วิธีเลือกรีเลย์ตรวจจับระดับของเหลวสำหรับถังอุตสาหกรรม?

ข้อกำหนดหลักของการใช้งานสำหรับการเลือกรีเลย์ตรวจจับระดับของเหลว

การจับคู่ฟังก์ชันกับเป้าหมายการควบคุมถัง: เติม ระบายน้ำ รักษาระดับ ส่งสัญญาณเตือน หรือป้องกันปั๊ม

เมื่อเลือกรีเลย์วัดระดับของเหลว ให้เริ่มจากการพิจารณาว่าถังนั้นต้องทำหน้าที่อะไร เช่น เติมของเหลว ระบายน้ำ คงระดับไว้ที่ค่าหนึ่ง ส่งสัญญาณเตือน หรือป้องกันปั๊ม สำหรับงานเติมของเหลว รีเลย์ส่วนใหญ่จะทำงานโดยเปิดปั๊มเมื่อระดับของเหลวลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ขณะที่ระบบระบายน้ำจะทำงานต่างออกไป โดยทั่วไปจะเริ่มกระบวนการระบายน้ำเมื่อระดับสูงเกินไป ฟังก์ชันการรักษาระดับจะช่วยรักษาสมดุลระหว่างสองจุด ซึ่งมีประโยชน์ในงานเช่น การเติมสารเคมีที่ต้องการความแม่นยำ สัญญาณเตือนจะแจ้งเตือนผู้ใช้งานเมื่อระดับของเหลวเข้าใกล้จุดอันตราย ไม่ว่าจะสูงหรือต่ำเกินไป เพื่อป้องกันภัยพิบัติ เช่น น้ำท่วม หรืออุปกรณ์ทำงานโดยไม่มีของเหลว การป้องกันปั๊มก็สำคัญเช่นกัน จากการวิจัยบางชิ้นเมื่อปีที่แล้ว พบว่าประมาณสามในสี่ของความเสียหายของปั๊มทั้งหมดเกิดจากข้อผิดพลาดในการควบคุมระดับของเหลว ควรเลือกประเภทเอาต์พุตให้เหมาะสมกับงานที่ต้องการ เช่น SPDT ใช้ควบคุมปั๊มได้ดี ในขณะที่ DPDT จัดการกับวาล์วได้มีประสิทธิภาพมากกว่า นอกจากนี้ อย่าลืมตรวจสอบว่าอุปกรณ์นั้นสามารถทำงานร่วมกับตรรกะการสวิตช์แบบใดแบบหนึ่งที่เหมาะสมกับการใช้งานได้หรือไม่

ความต้องการตรรกะที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย: การออกแบบเพื่อความปลอดภัยเมื่อเกิดข้อผิดพลาด, ความล่าช้าเพื่อป้องกันการทำงานผิดพลาด, และตรรกะเชิงบวกสำหรับความปลอดภัย

เมื่อทำงานกับระบบที่ความปลอดภัยมีความสำคัญสูงสุด ตรรกะของรีเลย์จำเป็นต้องเน้นการรักษาความสมบูรณ์ของทุกอย่างไว้ การออกแบบเพื่อความปลอดภัย (Fail-safe) จะทำงานโดยการตัดกระแสไฟฟ้าเมื่อมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น ทำให้ปั๊มหรือวาล์วกลับไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัยที่สุด ซึ่งสิ่งนี้มีความสำคัญมากเมื่อจัดการกับของเหลวอันตราย ช่วงเวลาหน่วงเพื่อป้องกันการทำงานสลับบ่อย (Anti-hunting delays) โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 30 วินาที ซึ่งช่วยป้องกันการสลับสถานะอย่างต่อเนื่องที่เกิดขึ้นเมื่อระดับของเหลวเปลี่ยนแปลงใกล้เคียงกับค่าที่ตั้งไว้ ช่วงเวลานี้ช่วยลดการสึกหรอของเครื่องจักรและทำให้มอเตอร์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ด้วยตรรกะด้านความปลอดภัยแบบบวก เมื่อเกิดปัญหา เช่น เซนเซอร์เสีย อุปกรณ์จะหยุดทำงานทันทีเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์เลวร้ายขึ้น สถานที่จัดเก็บเชื้อเพลิงและวัสดุอันตรายอื่น ๆ จะได้รับการป้องกันเพิ่มเติมจากการใช้วงจรแบบ 2 สาย แทนที่จะใช้วงจรแบบ 3 สาย เพราะช่วยตรวจจับค่าที่ผิดพลาดก่อนที่จะก่อให้เกิดปัญหา การปฏิบัติตามมาตรฐานต่างๆ เช่น IEC 61508 มีบทบาทสำคัญในการป้องกันอุบัติเหตุ รายงานระบบความปลอดภัยฉบับล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการละเลยมาตรการป้องกันพื้นฐานเหล่านี้จะทำให้ระดับความเสี่ยงเพิ่มขึ้นประมาณ 40% เพื่อให้การซ่อมแซมและการบำรุงรักษาง่ายขึ้นในอนาคต ควรเลือกรีเลย์ที่มีไฟแสดงสถานะเพื่อบ่งบอกสภาพการทำงาน รวมทั้งมีสวิตช์ควบคุมแบบแมนนวล เพื่อให้ช่างเทคนิคสามารถเข้าควบคุมแทนได้เมื่อจำเป็น

คุณสมบัติของของเหลวและความเข้ากันได้ด้านการตรวจจับสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้

เกณฑ์ความนำไฟฟ้า: เหตุใดความนำไฟฟ้าของของเหลวจึงกำหนดความเหมาะสมของรีเลย์ตรวจจับระดับของเหลว

ประสิทธิภาพของรีเลย์วัดระดับของเหลวขึ้นอยู่กับความสามารถในการนำไฟฟ้าของของเหลวนั้นเป็นหลัก โดยทั่วไปรีเลย์ตรวจจับแบบต้านทานจะต้องการค่าการนำไฟฟ้าขั้นต่ำประมาณ 1 ถึง 20 ไมโครซีเมนส์ต่อเซนติเมตร เพื่อสร้างวงจรไฟฟ้าที่สมบูรณ์ระหว่างโพรบที่จุ่มอยู่ในของเหลว นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมของเหลวที่นำไฟฟ้าได้ดี เช่น น้ำเสียจากอุตสาหกรรม หรือสารละลายกรด จึงทำงานได้ดีกับระบบนี้ ในทางกลับกัน ของเหลวเช่น น้ำบริสุทธิ์สูง น้ำมันหลายชนิด และตัวทำละลายส่วนใหญ่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า 5 ไมโครซีเมนส์ ซึ่งหมายความว่าจะไม่สามารถใช้งานร่วมกับระบบต้านทานทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อต้องจัดการกับวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้านี้ วิศวกรมักเลือกใช้วิธีอื่น เช่น เซนเซอร์แบบเหนี่ยวนำ (capacitive sensors) หรือเทคโนโลยีอัลตราโซนิก ซึ่งสามารถตรวจจับระดับของเหลวได้อย่างแม่นยำโดยไม่จำเป็นต้องอาศัยการนำไฟฟ้า จึงแก้ปัญหาในงานประยุกต์ที่วิธีการแบบดั้งเดิมไม่สามารถใช้การได้

ความท้าทายกับสื่อที่มีการนำไฟฟ้าต่ำหรือมีแนวโน้มก่อให้เกิดการเคลือบ: เมื่อการตรวจจับแบบความต้านทานล้มเหลว

เมื่อของเหลวมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า 1 ไมโครซีเมนส์ต่อเซนติเมตร ของเหลวเหล่านี้จะไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้มากพอที่จะทำให้เซ็นเซอร์แบบความต้านทานทำงานได้อย่างถูกต้อง ซึ่งหมายความว่าแม้ถังจะเต็มก็ตาม เซ็นเซอร์อาจแสดงระดับที่ต่ำอย่างอันตรายก็ได้ ปัญหานี้จะยิ่งเลวร้ายขึ้นกับสารที่มีความหนืดหรือเหนียว เช่น น้ำเชื่อม โคลน หรือกาวอุตสาหกรรม วัสดุเหล่านี้มักเกาะติดอยู่กับตัวตรวจจับของเซ็นเซอร์เป็นเวลานาน ส่งผลให้เกิดชั้นฉนวนที่ขัดขวางสัญญาณไม่ให้ผ่านไปได้ ผู้ประกอบการแปรรูปผลิตภัณฑ์จากนมทราบดีถึงปัญหานี้ เพราะรายงานอุตสาหกรรมล่าสุดระบุว่า ถังของพวกเขาประสบปัญหาเกี่ยวกับเซ็นเซอร์เพิ่มขึ้นประมาณ 34 เปอร์เซ็นต์ จากการที่โปรตีนมาเกาะติดอุปกรณ์ สำหรับการใช้งานที่เผชิญกับสภาพแวดล้อมที่ท้าทายนี้ การเปลี่ยนไปใช้ระบบแบบไม่สัมผัสโดยตรงจึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสม ระบบคาปาซิทีฟและอัลตราโซนิกหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับขั้วไฟฟ้าโดยสิ้นเชิง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการทำความสะอาด และรักษาระดับความแม่นยำของการวัดค่าไว้ได้ แม้ในสภาพแวดล้อมที่ยุ่งเหยิง

พิจารณาด้านไฟฟ้า สิ่งแวดล้อม และการรวมระบบเชิงกล

ข้อกำหนดด้านกำลังไฟ อินเทอร์เฟซ และตู้หุ้ม: ค่าแรงดันไฟฟ้า ความเข้ากันได้กับ PLC และค่ามาตรฐาน IP/NEMA

เมื่อเพิ่มรีเลย์ตรวจจับระดับของเหลวลงในระบบใด ๆ จะมีหลายปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาอย่างเหมาะสม ได้แก่ ข้อกำหนดด้านไฟฟ้า สภาพแวดล้อม และปัจจัยทางกล ค่าแรงดันไฟฟ้าจะต้องสอดคล้องกับแหล่งจ่ายไฟที่มีอยู่จริง โดยทั่วไปการติดตั้งส่วนใหญ่สามารถใช้งานได้ดีทั้งกับไฟฟ้ากระแสตรง 24 โวลต์ หรือไฟฟ้ากระแสสลับ 120 โวลต์ แต่หากเลือกผิดพลาดอาจนำไปสู่ปัญหาต่าง ๆ ในระยะยาว โรงงานที่ใช้ระบบอัตโนมัติควรตรวจสอบว่า PLC ของตนสามารถสื่อสารกับรีเลย์ที่ติดตั้งได้หรือไม่ ควรเลือกรุ่นที่มีคอนแทคแบบแห้ง (dry contacts) หรือรุ่นที่ส่งสัญญาณอะนาล็อกมาตรฐาน เช่น สัญญาณ 4 ถึง 20 มิลลิแอมป์ เพื่อให้เชื่อมต่อกับแผงควบคุมที่มีอยู่ได้อย่างราบรื่น การป้องกันจากสภาวะแวดล้อมที่รุนแรงก็มีความสำคัญเช่นกัน ตู้หุ้มที่มีค่าการป้องกันอย่างน้อย IP65 หรือเป็นไปตามข้อกำหนด NEMA 4X จะช่วยป้องกันฝุ่น น้ำ และสารเคมีไม่ให้ทำลายชิ้นส่วนภายในที่ติดตั้งในถังภายนอกอาคารหรือในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม อุณหภูมิสูงเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มักถูกละเลย ชิ้นส่วนต่าง ๆ จะเริ่มเสื่อมสภาพเร็วขึ้นเมื่อถูกสัมผัสกับอุณหภูมิสูงต่อเนื่องเกิน 50 องศาเซลเซียส (ประมาณ 122 ฟาเรนไฮต์) สำหรับสถานที่ที่อาจมีปัญหาการกัดกร่อน การเลือกใช้วัสดุเปลือกเครื่องที่ทำจากสแตนเลสหรือพอลีคาร์บอเนตแข็งแรงทนทาน จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการใช้งานที่ยาวนาน

การเลือกระหว่างรุ่นหลัก: เครื่องส่งสัญญาณระดับของเหลว 72.01 เทียบกับ 72.11

การเลือกระหว่างรุ่น 72.01 และ 72.11 ขึ้นอยู่กับลักษณะงานที่ต้องทำในระบบเป็นหลัก รุ่น 72.01 เหมาะสำหรับการเติมและการระบายน้ำที่ตรงไปตรงมา โดยที่ของเหลวมีค่าการนำไฟฟ้าในระดับที่เหมาะสม การติดตั้งก็ค่อนข้างง่าย ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานทั่วไปหลายประเภท ขณะที่รุ่น 72.11 เหมาะกับงานที่หนักกว่า โดยเฉพาะเมื่อจัดการกับของเหลวที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า 5 ไมโครซีเมนส์ต่อเซนติเมตร รุ่นนี้มาพร้อมคุณสมบัติ เช่น การตั้งค่าตอบสนองได้ตามต้องการ โปรโตคอลความปลอดภัยในตัว และระบบป้องกันปั๊ม ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง

เลือกรุ่น 72.11 สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความผันผวนหรือมีความเสี่ยงสูงซึ่งต้องการมาตรการป้องกันขั้นสูง ในขณะที่รุ่น 72.01 ยังคงเหมาะสมสำหรับการตรวจสอบตามปกติในสภาพแวดล้อมที่มีเสถียรภาพและไม่ใช่ส่วนสำคัญ ควรตรวจสอบคุณสมบัติของรุ่นให้สอดคล้องกับลักษณะของของเหลวและวัตถุประสงค์ในการควบคุมเสมอ