกรันที่แข็งและเป็นฉนวน เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ดังนั้นเมื่อเลือกโพรบได้อย่างถูกต้องแล้ว การบำรุงรักษาจึงน้อยมาก
| คุณสมบัติ | สวิตช์ระดับแบบใบพัดหมุน (Rotary Paddle Level Switch) | สวิตช์ระดับแบบก้านสั่น (Vibrating rod level switch) | สวิตช์ระดับแบบ RF Admittance |
|---|---|---|---|
| หลักการทำงาน | ใบพัดขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์หยุดหมุนเมื่อกระทบกับวัสดุ แรงบิดจะกระตุ้นให้ไมโครสวิตช์ (microswitch) ทำงาน | ก้านสั่น/ส้อมเสียง (~250–330 Hz) ถูกหน่วงด้วยตัวกลาง การเปลี่ยนความถี่จะสั่งงานรีเลย์ (trips relay) | หัววัดแอดมิตแตนซ์แบบแอคทีฟชิลด์ (Active-shield admittance probe); ค่าความนำไฟฟ้า (conductance) + ค่าความจุไฟฟ้า (capacitance) พร้อมระบบตัดผลกระทบจากการพอกพูนของวัสดุ (coating cancelled) |
| ตัวกลางทั่วไป | ผง; เม็ดเล็ก; เม็ด; วัสดุเทกอง | ผงตั้งแต่ ~20 g/L; เม็ดเล็ก (granules); สลารี (slurries); และของเหลวเกือบทุกประเภท | ของเหลว; สลอรี่; โฟม; อินเตอร์เฟซ (interface); และของแข็งที่มีความแตกต่างของค่าไดอิเล็กตริก (dielectric contrast) |
| ขีดจำกัดความหนาแน่น / ค่าไดอิเล็กทริก | ~100 g/L มาตรฐาน; ~30–50 g/L พร้อมใบพัดสำหรับวัสดุน้ำหนักเบา | ~20 g/L ในผง; ไม่จำกัดในของเหลว | ต่ำสุดถึง ~1.5–2 εr; รองรับตัวกลางที่นำไฟฟ้า (conductive media) |
| ความแม่นยำ / การตอบสนอง | เปิด/ปิดตามตำแหน่งใบพัด; ~1–5 s | ความแม่นยำในการวัดซ้ำไม่กี่ mm; ~1–2 s | ความแม่นยำในการวัดซ้ำ ~±5–10 mm; ~1 s |
| ความดัน / อุณหภูมิ | ~0.3 MPa; −20 ถึง +200 °C พร้อมส่วนต่อขยาย | สูงสุดถึง ~4 MPa; −40 ถึง +250 °C พร้อมส่วนต่อขยาย | สูงสุดถึง ~10 MPa; −40 ถึง +260 °C พร้อมส่วนต่อขยาย |
| การต้านทานการเกาะติด (Coating immunity) | แย่ — การสะสมของวัสดุอาจทำให้ใบพัดติดขัด | ดี — การสั่นสะเทือนเพื่อทำความสะอาดตัวเอง | ดีเยี่ยม — ระบบ active shield หักล้างค่าความจุไฟฟ้าจากการพอกพูน (coating capacitance) |
| ชิ้นส่วนเคลื่อนที่ / การบำรุงรักษา | มอเตอร์เกียร์; ตลับลูกปืน; ซีลเพลา; การตรวจสอบตามระยะเวลา | ไม่มี; ทำความสะอาดก้านส้อมหากมีคราบเกาะติด | ไม่มี; การทำความสะอาดโพรบเป็นครั้งคราวในตัวกลางที่เกิดตะกรันได้ง่าย |
| ระดับราคาโดยทั่วไป | ต่ำสุด | ต่ำ–ปานกลาง | ปานกลางถึงสูงสุด |
หากหน้างานของคุณคือของแข็งแห้ง — ซีเมนต์, แป้ง, เม็ดพลาสติก, เถ้าลอย, อาหารสัตว์ หรือน้ำตาล — ตัวเลือกจะแคบลงเหลือเพียงแบบใบพายเทียบกับแบบก้านสั่น สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะหยาบ หนัก และขัดสี ซึ่งคำนึงถึงเรื่องต้นทุนและสามารถยอมรับการตอบสนองที่ล่าช้าได้ไม่กี่วินาที สวิตช์ระดับแบบใบพายหมุน (Rotary paddle level switch) ยังคงเป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้และราคาถูกที่สุด สำหรับผงน้ำหนักเบาที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าประมาณ 100 g/L หรือในจุดที่การเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษาทำได้ยาก สวิตช์ระดับแบบก้านสั่น (Vibrating rod level switch) เป็นตัวเลือกที่ทนทานกว่า เนื่องจากไม่มีส่วนใดที่ต้องหยุดชะงักและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ หลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้ได้กับการใช้งานในไซโลและวัสดุผง ซึ่งสวิตช์แบบส้อม (Fork Switch) และสวิตช์แบบใบพัด (Paddle Switch) เป็นสองโซลูชันที่ผ่านการพิสูจน์แล้วสำหรับการตรวจวัดระดับสูงและระดับต่ำ
สำหรับของเหลวที่สะอาดหรือมีการปนเปื้อนเล็กน้อย สวิตช์ระดับแบบก้านสั่น (tuning fork) คือตัวเลือกมาตรฐาน: สามารถใช้งานได้กับของเหลวทุกชนิดโดยไม่คำนึงถึงค่าการนำไฟฟ้า ไม่ได้รับผลกระทบจากฟองและการสั่นสะเทือนของถังบรรจุ อีกทั้งยังมีขนาดกะทัดรัดและราคาประหยัด สำหรับสารแขวนลอย (slurries) ผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืด หรือของเหลวนำไฟฟ้าที่เกาะพอกโพรบ สวิตช์แบบ RF admittance พร้อมส่วนป้องกันแบบแอคทีฟ (active shield) คือคำตอบที่เชื่อถือได้ — โดยยังคงอ่านค่าได้อย่างถูกต้องในขณะที่สวิตช์แบบคาปาซิแตนซ์ (capacitance switch) อาจเกิดการทริปหลอก (false-trip) สวิตช์ใบพัดหมุน (Rotary paddle) ถูกยกเว้นจากการใช้งานกับของเหลวโดยสิ้นเชิง ดังนั้นสวิตช์ระดับสำหรับของเหลวโดยปกติจะเป็นแบบส้อมสั่น (fork) หรือโพรบวัดค่าแอดมิตแตนซ์ (admittance probe)
ทั้งการออกแบบแบบใบพัด (paddle) และแบบส้อม (fork) สามารถจัดหาเป็นสวิตช์ระดับอุณหภูมิสูงสำหรับอุณหภูมิกระบวนการที่สูงกว่า 150 °C โดยใช้อุปกรณ์ส่วนต่อขยายที่ช่วยแยกส่วนอิเล็กทรอนิกส์ออกห่างและเพิ่มขีดจำกัดได้ถึง 200–260 °C สำหรับพื้นที่อันตราย โปรดระบุสวิตช์ระดับกันระเบิด (explosion-proof) ที่มีการรับรองแบบกันเปลวไฟ (Ex d) หรือความปลอดภัยในตัว (Ex ia) ให้เหมาะสมกับโซนฝุ่นหรือก๊าซ โดย WELK มีสวิตช์ระดับแบบส้อมเสียง (tuning fork switches) กันระเบิดที่ได้รับการรับรองสำหรับสภาพแวดล้อมฝุ่น Zone 20/21 และก๊าซ Zone 1/2
แป้งเป็นกรณีที่ก้ำกึ่ง ใบพัดมาตรฐานต้องการความหนาแน่นประมาณ 100 g/L เพื่อให้หยุดหมุนได้อย่างแม่นยำ และโดยปกติแป้งจะมีความหนาแน่นอยู่ที่ประมาณ 40–60 g/L ดังนั้นใบพัดมาตรฐานอาจหมุนผ่านแป้งไปโดยไม่ตัดการทำงาน (tripping) หากใช้ใบพัดสำหรับวัสดุน้ำหนักเบา จะสามารถตรวจจับได้ที่ความหนาแน่นต่ำลงถึงประมาณ 30–50 g/L แต่ค่าเผื่อ (margin) นั้นค่อนข้างน้อย วิศวกรส่วนใหญ่จึงนิยมใช้สวิตช์ระดับแบบแท่งสั่น (vibrating rod switch) สำหรับแป้งและฝุ่นที่มีลักษณะใกล้เคียงกัน เนื่องจากสามารถตรวจจับได้ต่ำถึง ~20 g/L โดยไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ และไม่มีความเสี่ยงที่ใบพัดจะหมุนผ่านผลิตภัณฑ์ไป
ใช่ — นั่นคือหนึ่งในจุดแข็งของผลิตภัณฑ์นี้ เนื่องจากเทคโนโลยีการตรวจวัดอาศัยการเปลี่ยนความถี่เรโซแนนซ์ (resonant frequency shift) แทนที่จะเป็นความหนาแน่นหรือค่าการนำไฟฟ้า เซนเซอร์ตระกูลส้อมรุ่นเดียวกันจึงสามารถใช้งานได้ทั้งในน้ำ น้ำมัน ตัวทำละลาย และตัวกลางที่นำไฟฟ้าได้เช่นเดียวกัน นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับของไหลที่มีกากตะกอน (slurries) และของเหลวที่มีความหนืดสูง (pastes) แม้ว่าวัสดุที่มีความหนืดสูงมากหรือวัสดุที่เกิดการเกาะตัว (bridging) อาจส่งผลต่อการทำงานของง่ามส้อม (tines) ได้ สำหรับของเหลวสะอาด ส้อมเสียงขนาดกะทัดรัด (compact tuning fork) คือตัวเลือกที่นิยมใช้มากที่สุด ส่วนของไหลที่มีกากตะกอนซึ่งมีแนวโน้มจะเกิดการพอกตัว (coating-prone slurries) สวิตช์แบบ RF admittance มักจะเป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่า
RF Admittance วัดการตอบสนองทางไฟฟ้าทั้งหมดของโพรบ ซึ่งเป็นการรวมกันแบบเวกเตอร์ของความนำไฟฟ้า (conductance) และความยอมรับเชิงความจุ (capacitive susceptance) แทนที่จะวัดเพียงค่าความจุไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว ส่วนที่สำคัญคือโพรบแบบ Admittance ใช้เกราะป้องกันแบบแอคทีฟ (active shield) ซึ่งก็คืออิเล็กโทรดป้องกัน (guard electrode) ที่มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับปลายเซนเซอร์ ซึ่งจะช่วยหักล้างค่าความจุไฟฟ้าของสายเคเบิลและคราบที่เกาะอยู่บนโพรบ สวิตช์แบบวัดค่าความจุไฟฟ้า (capacitance switch) จะมองว่าโพรบที่มีคราบเกาะคือการเปลี่ยนแปลงของระดับ แต่สวิตช์แบบวัดความยอมรับทางไฟฟ้า (admittance switch) จะไม่เป็นเช่นนั้น นี่คือเหตุผลที่เทคโนโลยีแอดมิตแตนซ์ (admittance) ถูกกำหนดให้ใช้งานในกรณีที่ตัวกลางมีความเหนียว นำไฟฟ้า หรือเป็นฟอง ซึ่งอาจทำให้สวิตช์แบบคาปาซิแตนซ์ (capacitance switch) เกิดการส่งสัญญาณผิดพลาด (false-trip)
สำหรับปูนซีเมนต์ ตัวเลือกที่ผ่านการพิสูจน์แล้วสองประเภทคือสวิตช์ระดับแบบแท่งสั่น (vibrating rod) สำหรับระดับต่ำ — ในจุดที่ผลิตภัณฑ์มีฝุ่นมาก น้ำหนักเบา และมีอนุภาคละเอียดสูง — และสวิตช์ระดับแบบใบพัดหมุน (rotary paddle) สำหรับระดับสูงในส่วนที่มีความหยาบ แม้ว่าปัจจุบันจะมีการใช้สวิตช์ระดับแบบส้อมสั่น (forks) เพิ่มมากขึ้นในทั้งสองจุด ความสามารถของสวิตช์ระดับแบบแท่งสั่นในการตรวจจับได้ต่ำกว่า 100 g/L และการสลัดฝุ่นออกด้วยการสั่นทำให้เป็นเซนเซอร์วัดระดับต่ำที่เชื่อถือได้มากกว่า ส่วนแบบใบพัดยังคงมีความคุ้มค่าสำหรับระดับสูง ดูคู่มือฉบับละเอียดเกี่ยวกับการวัดระดับในไซโลสำหรับผงและปูนซีเมนต์ของเราเพื่อดูบันทึกการใช้งานและตัวอย่างการติดตั้ง
น้อยมาก แต่ไม่เท่ากัน สวิตช์ใบพัดหมุน (Rotary paddle) มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ได้แก่ มอเตอร์ ตลับลูกปืน และซีลหมุน จึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบตามระยะเวลา การตรวจสอบแรงบิด และในตัวกลางที่มีฤทธิ์ขัดสี อาจต้องมีการเปลี่ยนใบพัดและตลับลูกปืน ส่วนแท่งสั่น (Vibrating rods) และสวิตช์ RF admittance ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ การบำรุงรักษาจึงจำกัดอยู่เพียงการดูแลจุดเชื่อมต่อกระบวนการให้แน่นหนาและการทำความสะอาดอุปกรณ์เมื่อใช้กับตัวกลางที่มีความเหนียวหนืด และส้อมสั่น (Forks) ส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติทำความสะอาดตัวเองได้ อุปกรณ์ทั้งสามชนิดจะได้รับประโยชน์จากการตรวจสอบการเดินสายรีเลย์และการทำงานตามกำหนดการ เมื่อใช้งานในหน้าที่ด้านความปลอดภัยที่ได้รับมาตรฐาน SIL (SIL-rated)
ขอใบเสนอราคาสำหรับการใช้งานของคุณ ไม่แน่ใจว่าสวิตช์ควบคุมระดับ (point level switch) รุ่นไหนที่เหมาะกับตัวกลางของคุณ? ส่งข้อมูลความหนาแน่นของวัสดุหรือค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (dielectric constant) ขนาดอนุภาค อุณหภูมิและความดันในกระบวนการ รวมถึงขนาดของถังบรรจุให้วิศวกรของเรา พวกเขาจะแนะนำสวิตช์แบบใบพัดหมุน (rotary paddle) แบบแท่งสั่น (vibrating rod) หรือแบบ RF admittance ที่เหมาะสม พร้อมการเชื่อมต่อกระบวนการและระดับการป้องกันพื้นที่อันตราย (hazardous-area rating) ที่ถูกต้อง และจัดทำใบเสนอราคาพร้อมกำหนดการส่งมอบ ติดต่อทีมงาน WELK ได้ที่ level-meters.com เพื่อรับคำตอบที่รวดเร็วโดยไม่มีข้อผูกมัด
Electromechanical point level switch for dry bulk solids in bins, hoppers and silos.
Vibrating rod point level switch for granular and coarse bulk solids in silos and hoppers.
RF admittance point level switch for sticky liquids, powders, slurries and buildup-prone applications.
Send drawings, dimensions, material, environment or operating conditions, and we will help confirm the right specification.
Uploaded reference files are included with the inquiry. For larger CAD packages, reply to the confirmation email or send them here:
Our team typically replies within 24 ชั่วโมง.
