音叉液位開關(guān)成功用于生物發(fā)酵罐的液位測(cè)量

生物發(fā)酵技術(shù)是啤酒、醬油、味精等物品生產(chǎn)中常用的一種技術(shù)。但在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，需要檢測(cè)溫度、PH酸堿度、溶解氧濃度以及液位等。而對(duì)液位的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)及時(shí)補(bǔ)料對(duì)于維持生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)以及生產(chǎn)的順利進(jìn)行非常重要。

補(bǔ)料系統(tǒng)主要由進(jìn)料隔膜閥、計(jì)量罐、高/低液位開關(guān)、出料隔膜閥等組成。在發(fā)酵過(guò)程中，微生物通常生長(zhǎng)的比較旺盛，在補(bǔ)料并攪拌后，會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫，這些泡沫對(duì)于液位的準(zhǔn)確測(cè)量造成了干擾。這就對(duì)液位開關(guān)提出了較高的要求，即對(duì)液位的測(cè)量不能受泡沫和介電常數(shù)變化的影響，以確保對(duì)液位的準(zhǔn)確測(cè)量。

計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)

可選液位開關(guān)：

目前，能夠用于液位測(cè)量的儀表很多，其中開關(guān)量?jī)x表常見的有：浮球液位開關(guān)、電容式液位開關(guān)、射頻導(dǎo)納液位開關(guān)、外測(cè)液位開關(guān)、光電液位開關(guān)以及音叉液位開關(guān)等。它們各有千秋，基于不同的工作原理、具有不同的產(chǎn)品性能，也應(yīng)用于不同的工況場(chǎng)景。

浮球液位開關(guān)是基于浮力和靜磁場(chǎng)原理而工作的。帶有磁體的浮球（即磁浮子）受浮力的影響，隨著液位的變化而升降。磁浮子中的磁體和傳感器（磁簧開關(guān)）相互作用，產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。

電容式液位開關(guān)的測(cè)量原理是：液位高低變化導(dǎo)致探頭被覆蓋區(qū)域大小發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容值發(fā)生變化。探頭與罐壁（導(dǎo)電材料制成）構(gòu)成一個(gè)電容。當(dāng)罐體中有物料注入時(shí)，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應(yīng)地增大，通過(guò)檢測(cè)電容值的變化輸出開關(guān)報(bào)警信號(hào)。

射頻導(dǎo)納液位開關(guān)與電容式工作原理相似，作為一種從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，由于增加了防掛料電路，可靠性較高。

外測(cè)液位開關(guān)是一種利用“變頻超聲波技術(shù)”從罐外測(cè)量液位的安全非接觸式液位測(cè)量?jī)x表。安裝于容器外壁上的測(cè)量探頭發(fā)出超聲波，并檢測(cè)其在容器壁中的余振信號(hào)，當(dāng)液體漫過(guò)探頭時(shí)，此余振信號(hào)的幅值會(huì)變小，儀表檢測(cè)到余振信號(hào)的變化以后會(huì)輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)，以達(dá)到液位報(bào)警的目的。

光電液位開關(guān)利用光線的折射及反射原理，使用紅外線對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當(dāng)被測(cè)液體處于高位時(shí)則被測(cè)液體與光電開關(guān)形成一種分界面，當(dāng)被測(cè)液體處于低位時(shí)，則空氣與光電開關(guān)形成另一種分界面，這兩種分界面使光電開關(guān)內(nèi)部光接收晶體所接收的的反射光強(qiáng)度不同，即對(duì)應(yīng)兩種不同的開關(guān)狀態(tài)。

音叉液位開關(guān)的工作原理是通過(guò)安裝在基座上的一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。當(dāng)音叉液位開關(guān)的音叉與被測(cè)介質(zhì)相接觸時(shí)，音叉的頻率和振幅將改變，通過(guò)檢測(cè)這一物理量的變化輸出開關(guān)報(bào)警信號(hào)。

計(jì)為音叉液位開關(guān)成功用于生物發(fā)酵罐的液位測(cè)量

不同液位開關(guān)工況適應(yīng)性對(duì)比：

不同液位開關(guān)工況適應(yīng)性對(duì)比表

液位測(cè)量方案選擇：

通過(guò)上面不同液位開關(guān)工況適應(yīng)性對(duì)比表，我們可以看出：

1、浮球液位開關(guān)：采用浮力原理，本身不受泡沫和介電常數(shù)變化的影響，這是其主要優(yōu)勢(shì)，較低的采購(gòu)成本，對(duì)于預(yù)算有限的用戶也很有吸引力。但采用機(jī)械連桿結(jié)構(gòu)在活動(dòng)頻次高的情況下，機(jī)械疲勞損壞概率大大增加，另外磁簧開關(guān)的使用壽命也相對(duì)較短。浮球液位計(jì)的這些應(yīng)用缺陷顯然無(wú)法滿足用戶的需求。

2、電容式液位開關(guān)和射頻導(dǎo)納液位開關(guān)：在生物發(fā)酵過(guò)程中，較高的過(guò)程溫度會(huì)維持一段時(shí)間，而溫度的變化會(huì)使物料的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容值也發(fā)生變化，這促使電容式液位開關(guān)和射頻導(dǎo)納液位開關(guān)對(duì)這些變化進(jìn)行不斷的標(biāo)定，而這無(wú)疑增加了測(cè)量的不確定性。另外具有極強(qiáng)吸附性的泡沫，會(huì)粘附在探頭上，這也為儀表的準(zhǔn)確測(cè)量帶來(lái)了干擾。所以，這兩款液位開關(guān)并非生物發(fā)酵罐液位測(cè)量的理想儀表。

3、光電液位開關(guān)和外貼式液位開關(guān)：在有大量泡沫的情況下，光電液位開關(guān)整體的使用效果較差，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量液位。非接觸式的外貼式液位開關(guān)對(duì)于安裝位置很有講究，不僅安裝相對(duì)復(fù)雜，而且維護(hù)成本相對(duì)較高。這兩種液位開關(guān)也被用戶所舍棄。

4、音叉液位開關(guān)：由于音叉液位開關(guān)無(wú)活動(dòng)部件，即裝即用無(wú)需針對(duì)介電常數(shù)額外調(diào)試，叉體的振動(dòng)不受液體飛濺以及泡沫的影響，且產(chǎn)品性價(jià)比較高，所以音叉液位開關(guān)是生物發(fā)酵罐液位測(cè)量的不錯(cuò)選擇。

在對(duì)上述儀表綜合對(duì)比后，廣東一家生物科技公司將要購(gòu)買的儀表鎖定在購(gòu)買音叉液位開關(guān)上。在遴選音叉液位開關(guān)的過(guò)程中，該用戶發(fā)現(xiàn)除具有音叉液位開關(guān)的共有特點(diǎn)外，計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)還具有媲美進(jìn)口產(chǎn)品的一系列特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

1、叉體短小，長(zhǎng)僅40mm，特別適合用于測(cè)量管道等狹小空間的液位。

2、叉體經(jīng)過(guò)精密調(diào)諧后，可測(cè)介質(zhì)密度低至0.5g/cm3。

3、免受泡沫、氣泡、粘稠、振動(dòng)以及液體特性的影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

4、擁有繼電器、二線制、NAMUR、晶體管4種信號(hào)輸出方式。

5、通過(guò)本安、隔爆防爆認(rèn)證。其中隔爆：Ex d IIC T6～T1 Gb，本安：Ex ia II CT6～T1 Ga。

6、基于檢測(cè)頻率變化的設(shè)計(jì)，具有極高的可靠性和性價(jià)比。

計(jì)為音叉液位開關(guān)的這些特點(diǎn)使其在眾多同類產(chǎn)品中脫穎而出。完全滿足用戶需求的計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)，被用戶最終選定為測(cè)量生物發(fā)酵罐液位的儀表。憑借出色的叉體調(diào)諧工藝，計(jì)為Ring-11音叉液位開關(guān)自投入使用至今，測(cè)量準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠，備受用戶青睞。