Приборы для измерения уровня жидкости – Приборы измерения уровня | КИПиА Портал

Подбор контактных и бесконтактных уровнемеров непрерывного контроля уровня жидкости

Уровнемеры жидкости предназначены для непрерывного контроля уровня жидкостей. Уровнемеры жидкости называют так же преобразователями уровня жидкости. На выходе уровнемера жидкости формируется либо аналоговый сигнал пропорциональный уровню жидкости, либо цифровой сигнал в формате промышленных коммуникационных сетей. Уровнемеры жидкости могут использовать контактный метод измерения, когда чувствительный элемент уровнемера соприкасается с жидкостью или бесконтактный, тогда прямого контакта частей уровнемера жидкости с измеряемой жидкостью не происходит.

Уровнемеры жидкости контактные

        

Уровнемеры жидкости бесконтактные

  


Чтобы получить оптимальное решение вашей задачи, заполните опросный лист,
и наши специалисты свяжутся с Вами, чтобы предложить готовый ответ.

 

Емкостные преобразователи уровня

Емкостные уровнемеры используют тот же принцип работы, что и емкостные сигнализаторы предельного уровня. Активный зонд прибора (трос, стержень, кабель) и проводящая стена емкости (или заземленный второй зонд, или специальная труба, одетая на зонд, если стена емкости сделана из не проводящих материалов) создают пластины конденсатора. Изолятором в этом конденсаторе является либо воздух, либо другой материал в емкости, которые будут являться диэлектриками между платинами простого конденсатора. Когда емкость пустая, тогда начальная емкость конденсатора будет равна С0, при этом диэлектрический коэффициент "ε" для воздуха равен 1. Когда воздух будет вытеснен продуктом с диэлектрической константой выше чем у воздуха, емкость конденсатора изменится, то есть емкость будет меняться с увеличением измеряемого продукта в емкости. Это изменение емкости будет преобразовано прибором в выходной сигнал пропорционально изменению уровня. Показание уровнемера прямо пропорционально изменению уровня продукта и уровня емкости конденсатора. Емкость также зависит от расстояния между пластинами и выполнением условия о параллельности активного зонта и стены емкости или второго зонда. Применение второго зонда необходимо при измерении уровня в емкостях необычной формы, сферических, емкостей с отсутствующими строго вертикальными стенами, даже если стена изготовлена из проводящего материала, со стенками, изготовленными из слабо проводящих или не проводящих материалов.


Диапазон измерения уровня в зависимости от типа применяемого зонда и достигает значения 30 метров. Точность измерения зависит от измеряемого уровня и как правило не хуже ±0,3%. Температура измеряемого продукта до +200ºС (опционально до +800°С). Регулируемое время задержки. Выходные сигналы стандартных протоколов 4 - 20 мА, HART и др.
Выбрать емкостный уровнемер жидкости.

Ультразвуковые преобразователи уровня

Ультразвуковые уровнемеры - бесконтактные датчики уровня непрерывного действия.  Используют явление отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела сред газ - твердое вещество. Электронный блок ультразвукового уровнемера измеряет время прохождения излученного ультразвукового импульса от датчика до границы раздела сред и обратно. Чем больше уровень материала в емкости или силосе, тем меньше время прохождения импульса от датчика до материала и обратно. Так как скорость распространения звука в воздухе составляет 331 м/сек., а измеряемые уровни не превышают 70 метров, поэтому измерение уровня можно проводить ежесекундно. Благодаря этому ультразвуковые датчики осуществляют именно непрерывное измерение, тогда как, лотовым датчикам требуется намного большее время на разматывание и сматывание троса. Основа электронного блока - микропроцессорное устройство, которое позволяет запрограммировать отключение датчика на время периодического прохождения механизма, например лопасти мешалки. Ультразвуковые датчики изготавливаются  в виде моноблока с индикаторным устройством и блоком программирования, либо с отсутствием таковых. В этом случае управление осуществляется через ПК. Выходные сигналы формируются по стандартным протоколам 4 - 20 мА, HART.

Установка вертикально сверху или под небольшим углом в зависимости от профиля измеряемой поверхности. Диапазон измерения уровня до 25 метров. Точность измерения 0,25%. Температура процесса до +90ºС. Взрывобезопасное исполнение.
Примеры применения ультразвуковых уровнемеров для жидкости.
Выбрать ультразвуковой уровнемер жидкости ...

Акустические уровнемеры

по принципу действия аналогичны ультразвуковым уровнемерам. Прибор излучает очень мощные акустические волны, которые отражаются от поверхности измеряемого вещества. Отраженный сигнал обрабатывается при помощи специально разработанного программного обеспечения, для того чтобы отфильтровать полезный сигнал и подавить ложное эхо. Метод обработки принятого эхо-сигнала позволяет снизить до минимума потери сигнала. Благодаря применению очень мощного импульса, затухания имеют гораздо меньшее влияние по сравнению с обычными ультразвуковыми приборами. Излучаются более мощные сигналы, соответственно, принимаются тоже более мощные отраженные сигналы. Приемная электроника позволяет распознать и обработать очень слабые эхо-сигналы, также в комбинации с сильными шумовыми помехами. Для обеспечения наиболее возможной точности измерения, измеряемый сигнал компенсируется в зависимости от температуры. Установка вертикально сверху или под небольшим углом в зависимости от профиля измеряемой поверхности. Диапазон измерения уровня до 60 метров. Точность измерения 0,25%. Температура процесса до 150ºС. Взрывобезопасное исполнение.

Выбрать акустический уровнемер ...

Гидростатические преобразователи уровня

Гидростатические уровнемеры используют метод измерения основанный на определении гидростатического давления, оказываемого жидкостью на дно резервуара. Величина гидростатического давления на дно резервуара зависит от высоты столба жидкости над измерительным прибором и от плотности жидкости. Принцип действия: преобразование деформации упругого чувствительного элемента под воздействием гидростатического давления в аналоговый токовый сигнал. Гидростатические уровнемеры это фактически преобразователи дифференциального давления, поэтому для работы им необходима связь с атмосферой. Гидростатические уровнемеры применяются для измерения уровня различных жидкостей, начиная от чистой воды до различных паст, в открытых и закрытых резервуарах, бассейнах, колодцах и глубинных скважин. Гидростатические уровнемеры бывают

врезного типа (врезаются в днище емкости) и погружного типа (в этом случае параллельно присоединительному кабелю наружу выводится капиллярная трубка для связи с атмосферным давлением). Точность измерения не хуже 0,25%, что при наличии свидетельства о включении в государственный реестр средств измерения позволят применять их для целей коммерческого учета. Температура измеряемого процесса до +125°С.
При монтаже гидростатических уровнемеров необходимо учитывать, что при закачивании материала процесса, струя жидкости может вызывать избыточное давление, что приведет к потере точности, поэтому следует располагать датчики максимально удаленно от зоны турбулентности.
Выбрать гидростатический уровнемер ...

Байпасные преобразователи уровня

Байпасные уровнемеры используют специальную отводную трубку байпас - колонку для измерения уровня жидкости размещенную сбоку емкости . Резервуар и байпасная трубка сообщающиеся сосуды, изменение уровня в резервуаре соответствует изменению уровня в байпасной трубке. В самой трубке размещен поляризованный магнит, который плавает на поверхности жидкости. Рядом с трубкой расположен чувствительный элемент магнитно-стрикционного типа, который преобразует изменение расстояния от нижней точки байпаса до магнита в токовый сигнал 4 ... 20 мА. Для визуализации уровня на стенках стеклянной трубки размещены специальные пластины, которые под воздействием магнита изменяют свое положение. Каждому положению соответствует свой цвет, поэтому визуально четко видна граница уровня жидкости в байпасе и соответственно в резервуаре. При необходимости байпасные уровнемеры могут дополнительно оборудоваться сигнализаторами предельного уровня. Связь с внешней средой происходит только через магнитное поле, прямой контакт с измеряемой средой отсутствует, что позволяет использовать байпасные преобразователи уровня в пищевой промышленности, молочной промышленности, фармацевтической промышленности и др.

Выбрать байпасный уровнемер ...

Микроволновые преобразователи уровня

Микроволновые радарные уровнемеры - универсальные приборы непрерывного измерения уровня, по принципу работы аналогичны ультразвуковым уровнемерам, так же используют принцип отражения волн от границы раздела сред. Отличие заключается в том, что ультразвуковые датчики уровня работают в диапазоне излучения 5 ... 50 кГц, а микроволновые радарные датчики используют частоты 6 ... 95 ГГц. Значение частоты излучения радарного уровнемера необходимо учитывать при выборе приборов для измерения уровня жидкостей с малыми значениями диэлектрической проницаемости. Чем меньше ε - тем выше должна быть частота. Так для измерения уровня нефтепродуктов следует использовать радарные уровнемеры с максимальной частотой. Радарный датчик уровня построен по принципу радиолокатора, что позволяет минимизировать влияние паразитных помех и помех, связанных с неровностью измеряемой поверхности. Так же как и ультразвуковые уровнемеры не имеют контакта с измеряемым объектом, но в отличие от ультразвуковых датчиков,  обладают намного меньшей чувствительностью к влиянию температуры и давления в рабочей емкости, а так же их изменению. Радарные уровнемеры обладают большей устойчивостью к таким негативным для других приборов явлениям, как запыленность, пенообразование, испарения с измеряемой поверхности. Важной характеристикой влияющей на уровень измерения и точность, является размер и тип применяемой антенны. Различают рупорные, стержневые, трубчатые, параболические и планарные антенны. Чем больше размер антенны, тем более мощный и узконаправленный сигнал она формирует, соответственно обеспечивается максимальная дальность и максимальная разрешающая способность микроволнового радарного уровнемера.

Точность измерения уровня ±1мм., что позволяет использовать микроволновые радарные уровнемеры для целей коммерческого учета. Температура процесса до +250ºС. Диапазон измерения уровня до 50 метров. Диэлектрическая постоянная измеряемого вещества должна быть более 1,6. Клейкие вещества могут вызывать отказы.
Выбрать микроволновый радарный уровнемер ...

Магнитострикционные преобразователи уровня

Магнитострикционные уровнемеры состоят из поплавка со встроенным магнитом и направляющей, внутри которой располагается волновод, помещенный в катушку по который через определенные промежутки времени протекают импульсы тока. При перемещении импульса возникает радиальное магнитное поле вокруг волновода. При пересечении с магнитным полем постоянного магнита расположенного в поплавке, возникает, пластическая деформация магнитострикционного волновода, которая является высокодинамичным процессом, вследствие скорости токового импульса. Из-за этого возникает ультразвуковая торсионная волна, которая распространяется от места возникновения в оба конца волновода, однако в одном из концов она полностью гасится и, таким образом, помехи и искажения сигнала исключаются. Детектирование и обработка торсионного импульса происходит на другом конце волновода в специальном преобразователе. Точное определение позиции получается измерением времени между стартом токового импульса и времени возникновения ответного электрического сигнала, которое определяется в преобразователе торсионных импульсов при детектировании ультразвуковой волны. Этот электрический сигнал обрабатывается электроникой датчика, электроника анализирует время распространения торсионных волн и формирует пропорциональный токовый сигнал, либо сигнал соответствующего протокола. Направляющая может быть жесткой или гибкой, последний вариант наиболее предпочтительнее для измерения большого диапазона уровня, так как значительно упрощает транспортировку прибора до места установки.

Выбрать магнитно-стрикционный уровнемер ...

Магнитные преобразователи уровня

Магнитные уровнемеры сходны по конструкции с магнитными сигнализаторами предельного уровня. Постоянный магнит, смонтированный в поплавке расположенном на направляющей, вызывает срабатывание магниточувствительных контактов расположенных в направляющей. При срабатывании контакты включают последовательно расположенные резисторы, таким образом, при перемещении поплавка общее сопротивление резистивного модуля внутри направляющей непрерывно изменяется с дискретностью соответствующей разрешающей способности уровнемера. Магнитные уровнемеры вследствие простоты физического принципа измерения, не нуждаются в сколь-нибудь значительном техническом обслуживании, не требуют регулировки, просты в монтаже и экономически привлекательны. Ограничения по применению обусловлены в первую очередь плотностью измеряемой жидкости и размером поплавка.

Выбрать магнитный поплавковый уровнемер ...

rusautomation.ru

Всё про щуп для измерения уровня жидкости в промышленности

Щуп для измерения уровня — вероятно самый простой и известный прибор измеряющий уровень. Относительно короткий по длине металлический стержень или прут, который обычно используют для проверки уровня жидкостей в двигателях или в механическом оборудовании.

Обычно щупы прилагаются при поставке любой единицы подобного оборудования, но они не являются взаимозаменяемыми или универсальными для всех видов оборудования. Каждый из них предназначен специально для какого-либо определенного оборудования.

Щуп для измерения уровня жидкости
Рекомендуем разобраться что такое уровень, а также обратить внимание на другие приборы для измерения уровня.

Принцип действия щупа для измерения уровня

Щуп вводится на некоторую заданную глубину, затем его вынимают из оборудования и снимают по нему показание уровня жидкости. Точка, на которой заканчивается смоченная жидкостью часть щупа, является показанием уровня жидкости. На щупе обычно не проставлены числовые величины, отражающие показание уровня жидкости в резервуаре; чаще всего у большинства щупов на стержне имеются отштампованные отметки нормального рабочего и низкого уровней.

Обычно на стержне щупа выгравированы две отметки: одна соответствует низкому уровню, другая отметка соответствует уровню необходимого заполненного жидкостью объема емкости. Когда жидкость смачивает стержень щупа на длину, заканчивающуюся где-то между этими выгравированными отметками, считается, что уровень не выходит за пределы показаний нормального эксплуатационного режима. Если уровень жидкости находится ниже отметки низкого уровня или выше отметки, соответствующего заполненного объема емкости, необходимо отрегулировать уровень в пределах между этими двумя отметками. Обычно предпочтительно прибегать к регулировке уровня уже тогда, когда показание уровня соответствует отметке рабочего объема наполнения емкости или слегка ниже этой отметки.

Как использовать щуп для измерения уровня

Первое, что нужно сделать при правильном использовании измерительного щупа — вынуть его и вытереть стержень чистой сухой тряпкой. При вытирании стержня щупа перед тем, как использовать его для снятия показаний уровня, вы удаляете со стержня остатки жидкости, которые могут привести к неправильным показаниям уровня.

Затем вставляете щуп обратно в гнездо и, прилагая необходимое усилие, полностью вводите стержень до упора. Если стержень не вводится до упора, это может привести к неверным результатам измерения уровня жидкости, т.к. стержень будет вводится в емкость не на всю глубину. И затем уже вытащите измерительный щуп из гнезда и визуально снимите с него показание уровня жидкости.

kipiavp.ru

принцип действия, схемы и т.д.

Ультразвуковой уровнемер — это прибор, измеряющий уровень, который является счетчиком непрямого действия. Под приборами непрямого действия подразумеваются устройства, которые определяют изменение уровня жидкости, не входя в непосредственный физический контакт с самой жидкостью.

Ультразвуковой уровнемер фирмы Endress+Hauser
Рекомендуем разобраться что такое уровень, а также обратить внимание на другие приборы для измерения уровня.

Принцип работы ультразвукового уровнемера

Для того, чтобы измерять или контролировать уровень, ряд акустических контрольно-измерительных приборов включает в себя устройства, которые работают на основе принципа передачи звуковой энергии в форме звуковых волн. Свойствами звуковых волн, измеряющих уровень, является их способность отражаться или отталкиваться от поверхности; их время прохождения, т.е. количество времени, за которое волны доходят до поверхности, отражаются от поверхности и возвращаются; и их частота.

Транзитное время, или время прохождения звуковых волн прямо пропорционально расстоянию, которое должны пройти звуковые волны; чем больше расстояние, которое должны пройти звуковые волны, тем больше величина транзитного времени. Частотой называется количество звуковых волн в единицу времени. В контрольно-измерительной системе уровня, в которой используется ультразвук, частота, с которой воспроизводятся волн обычно предопределена тем, используется ли эта система для измерения заполненного или свободного объема. Например, ультразвуковые волны с радиочастотами (приблизительно 30 kHz) обычно распространяются в воздухе и отражаются жидкостями. Их часто используют для измерений свободного объема, которые затем могут быть преобразованы в показания уровня. Ультразвуковые волны более высокой частоты (приблизительно 35 kHz или выше) обычно используются для измерений заполненного объема, т.к. такие волны легко перемещаются в жидкой среде, но скорее всего поглощаются или отражаются воздушной средой.

Непрерывное измерение уровня, в котором используются низкочастотные ультразвуковые волн

На рисунке выше изображена упрощенная схема акустической системы, которая используется для непрерывного измерения уровня. Основными деталями этой системы является блок управления, акустический излучатель и приемник. Здесь имеется электрическое подсоединение блока управления к внешней цепи, посредством которого обеспечивается подача электрического входного сигнала на излучатель. Излучатель преобразует электрическую энергию в звуковую энергию в виде звуковых волн. В данном примере электрическая энергия преобразуется в звуковые волны такой частоты, при которой они будут проходить через воздушную среду, но будут отражаться от поверхности жидкости. Когда звуковые волны отталкиваются от поверхности жидкости, они затем возвращаются к приемнику, который преобразует звуковые волны обратно в электрическую энергию. Блок управления посылает на индикатор электрический сигнал, который прямо пропорционален величине транзитного времени. На индикаторе фиксируется показание, которое в свою очередь прямо пропорционально уровню жидкости.

Непрерывное измерение уровня с использованием низкочастотных ультразвуковых волн — уровень жидкости в емкости повысился

Уровень жидкости увеличился и на индикаторе показание высокого уровня в емкости. При повышении уровня звуковым волнам требуется меньшее количество времени на то, чтобы пройти расстояние от излучателя до поверхности жидкости и обратно к приемнику: величина транзитного времени уменьшается. Соответственно, когда уровень жидкости понижается, величина транзитного времени увеличивается.

Иногда установка акустической системы наверху емкости может быть нежелательной. Некоторые жидкости испаряются, образуя пары, которые могут помешать проходу звуковых волн через воздушную среду, находящуюся выше уровня жидкости. В случаях возможного наличия в воздушной среде помех для звуковых волн, для непрерывного измерения уровня могут быть использованы высокочастотные ультразвуковые системы.

Непрерывное изменение уровня с помощью высокочастотных ультразвуковых волн

На рисунке выше акустическая система располагается на донной плоскости емкости. В этой системе используется высокочастотный звуковой сигнал, который проходит через жидкость и отражается от воздушной среды. В остальном, система работает по тому же самому принципу, что и система из предыдущего примера.

kipiavp.ru

Приборы для измерения уровня жидкостей и газов

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной плоскости, принятой за начало отсчета.


Уровень измеряют в единицах длины(м, см и др.).Средства измерений уровня называют уровнемерами.

К приборам для измерения уровня заполнения емкостей и сосудов предъявляются различные требования:

- в одних случаях требуется только сигнализировать о достижении определенного предельного значения,

- в других необходимо проводить непрерывное измерение уровня заполнения.


Как и все средства измерений, уровнемеры состоят из совокупности измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, необходимых для осуществления процесса измерений. Первичный преобразователь (датчик) воспринимает измеряемую величину (уровень) и преобразует ее в выходной сигнал (электрический, пневматический, частотный), поступающий на последующие преобразователи, или в показания, отсчитываемые по шкале уровнемера.


В зависимости от того, различие каких физических свойств веществ воспринимает первичный преобразователь, уровнемеры подразделяют на механические, акустические, электрические, оптические, тепловые, радиоизотопные.


Уровнемеры делятся на приборы:


· для непрерывного слежения за уровнем;
· для сигнализации о предельных значениях уровня (сигнализаторы уровня).


К механическим уровнемерам относятся поплавковые, буйковые и гидростатические уровнемеры. Все они реализуют абсолютный метод измерения уровня, основанный на использовании различия плотностей веществ, образующих границу раздела.


В качестве первичного преобразователя поплавковых уровнемеров используется тело (поплавок) шарообразной или цилиндрической формы, плавающее в жидкости на определенном уровне. Поплавок под действием выталкивающей (архимедовой) силы перемещается вместе с уровнем жидкости. Положение поплавка, являющееся мерой текущего значения уровня жидкости, фиксируется вторичным преобразователем и преобразуется в электрический, пневматический, частотный сигнал и (или) отсчитывается по шкале показывающего прибора.


Принцип действия гидростатических уровнемеров основан на измерении давления столба жидкости, высота которого равна высоте уровня жидкости в сосуде.
Измерение гидростатического давления может осуществляться:
· датчиком избыточного давления (манометром), подключаемым на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня;
· дифференциальным манометром, подключаемым к резервуару на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня, и к газовому пространству над жидкостью;
· измерением давления газа (воздуха), прокачиваемого по трубке, опущенной в заполняющую резервуар жидкость, на фиксированное расстояние (пьезометрический метод).


Вибрационные уровнемеры — это лучшее решение для липких сред.


В ротационных уровнемерах лопасть, установленная на оси, вставленной в бункер, приводится в движение электромотором, размещенным в корпусе прибора. При наполнении емкости вращающаяся лопасть сталкивается с продуктом и останавливается, а мотор, закрепленный на поворотной опоре, приводит ее в движение. Микропереключатели, отслеживающие это движение, срабатывают, останавливают мотор и переключают релейный выход.
Ряд поплавковых уровнемеров используют магнитострикционный эффект, при котором стержень, направляющий поплавок, содержит волновод, заключенный в катушку, по которой подаются импульсы тока. Под действием магнитных полей тока и двигающегося магнита в волноводе возникают импульсы продольной деформации, распространяющиеся по волноводу, которые воспринимаются пьезоэлементом вверху стержня. Прибор анализирует время распространения импульсов и преобразует его в выходные сигналы.


В промышленности находят применение акустические уровнемеры трех основных типов — локационные, резонансные и уровнемеры поглощения. Все они реализуют различные физические явления, связанные с распространением звука в упругой (жидкостной или газовой) среде.

Локационные уровнемеры реализуют эффект отражения звуковой волны от поверхности раздела сред. Генератор излучает в жидкость поток импульсов высокой (ультразвуковой) частоты.
Отраженный от границы раздела жидкость—газ сигнал улавливается приемником ультразвуковых колебаний. Время между моментом излучения зондирующего импульса и моментом регистрации отраженного импульса от уровня жидкости фиксируется соответствующей измерительной системой и преобразуется в выходной сигнал уровнемера, пропорциональный текущему значению уровня.


Принцип действия диссипативных ультразвуковых уровнемеров основан на явлении рассеивания (поглощения) звуковой энергии в веществе.


Принцип действия резонансных уровнемеров заключается в возбуждении колебаний столба газа над уровнем жидкости и в фиксации резонансной частоты, при которой наблюдается возникновение стоячей волны.


Принцип действия электрических уровнемеров основан на различии электрических свойств жидкостей и газов. При этом жидкости, уровень которых измеряется, могут быть как проводниками, так и диэлектриками; газы же, находящиеся в наджидкостном пространстве, всегда диэлектрики.
В зависимости от того, какой выходной параметр «реагирует» на изменение уровня, электрические уровнемеры подразделяются на кондуктометрические, емкостные и индуктивные.


Работа емкостных уровнемеров основана на том, что диэлектрическая проницаемость водных растворов солей, кислот и щелочей отличается от диэлектрической проницаемости воздуха либо водных паров.


Омические (кондуктометрические) уровнемеры используют главным образом для сигнализации и поддержания в заданных пределах уровня электропроводящих жидкостей. Принцип их действия основан на замыкании электрической цепи источника питания через контролируемую среду, представляющую собой участок электрической цепи с определенным омическим сопротивлением.
Первичный преобразователь индуктивных уровнемеров представляет собой катушку индуктивности. Проводящая жидкость при этом играет либо роль шунта, изменяющего число витков катушки, либо роль экрана, влияющего на коэффициент самоиндукции катушки.
Основной недостаток всех электродных приборов — невозможность их применения в средах вязких, кристаллизующихся, образующих твердые осадки и налипающих на электроды преобразователей.


Радиационные уровнемеры применяют для сложных условий эксплуатации: ядовитые, токсичные, радиоактивные, сильно корродирующие жидкости, при высокой температуре и давлениях. Использование приборов с радиоизотопными излучателями целесообразно там, где другие методы измерения применить нельзя. Радиационными уровнемерами просвечивают объект измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества.

ashanova.ru

тема Приборы для измерения жидкости

Слайд 1

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Для измерения уровня жидкости наиболее распространены приборы: поплавковые; гидростатические; электрические; ультразвуковые; акустические. Технические средства, применяемые для измерения уровня, называют уровнемерами. Приборы, предназначенные для сигнализации предельного уровня, именуют сигнализаторами уровня. На ряде металлургических и химических производств аппаратура работает в условиях высоких температур и давлений, а контролируемые среды обладают коррозионной активностью, токсичностью, большой вязкостью, что усложняет измерение их уровня.

Слайд 2

ПОПЛАВКОВЫЕ УРОВНЕМЕРЫ В поплавковом уровнемере перемещение поплавка на поверхности жидкости передается на показывающее устройство или преобразователь для преобразования перемещения или силы в выходной сигнал. В поплавковых приборах противодействующая силе Архимеда F сила создается силой тяжести поплавка G , т. е. F = G = const . Соответственно уровень погружения поплавка в жидкость постоянен, и поплавок повторяет изменение уровня жидкости. В буйковых уровнемерах противодействующая сила создается пружиной и изменяется при перемещении поплавка. При этом поплавок имеет форму длинного цилиндра (буйка) переменного погружения. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 3

БУЙКОВЫЕ УРОВНЕМЕРЫ Для положения, показанного на рисунке ( а), условие равновесия поплавка (буйка) имеет вид: (1) Схема перемещения поплавка буйкового уровнемера: а – без жидкости; б – в присутствии жидкости где S — площадь поперечного сечения поплавка; ρ п — плотность материала поплавка; g — ускорение свободного падения; Z — жесткость пружины. УРОВНЕМЕРЫ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ И СЫПУЧИХ ТЕЛ

Слайд 4

Для положения, показанного на рисунке (б), условие равновесия имеет вид: . (2) После вычитания из уравнения (1) уравнения (2) получим , откуда . ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 5

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Внешний вид и разрез буйкового уровнемера

Слайд 6

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ В этих приборах измерение уровня жидкости постоянной плотности сводится к измерению давления, создаваемого столбом жидкости, т. е. р = Hρg . В схемах гидростатического измерения уровня используют дифференциальные манометры и специальные емкости, уровень жидкости в которых поддерживают постоянным. В случае, когда в измеряемой емкости давление отличается от атмосферного, основную и вспомогательную емкости соединяют импульсной трубкой. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Принцип гидростатического измерения уровня дифманометром в открытой емкости Принцип гидростатического измерения уровня дифманометром в емкости под давлением (разрежением)

Слайд 7

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ В электрических уровнемерах положение уровня жидкости преобразуется в какой-либо электрический сигнал. Из электрических уровнемеров наиболее распространены емкостные и омические. В емкостных уровнемерах используются диэлектрические свойства контролируемых сред, в омических — свойство контролируемой среды проводить электрический ток. Емкостный уровнемер. Преобразователь емкостного уровнемера является электрическим конденсатором, емкость которого зависит от уровня жидкости. Преобразователи емкостных уровнемеров выполняют цилиндрического и пластинчатого типов, а также в виде жесткого стержня. Цилиндрический емкостной преобразователь выполнен из двух или нескольких концентрично расположенных труб, а пластинчатый — из двух или нескольких параллельных пластин, между которыми находится слой жидкости высотой h .

Слайд 8

Емкость преобразователя равна сумме емкостей двух участков — погруженного в жидкость с диэлектрической проницаемостью ε ж и находящегося в среде с диэлектрической проницаемостью ε ср (для воздуха ε ср = 1). При измерении высоты уровня агрессивных, но неэлектропроводных жидкостей обкладки преобразователя выполняют из химически стойких сплавов или покрывают тонкой антикоррозионной пленкой (винипластом или фторопластом), диэлектрические свойства которой учитывают при расчете. Покрытие обкладок тонкими пленками, обладающими высокими изолирующими свойствами, применяют также при измерении уровня электропроводной жидкости. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 9

Электрическую емкость измеряют обычно с применением резонансных и мостовых схем. При резонансном методе конденсатор с контролируемой емкостью, включенный параллельно с катушкой индуктивности, образует резонансный контур, настроенный в резонанс с частотой питающего напряжения при определенной начальной емкости преобразователя, которая соответствует наличию или отсутствию контролируемого вещества на заданном уровне. Изменение емкости преобразователя приводит к изменению собственной частоты контура и срыву резонанса. Этот метод используют в большей части емкостных сигнализаторов уровня . ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 10

Омические уровнемеры используют главным образом для сигнализации и поддержания в заданных пределах уровня электропроводных жидкостей (кислот, щелочей). Принцип действия омических сигнализаторов основан на замыкании электрической цепи источника питания через контролируемую среду, представляющую собой участок электрической цепи с определенным омическим сопротивлением. Практически омические сигнализаторы уровня можно применять для сред с проводимостью от 2*10 -3 Ом/см и более. Прибор представляет собой электромагнитное реле, включаемое в цепь между электродом и контролируемым материалом. В качестве электродов применяют металлические стержни или трубы и угольные электроды (агрессивные жидкости). Основной недостаток всех электродных приборов — невозможность их применения в средах вязких, кристаллизующихся, образующих твердые осадки и налипающих на электроды преобразователей. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 11

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Положение уровня жидкостей или сыпучих материалов в закрытых емкостях можно контролировать с использованием проникающего γ -излучения. Измерение уровня основано на поглощении γ-лучей при прохождении их через слой вещества. Интенсивность γ-излучения при поглощении его веществом выражается экспоненциальной зависимостью: где J x — интенсивность γ - лучей после прохождения слоя вещества толщиной х; J 0 — начальная интенсивность γ-излучения; μ — коэффициент ослабления γ - излучения, зависящий от природы и толщины слоя вещества.

Слайд 12

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Для поглотителя сложного химического состава коэффициент ослабления где q 1 , q 2 — массовые доли составных частей вещества; ρ 1 ρ 2 — плотности составных частей вещества.

Слайд 13

Возможны три принципиальные схемы радиоактивных уровнемеров. Схемы а и б применяют в случаях, когда излучатель нельзя поместить в сосуде. Схему, показанную на рис. а можно применять в качестве сигнализатора максимального или минимального уровня (при неподвижных излучателе 1 и приемнике излучения 2) или для непрерывного измерения уровня (уровнемеры со следящей системой). При небольшой высоте столба жидкости (для легких жидкостей до 1 м) можно применять схему, показанную на рис. б. Схему, приведенную на рис. в, целесообразно применять в случаях, когда в сосуд можно поместить поплавок. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 14

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Ультразвуковые и акустические уровнемеры позволяют измерять уровень при отсутствии контакта с контролируемой средой и в труднодоступных местах. В этих уровнемерах используется принцип отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела двух сред с различными акустическими сопротивлениями. В ультразвуковых уровнемерах используется принцип отражения ультразвуковых колебаний со стороны жидкости, а в акустических — со стороны газовой среды. К неконтактным измерителям относятся устройства, принцип действия которых основан на лоцировании поверхности жидкости акустическими или электромагнитными волнами (соответственно сонары и радары). К достоинствам подобных измерителей следует отнести отсутствие подвижных деталей и контакта датчика с жидкостью, простоту установки и обслуживания датчика на резервуаре, продолжительный срок службы.

Слайд 15

Сонары TS_01 и TS_02, выпускаемые фирмой Valcom®, являются неконтактными акустическими измерителями дистанции. Действие приборов основано на излучении импульсного акустического сигнала в направлении к поверхности жидкости, приеме отраженного от поверхности сигнала и определении расстояния до поверхности через измерение времени распространения сигнала до поверхности и обратно. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 16

На работу измерителя могут оказывать влияние дополнительные отражатели акустического сигнала, например элементы конструкции емкости, в которой происходит измерение. Устранение негативного влияния этих отражений в измерителях производится путем пространственной локализации акустического луча. В описываемых измерителях реализовано два метода локализации: использование остронаправленной антенны; создание специального акустического канала. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 17

В первом случае ширина диаграммы направленности измерителя TS_01 составляет 12° при диаметре антенны 40 мм. Его рабочая частота лежит в ультразвуковом диапазоне частот (60…80 килогерц). Во втором случае в измерителях типа TS_02 канал распространения звука выполнен в виде обычной трубы диаметром 25…50 мм, проходящей через весь резервуар, а для создания наилучших условий распространения звука в трубе рабочая частота измерителя этого типа составляет 1…3 килогерца. Реперные отражатели располагаются на пути следования акустического луча. У датчиков TS_01 они крепятся на специальном тросе или кронштейнах и представляют собой плоские отражатели. У датчиков TS_02 реперные отражатели выполнены в трубе. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 18

Алгоритм работы измерителя дистанции не зависит от модификации основан на излучении импульсного акустического сигнала и приеме отраженных импульсов. Антенна периодически излучает в направлении поверхности короткий акустический сигнал. Принятый сигнал – это совокупность импульсов, отраженных от поверхности и от реперных отражателей. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 19

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Сигнализатор уровня для сыпучих – тонкая мембрана с микропереключателем , срабатывающим от давления материала, передаваемого через мембрану ( позиция 2 ). Непрерывное измерение уровня сыпучих в бункере может быть реализовано методом косвенного измерения при помощи тензодатчиков, размещенных под опорами емкости ( позиция 1 ).

Слайд 20

В основу работы положен принцип бесконтактного радиолокационного измерения расстояния до уровня раздела сред при помощи линейного частотно-модулированного непрерывного излучения ( FMCW). Излученная антенной радиоволна отражается от поверхности продукта и через определенное время, зависящее от скорости распространения и расстояния до поверхности продукта, вновь попадает в антенну. Обрабатывается излученный и принятый сигнал, и по разности частот определяется расстояние до уровня раздела сред. В уровнемере применена частота 10 ГГц, способствующая уменьшению чувствительности к помехам. Луч радара постоянно остается узким, что уменьшает погрешности от препятствий внутри резервуара. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 21

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ

Слайд 22

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ Внешний вид радарного уровнемера производства ПГ Метран

nsportal.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *