Приборы для измерения уровня воды в емкостях

Классификация приборов для измерения уровня

При выборе уровнемера необходимо учитывать такие физические и химические свойства контролируемой среды, как температура, абразивные свойства, вязкость, электрическая проводимость, химическая агрессивность и тд.

Устройство для измерения уровня жидкости можно подразделить на следующие:

– поплавковые, в которых для измерения уровня используется поплавок или другое тело, находящееся на поверхности жидкости

– буйковые, в которых для измерения уровня используется массивное тело (буек), частично погружаемое в жидкость

– гидростатические, основанные на изменении гидростатического давления столба жидкости

– электрические, в которых величины электрических параметров зависят от уровня жидкости

– ультразвуковые, основанные на принципе отражения от поверхности звуковых волн

– радарные и волноводные, основанные на принципе отражения от поверхности сигнала высокой частоты (СВЧ)

– радиоизотопные, основанные на использовании интенсивности потока ядерных излучений, зависящих от уровня жидкости

Помимо классификации уровнемеров по принципу действия, эти приборы делятся на:

– приборы для непрерывного слежения за уровнем

– приборы для сигнализации о предельных значениях уровня (сигнализаторы уровня)

а – проходящего света; б – отраженного света; в – составного типа

Данный тип приборов является простейшим. К нему относятся так называемые указательные стекла. В основе работы указательных стекол лежит принцип сообщающихся сосудов.

Трубка указательного стекла соединяется с контролируемой емкостью либо одним нижним концом (с открытыми сосудами), либо обоими концами (с сосудами под разрежением или давлением).

Об изменении уровня в сосуде можно судить по положению уровня жидкости в стеклянной трубке.

Указательные стёкла могут быть оснащены кранами или вентилями для их отключения от сосуда и для продувки системы.

В арматуре указательных стекол, работающих под давлением, как правило, имеются предохранительные устройства, автоматически перекрывающие каналы при аварийном разрушении стекла.

Указательные стекла бывают проходящего света (рис.1, а) и отраженного света (рис.1, б).

Плоские указательные стекла рассчитаны на давление до 2,94 МПа и температуру до 300 °С.

Не рекомендуется применять указательные стекла длиной более 500 мм, поэтому для контроля таких перепадов уровня следует устанавливать несколько стекол последовательно (рис. 1, в).

Среди существенных разновидностей уровнемеров поплавковые являются наиболее простыми. Получили распространение поплавковые уровнемеры узкого и широкого диапазонов. Поплавковые уровнемеры узкого диапазона обычно представляют собой устройство, содержащее шарообразный поплавок d=80-100мм, выполнен из нержавеющей стали. Поплавок плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальное сальниковое уплотнение, соединяется либо со стрелкой измерительного прибора, либо с преобразователем двух угловых перемещений в унифицированный электрический или пневматический сигналы.

а) узкого диапазона

б) широкого диапазона

2 гибкий трос

Поплавковые уровнемеры широкого диапазона (рисунок б) представляет собой поплавок 1, связанный с противовесом 4, гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале 3 значению уровня жидкости в резервуаре. При расчетах поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок-противовес» только при определенной глубине поплавка.

В основу работы буйковых уровнемеров положено физическое явлении, описываемое законом Архимеда.

Чувствительным элементом в этих уровнемерах является цилиндрический буек, изготовленный из материала с плотностью, больше плотности жидкости. Буек находится в вертикальном положении и частично погружен в жидкость.

Преобразователь (электрический или пневматический) формирует выходной сигнал, который является выходным сигналом уровнемера. Движение измерительной системы происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на рычаг, не станет равной нулю.

Герметизация технологического аппарата при установке в нем чувствительного элемента достигается уплотнительной мембраной. При необходимости буек может быт установлен в выносной камере, располагаемой вне технологического аппарата.

Данный метод измерения уровня основан на определении гидростатического давления, оказываемого жидкостью на дно резервуара. 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).

Более универсальными являются схемы измерения уровня с использованием дифференциальных датчиков давления (дифманометров). С помощью дифференциальных датчиков давления можно также измерять уровень жидкости в открытых резервуарах, контролировать границу раздела жидкостей.

Рис. 2. Измерение уровня в открытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления

Плюсовая камера дифманометра ДД через импульсную трубку соединена с резервуаром в его нижней точке, минусовая камера сообщается с атмосферой.

В такой схеме устраняется погрешность, связанная с колебаниями атмосферного давления.

Такая измерительная схема может использоваться тогда, когда дифманометр расположен на одном уровне с нижней плоскостью резервуара. Если это условие соблюсти невозможно и дифманометр располагается ниже на высоту h1, то используют уравнительные сосуды (УС).

В последнее время широкое распространение получили датчики гидростатического давления ДГ. У них, как и у дифманометров, имеется две измерительные камеры, одна из которых выполнена в виде открытой мембраны, вторая в виде штуцера. Данный уровнемер всегда закрепляется непосредственно у дна резервуара, поэтому не имеет импульсных трубок, а значит, отсутствует необходимость в компенсации высоты импульсной трубки.

Его работа основана на принципе гидравлического затвора. Пьезометрическая трубка П размещается в аппарате, в котором измеряется уровень. Для измерения уровня используют воздух или инертный газ под давлением, который продувает через слой жидкости. Газ поступает в трубку через дроссель Д, служащий для ограничения расхода. Давление газа Р после дросселя измеряется дифманометром ДД.

В случае измерения уровня в сосудах, заполненных агрессивными жидкостями и газов обязателен непрерывный подвод воздуха или инертного газа в обе линии, подсоединяемые к дифференциальному манометру. Для наблюдения за непрерывностью на каждой лини устанавливают стеклянные контрольные сосуды КС с водяным затвором, которому видно движение воздуха или ротомеры. Количество подводимого воздуха устанавливают регулирующими вентилями РВ.

К электрическим уровнемерам относятся те приборы измерения уровня, в которых уровень контролируемой среды преобразуется в какой-либо электрический сигнал. Наибольшее распространение получили емкостные уровнемеры икондуктометрические (омические) уровнемеры.

Принцип действия емкостных уровнемеров основан на различии диэлектрической проницаемости контролируемой среды (водных растворов солей, кислот, щелочей) и диэлектрической проницаемости воздуха либо водяных паров.

Рис. 1. Ёмкостной уровнемер: 1, 2 – электроды; 3 – электронный блок

В сосуд с контролируемой жидкостью опущен преобразователь, который представляет собой электрический конденсатор. Емкость такого конденсатора зависит от уровня электропроводящей жидкости.

Преобразователи бывают пластинчатыми, цилиндрическими или в виде стержня.

Цилиндрические преобразователи выполняются из нескольких труб, расположенных концентрическим образом, пространство между которыми на высоту h заполняет контролируемая жидкость.

При измерении уровня агрессивных, но неэлектропроводных жидкостей обкладки преобразователя выполняют из химически стойких сплавов или покрывают тонкой антикоррозионной пленкой, диэлектрические свойства которой учитывают при расчете. Покрытие обкладок тонкими пленками применяют также при измерении уровня электропроводных жидкостей.

Кондуктометрические (омические) уровнемеры используют главным образом для сигнализации и поддержания в заданных пределах уровня электропроводных жидкостей. Принцип их действия основан на замыкании электрической цепи источника питания через контролируемую среду, представляющую собой участок электрической цепи с определенным омическим сопротивлением. Прибор представляет собой электромагнитное реле, включаемое в цепь между электродом и контролируемым материалом. Схемы включения релейного сигнализатора уровня могут быть различны в зависимости от типа объекта и числа контролируемых уровней. На рис. 2, а показана схема включения прибора в токопроводящий объект. В этом случае для контроля одного уровня h можно использовать один электрод, одно реле и один провод. При контроле двух уровней h1 и h2 (рис. 2, б) их требуется уже по два.

Рис. 2. Омические сигнализаторы уровня: а – одного уровня; б – двух уровней; 1 – электрод; 2 – электромагнитное реле; 3 – источник питания

В качестве электродов применяют металлические стержни или трубы и угольныеэлектроды (агрессивные жидкости). Основной недостаток всех электродных приборов – невозможность их применения в средах вязких, кристаллизующихся, образующих твердые осадки и налипающих наэлектроды преобразователей.

Ультразвуковые уровнемеры (частота выше 20 КГц) позволяют измерять уровень в отсутствие контакта с измеряемой средой и в труднодоступных местах. В ультразвуковых уровнемерах обычно используется принцип отражения звуковых волн от границы раздела «жидкость – газ (воздух)».

Прибор состоит из электронного блока (ЭБ), пьезоэлектрического излучателя (преобразователя) и вторичного прибора. Электронный блок состоит из генератора, задающего частоту повторения импульсов, генератора импульсов, посылаемых в измеряемую среду, приемного усилителяи измерителя времени .

Химические и физические свойства среды не влияют на результат измерения, полученный ультразвуковым методом, поэтому без проблем может измеряться уровень агрессивных, абразивных, вязких и клейких веществ. Однако необходимо помнить, что на скорость распространения ультразвука оказывает влияние температура воздуха в среде его распространения. Кроме того, будучи сильно зависимой от температуры, скорость ультразвука зависит от давления воздуха: она увеличивается с ростом давления. Связанные с изменениями давления в нормальной атмосфере относительные изменения скорости звука составляют приблизительно 5%. Скорость ультразвука также зависит от состава воздуха, например, от процентного содержания СО2 и влажности. Влияние относительной влажности на скорость ультразвука является меньшим по сравнению с влиянием, оказываемым температурой и давлением: дополнительная разница скорости в сухом и насыщенном влагой воздухе составляет около 2%.

Основные достоинства метода:

• применим для загрязнённых жидкостей;

• реализация метода не предъявляет высоких требований к износостойкости и прочности оборудования;

• независимость от плотности контролируемой среды.

• большое расхождение конуса излучения;

• отражения от нестационарных препятствий (например, мешалок)

могут вызвать ошибки измерения;

• применим только в резервуарах с нормальным атмосферным давлением;

• на сигнал оказывают влияние пыль, пар, газовые смеси и пена.

Существует множество самых различных методов контроля уровня, позволяющих получать информацию как о предельных его значениях, так и о текущем значении. Гораздо меньшее число методов реализовано в промышленных системах. Некоторые из реализованных методов являются уникальными, и случаи их применения можно пересчитать по пальцам одной руки, другие – гораздо более универсальны и потому широко используются в серийных системах. Но есть и методы, удачно сочетающие в себе и уникальность, и универсальность. В первую очередь, к ним можно отнести микроволновый бесконтактный метод, в просторечии небезосновательно именуемый радарным. Этот метод, с одной стороны, обеспечивает минимальный контакт измерительного устройства с контролируемой средой, а с другой стороны – практически полностью нечувствителен к изменению её температуры и давления. Причем и температура, и давление могут иметь значения, недопустимые для применения других методов, в первую очередь, контактных. Безусловно, уникальность возможностей не может не сказываться на цене приборов. Но прогресс в этой области настолько велик, а преимущества метода столь очевидны, что можно достаточно уверенно прогнозировать очень широкое распространение радарных систем контроля уровня уже в самом недалеком будущем.

При всех существующих различиях общим остается принцип действия: излучённый СВЧ – сигнал отражается от контролируемого объекта, принимается обратно и соответствующим образом обрабатывается (рис.5.15). Результатом обработки является значение того или иного параметра объекта: дальность, скорость, на- правление движения и т.д. Вне зависимости от используемого принципа в радарных уровнемерах применяются СВЧ – сигналы с несущей частотой, лежащей в диапазоне от 5,8 до 26 ГГц.

В настоящее время в радарных системах контроля уровня применяются преимущественно метод определения расстояния, основанный на непосредственном измерении времени прохождения СВЧ – импульса от излучателя до контролируемой поверхности и обратно. Однако время прохождения сигнала дистанции в несколько метров составляет всего единица нано секунд. Энергозатраты таких приборов минимальны, что дает им большое преимущество.

Данный тип уровнемеров относится к уровнемерам контактного типа. Принцип действия волноводного уровнемера основан на технологии рефлектометрии с временным разрешением TDR (Time Domain Reflectometry). Микроволновые радиоимпульсы малой мощности направляются вниз по зонду, погруженному в технологическую среду, уровень которой нужно определить. Когда радиоимпульс достигает среды с коэффициентом диэлектрической проницаемости, отличной от проницаемости газа над поверхностью среды, то из-за разности коэффициентов диэлектрических проницаемостей происходит отражение микроволнового сигнала в обратном направлении. Временной интервал между моментом передачи зондирующего импульса и моментом приема эхо сигнала пропорционален расстоянию до уровня контролируемой среды. Аналогичным образом измеряется расстояние между датчиком и границей раздела двух жидких сред с различными коэффициентами диэлектрической проницаемости. Интенсивность отраженного сигнала зависит от диэлектрической проницаемости среды. Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем выше интенсивность отраженного сигнала. Волноводная технология имеют ряд преимуществ по сравнению с другими методами измерения уровня, поскольку радиоимпульсы практически невосприимчивы к составу среды, атмосфере резервуара, температуре и давлению.

Рис. 5.20. Схема измерения уровня волноводным уровнемером

Поскольку радиоимпульсы направляются по зонду, а не свободно распространяются в пространстве резервуара, то волноводная технология может с успехом применяться для малых и узких резервуаров, а также для резервуаров с узкими горловинами. В случае необходимости съемная го- лова датчика позволяет заменять модуль электроники, не нарушая герметичности резервуара, что может быть важно при измерении уровня сжиженных газов и аммиака.

Волноводный уровнемер (рис 5.21) включает следующие основные элементы: корпус, электронный модуль, фланцевое или резьбовое соединение с резервуаром и зонд. Корпус уровнемера, состоящий из двух независимых отсеков (отсек электроники и клеммный отсек для подключения кабелей), может быть снят с зонда, при этом открывать резервуар не требуется. Кроме того, корпус такой конструкции повышает надежность и безопасность уровнемера при эксплуатации в опасных производствах. Электронный модуль излучает электромагнитные импульсы, которые распространяются по зонду, выполняет обработку отраженного (принятого) сигнала и выдает информацию в виде аналогового или цифрового сигнала на встроенный жидкокристаллический индикатор или в систему измерения.

Уровнемеры с радиоизотопными излучателями делятся на две группы:

1) со следящей системой, для непрерывного измерения уровня;

2) сигнализаторы (индикаторы) отклонения уровня от заданного значения.

Принципиальная схема следящего уровнемера приведена на рис. 5.13. Действие прибора основано на сравнении интенсивностей потоков γ лучей, проходящих выше или ниже уровня раздела двух сред разной плотности. Комплект прибора состоит из трех блоков:

1) преобразователя, содержащего источник и приемник излучения;

2) электронного блока;

3) показывающего прибора.

Преобразователь на фланцах 4 присоединен к вертикальным трубкам 2, установленным внутри объекта измерения. Расположенный в герметичном корпусе преобразователя реверсивный двигатель 6 через червячную передачу 7 вращает барабан 8, на котором укреплена стальная лента 3. На концах ленты свободно висят источник излучения 1 и приемник излучения 13. Электрический сигнал от приемника излучения через гибкий кабель 11 передается на электронный блок. При перемещении приемника кабель фиксируется в определенном положении при помощи ролика 14 с грузом. Лента 3 проходит через зубчатый ролик 9, на оси которого расположен первичный сельсин 10.

Рис.5.13. Радиоизотопный уровнемер:

1-источник излучения; 2-трубки; 3- стальная лента; 4-фланцы; 5-свинцовый контейнер; 6-реверсивный двигатель; 7- червячная передача; 8-барабан; 9- зубчатый ролик; 10-первичный сельсин; 11-гибкий кабель; 12-показывающий прибор; 13-приемник излучения; 14- ролик с грузом; 15-свинцовая пробка

Вторичный сельсин находится в показывающем приборе. Ось вторичного сельсина через редуктор связана со стрелками показывающего прибора 12, который имеет две шкалы, градуированные в метрах и сантиметрах. В показывающем приборе имеется преобразователь, преобразующий угловое перемещение оси вторичного сельсина, пропорциональное положению уровня, в стандартный пневматический сигнал. Стандартная индукционная катушка служит для связи с вторичными приборами дифференциально-трансформаторной системы.

Для обеспечения радиационной защиты персонала при транспортировке, монтаже и ремонтных работах внутри объекта измерения источник излучения перемешается автоматически в свинцовый контейнер 5. Отверстие в контейнере при этом закрывается свинцовой пробкой 15, жестко связанной с источником. Диапазон измерения уровня прибором до 10 м, основная погрешность измерения не превышает 1 см.

Использование приборов с радиоизотопными излучателями целесообразно там, где другие методы измерения непригодны.

Требования к приборам температуры

Измерение температур имеет важное значение в промышленном производство. Во многих технологических процессах химической и нефтеперерабатывающей промышленности температурный контроль имеет решающее значение. Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Согласно кинетической теории температурой называют физическую величину, количественно характеризующую меру средней кинетической энергии теплового движения молекул какого-либо тела или вещества. Из определения температуры следует, что она не может быть измерена непосредственно и судить о ней можно по изменению других физических свойств тел (объема, давления, электрического сопротивления, термо-ЭДС, интенсивности излучения и т.д.).

Средство измерения температуры называют термометром.

1) Абсолютная термодинамическая шкала измеряется в Кельвинах. Градус кельвина 1/273,16 части температурной точки воды.

2) Десятичная температурная шкала 1742 г. Цельсии

3) Шкала Фаренгейта – для нуля используют Т замерзание солевого раствора, для верхней точки «тело здорового англичанина», шкала 180 частей.

4) Шкала Реомюра делится на 80 частей.

Реперные точки – это фиксированные значения температур, соответствующие, либо плавлению, либо затвердению. 1968г. Принято: международная практическая температурная шкала МПТШ. 1990г. Принято: международная температурная шкала МТШ-90.

Классификация средств измерения:

Их принцип основан на зависимости объемного расширения жидкости и линейных размеров твердых тел от температуры.

Жидкостные стеклянные термометры (- 30/600оС)

2 термометрическвая жидкость

В качестве рабочей жидкости ртуть, толуол, этиловый спирт. Достоинства ртути: не смачивает стенки капилляра, имеет стабильный коэффициент расширения.

Недостатки: небольшой коэффициент расширения.

Недостаток органической жидкости смачиваемость стекла и непостоянство коэффициента расширения. Точность зависит от способа и места установки.

1. В защитных гильзах

2. Прямое погружение

Все термометры расширения устанавливают на участке с восходящим потоком, для защиты термометра используют гильзу и тепловую изоляцию, если вторым способом, то отводят тепло, используют под небольшим давлением и кратковременно.

Электро-контактные термометры расширения – при изменении Т столбик ртути доходит до нового значения, замыкая и размыкая электрическую сеть этот сигнал подается в цепь управления, может служить сигнализатором.

Не забудь поделиться страницей с друзьями:

Датчики уровня и их типы

Датчик уровня – это устройство для контроля количества жидких или сыпучих продуктов по поверхности их уровня в какой-то ёмкости. Датчик уровня устроены так, что дают возможность непрерывного измерения уровень различных контролируемых веществ, как-то жидкости – кислоты, вода, нефтепродукты, щелочи и так далее, а также сыпучие материалы, например, зерно, цемент, мука, песок, щебень и т.п.

Датчики уровня обычно оснащены аналоговым выходным сигналом, что даёт возможность заводить показания с них на какой-либо вторичный прибор. Также в них имеется протокол-Нart, позволяющий подключить одновременно до пятнадцати датчиков посредством Hart-модема или MultiCONT-контроллера, получая при этом существенно больше информации с датчиков уровня. Кроме того, в них имеется возможность подключения их по RS485.

Основные типами датчиков уровня, на сегодняшний день, являются следующие типы:

• ёмкостные;
• поплавковые;
• ультразвуковые;
• лазерные;
• гидростатические.

Также датчики уровня, в зависимости от сферы применения и своей стоимости, подразделяются ещё на:

• контактные со средой измерения, как-то штыревые, тросовые, коаксиальные, поплавковые и пр.;
• бесконтактные, как-то микроволновые, радарные, ультразвуковые и т.п.

Самыми недорогими датчиками уровня, представленными в настоящее время, являются именно поплавковые датчики уровня, которые отлично выдерживают пену и пузырьки в контролируемых жидкостях, а также пригодны для замеров уровня в вязких жидкостях.

Сигнализаторы уровня, как дискретное измерение

Сигнализаторы уровня, или иначе называемые – переключатели или предельные выключатели, являются устройствами, предназначенными для сигнализации о достижении граничных пределов при измерении.

Так обычно в сигнализаторах уровня используется три вида уровней:

• верхний, для контроля от переполнения ёмкости;
• нижний, для уведомления об опустошении контролируемой ёмкости;
• а также промежуточные, для контрольных измерений промежуточных точек уровня.

Сигнализаторы уровня полностью, как и датчики уровня, пригодны для контроля предельных значений уровня, как сыпучих материалов, так и различных жидкостей. Для оповещения о достижении какого-либо граничного уровня, в сигнализаторах уровня имеются до пяти встроенных реле, что даёт возможность контроля пяти каких-либо граничных значений. По своему принципу действия сигнализаторы уровня подразделяются на следующие:

• вибрационные;
• магнитные;
• кондуктивные;
• поплавковые;
• ротационные;
• емкостные.

Преобразователи уровня

Уровнемеры – преобразователи уровня являются приборами для промышленного назначения для контроля уровня сыпучих веществ или жидкости в хранилищах, резервуарах и технологических аппаратах.

Измерительный преобразователь уровня, иначе говоря уровнемер, представляет собой средство измерения, которое преобразует контролируемую физическую величину «уровень» в сигнал, пригодный для последующей передачи, регистрации или обработки. Таковой выдаваемых преобразователем уровня сигнал не является непосредственно воспринимаемым для наблюдателя. Преобразователь уровня выдаёт на выходе унифицированный сигнал, как-то, например, пневматический, электрический или иной, который пропорционален происходящим изменениям при контроле уровня.

По своему принципу действия преобразователи уровня подразделяются на следующие:

• электрические;
• механические;
• акустические;
• гидростатические;
• радиоактивные;
• радиоволновые.

В электронной автоматике котельной по разнообразным технологическим причинам зачастую применяется различная номенклатура дискретных, конструктивных и иных комплектующих компонентов с совершенно разными динамическими и статическими параметрами. Таким образом, для обеспечения согласования и полной совместимости всех таких компонентов системы по уровню сигнала, выходного тока и иным техническим характеристикам применяются специальные схемотехнические решения и электронные элементы, как-то преобразователи уровня.

Преобразователи уровня представляют собой специальные компоненты в цифровых устройствах и предназначаются для согласования сигналов на входе и выходе по току и напряжению, при применении в одном таком устройстве интегральных микросхем из совершенно разных семейств, и уже тем более, когда различны напряжения их питания. В связи с таковым огромным разнообразием комплектующих электронных устройств указать все возможные варианты преобразователей уровня – невозможно.

Для достижения согласованности в составе многих серий преобразователей уровня в небольшой степени интеграции смонтированы микросхемы, преобразовывающие уровень, которые предназначены для совместимости только величины уровня напряжения или только тока, или же величины уровня тока и напряжения одновременно. Такие микросхемы вполне могут быть, как повышающими/понижающими или же универсальными, для одновременного использования обеих функций.

Преобразователи уровней возможно разделить на следующие типы:

• делители напряжения;
• средства фиксации уровня;
• электронные схемы для сдвига уровней;
• схемы транзисторных ключей;
• пульты управления, посредством переключателей тока;
• переключатели оптронные;
• схемы с применением трансформаторов.

Вторичные приборы КИПиА — это приборы, использующиеся в измерительных системах и системах автоматического управления в качестве устройств, регистрирующих, получающих и преобразующие сигналы от датчиков или передающих преобразователей в форму, удобную для последующего восприятия полученной информации обслуживающим персоналом. Вторичные контрольно-измерительные приборы повсеместно применяются в переносном портативном оборудовании для производства измерений, а также при конструировании сложных автоматических систем управления, включая и компьютеризированные. Вторичные приборы являют собой промежуточное звено между получающими информацию датчиками и запоминающими, регистрирующими и управляющими блоками исполнения. Монтаж вторичных приборов осуществляется в шкафах и на щитах в местах с наименьшей вибрацией и отсутствием влияния ЭМП.

Зачастую, один и тот же вторичный прибор КИПиА вполне может быть применён для измерения совершенно различных параметров. По обыкновению, вторичные приборы оснащаются измерительными шкалами, а по способу отсчета вторичные контрольно-измерительные приборы делятся на 5 групп:

• С ручной наводкой, в которых измерение производится сравнением с образцами с участием наблюдателя.
• Вторичные приборы показывающие, указывающие измеряемую величину на отсчётном устройстве с неподвижной или подвижной шкалой.
• Регистрирующие, самопишущие вторичные приборы, записывающие информацию во времени на носитель.
• Вторичные приборы КИПиА, осуществляющие одновременно и показания, и регистрацию измерений.
• Интегрирующие, или иначе – суммирующие приборы, снабжённые счётчиками и выдающие суммарное значение измерения за определённый временной интервал.

Вторичные приборы представляют собой разнообразнейшее оборудование, выбор модели которого осуществляется в соответствии с её функционалом и эксплуатационными условиями.

• Одноканальные приборы КИПиА – недорогие и очень простые, работающие лишь с одной какой-то величиной и в одной контрольной точке.
• Многоканальные вторичные приборы имеют возможность работы сразу с несколькими параметрами. В эту категорию входят и многоточечные модели, принимающие и перерабатывающие контрольные сигналы от разных точек.

Уровнемеры – это устройства для измерения уровня, которые применяются в разных сферах производства, сельского хозяйства и . Они используются для о слежения и фиксирования состояния материал вне зависимости от его физико-химических и органолептических характеристик.

Классификация уровнемеров по принципу действия

Компания изготавливает уровнемеры разных видов и форм. Об основных видах уровнемеров по принципу действия рассказывается в таблице ниже.

На производственных и промышленных предприятиях в 70-85% случаев для измерения в различных резервуарах применяются поплавковые и буйковые уровнемеры. Они имеют достаточно простое строение, но не могут гарантировать стопроцентную точность, а также в некоторых ситуациях просто не могут быть задействованы из-за своих технических особенностей. Все остальные модели датчиков уровня используются реже, хотя они отличаются безопасностью и хорошими эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому сегодня многие эксперты рекомендуют перед выбором поплавковых или х уровнемеров посмотреть на другие более функциональные приборы для измерения уровня жидкости или твердых компонентов.

Каждое из этих устройств имеет свои особенности и достоинства, которые следует рассматривать при их выборе и установке. Перед покупкой того или иного прибора следует получить консультацию специалиста и вместе с ним разработать ТЗ на заказ подходящего оборудования с учетом всех особенностей технологических линий, куда оно будет интегрироваться.

Визуальные уровнемеры

Визуальные уровнемеры – это датчики, которые используются для быстрого измерения раздела сред. Они отличаются простой конструкцией и могут быть установлены без применения специального оборудования.

Область применения

Эти приборы могут использоваться в нефтеперерабатывающей, пищевой, химической, фармацевтической и иных отраслях промышленности. Они подходят для работы с:

• водой и водными растворами;
• маслами, пищевыми жидкостями, спиртами;
• керосином;
• агрессивными средами: серной, соляной, плавиковой, азотной кислотами, щелочами, ядами.

Датчики помогают измерить уровень жидкостей в , баках, котлах, системах водоподготовки и т.д. Температура исследуемой среды может варьировать от -100 до +250°C.

Преимущества

Визуальные уровнемеры считаются одними из самых универсальных средств измерения. Они прекрасно подойдут для больших и малых емкостей, с кривизной и без, для неоднородных сыпучих материалов и жидких вязких сред, химических агрессивных веществ и пищевых продуктов, для изделий, находящихся под давлением и температурой. В линейке таких датчиков можно найти устройства, подходящие под любые требования вне зависимости от особенностей исследуемой среды.

Гидростатические уровнемеры

Принцип работы гидростатических датчиков базируется на определении показаний давления при и с жидкости. Варианты технических исполнений оборудования зависят от условий работы и варианта установки.

Назначение и область применения

Стандартные гидростатические уровнемеры используются для:

• контроля уровня водоемов;
• мониторинга подземных вод;
• контроля уровня жидкости в разных отраслях;
• определения обстановки;
• прогнозирования ЧС и т.д.

Измерительные датчики универсальны и многофункциональны, а потому могут эксплуатироваться во многих отраслях промышленности, производства, сельского хозяйства (при классификации гидростатических уровнемеров учитывается их сфера применения и длина).

Преимущества я

К основным достоинствам уровнемеров можно отнести возможность обследование труднодоступных мест, большой диапазон измерения, отсутствие необходимости сложного техобслуживания и относительно высокую точность. При этом они недорого стоят и отличаются высоким уровнем доступности.

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые уровнемеры используют в своей работе акустические колебания, находящиеся за пределом слышимости человеческого уха (т.е. с частотой от 20 кГц). Они обеспечивают качественное бесконтактное измерение уровня жидких материалов в различных емкостях.

Особенности приборов

Точность показаний УЗ-датчиков не зависит от плотности, влажности, электропроводимости или диэлектрической постоянной измеряемого продукта. Это позволяет использовать оборудование в различных сферах производства, промышленности и сельского хозяйства. При этом ультразвуковые уровнемеры за счет вибрации диафрагмы сенсора могут , что делает их нечувствительными к налипанию продукции.

УЗ-уровнемеры используются для жидких, вязких, сыпучих продуктов, в т.ч. для выявления хищений, недосыпа, недолива. Их применение позволяет установить уровень любых других агрессивных соединений (в т.ч. ядовитых жидкостей, щелочей, кислот, нефтепродуктов). Ультразвуковые датчики подходят как для открытых, так и для закрытых баков, что обеспечивает универсальность их эксплуатации.

Радарные уровнемеры

Современные микроволновые, радарные или радиолокационные уровнемеры – это одни из самых технологичных и сложных аппаратов для измерения уровня сред. Для точного измерения в них применяется электромагнитное излучение СВЧ. В результате этого принцип действия оборудования сводится к измерению времени распространения радиоволны до поверхности и обратно.

Радиолокационные уровнемеры классификация уровнемеров

Все микроволновые датчики подразделяются на импульсные приборы и уровнемеры. Первые изделия излучают только импульсы. Они измеряют время движения сигнала туда и обратно, определяя расстояние до поверхности среды. Они отличаются простотой и экономичностью, а потому являются одними из самых популярных на рынке.

Датчики продуцируют постоянный непрерывный линейно частотно модулированный сигнал и принимают отраженные д с помощью одной и той же антенны. При этом частота радиосигнала устройства меняется по линейному закону. Обработка всех сведений в уровнемере производится за счет микропроцессорной системе, в которой частота сигнала пересчитывается в уровень наполнения.

Особенности функционирования

Как правило, рабочая частота микроволновых уровнемеров варьируется в диапазоне от 5,8 до 26 ГГц: чем она больше, тем выше энергия излучения и тем сильнее отражаемый сигнал. Из-за этого многие высокочастотные датчики могут измерять уровень наполнения емкости для сред с минимальными диэлектрической проницаемостью и отражательной способностью.

Преимущества радарных датчиков

Микроволновые СВЧ-уровнемеры удобны для работы в баках, в которых стоит разное оборудование, занимающее много пространства для нормальной эксплуатации датчика. Они отличаются точностью, надежностью, простотой монтажа и эксплуатации. Эти приборы имеют большой диаметр измерения и могут использоваться практически в любых отраслях.

Вибрационные датчики

Вибрационные уровнемеры – это датчики с пьезоэлектрическим кристаллом, который отвечает за возникновение сигналов определенной частоты. Они могут использоваться как для жидкостей, так и для сыпучих материалов, однако в первом случае будет измеряться частота колебаний, а во втором – амплитуда.

Преимущества устройств

В вибрационных уровнемерах нет подвижных элементов, что обеспечивает удобство их применения и снижает риск аварийного отказа устройства. Они отличаются надежностью, безопасностью, и ремонтопригодностью. Эти устройства просты в обслуживании и способны легко очищаться от любой налипшей среды.

Вибрационные уровнемеры имеют модульную конструкцию и могут использоваться в любых резервуарах, емкостях, и трубопроводах. Они могут функционировать в любых условиях, в т.ч. в тех, в которых не могут работать другие датчики (при турбулентности, высоком атмосферном давлении, предельной температуре, активном вскипании жидкости, механическом воздействии, газировании материала и т.д.).

Радиоизотопные уровнемеры

Стандартный радиоизотопный уровнемер применяется в том случае, когда невозможно использовать традиционные датчики уровня. Это устройство радиационно опасно, а потому требует использования дополнительных средств защиты для персонала и исследуемого продукта.

Кл уровнемеров по назначению

Все радиоизотопные уровнемеры разделяются на следящие устройства и сигнализаторы. Первые используются для непрерывного измерения среды в резервуаре. В этом случае радиационные излучатель и приемник перемещаются вниз и вверх по всей высоте прибора с использованием лент или жестких металлических реек с зубцами. Такая конструкция приводится в действие с помощью реверсивной силовой установки.

Радиоизотопные сигнализаторы подразделяются на устройства предельного значения и приборы отклонения от заданного уровня. Их отличие заключается в том, что они считают нормальным (т.е. на что именно ориентируются): уровень материала до линии установки устройства или нахождение датчика на границе двух рабочих сред. Такие сигнализаторы представляют собой стационарные приборы, которые устанавливаются на одном месте и не имеют подвижных частей.

Принцип действия

Вне зависимости от типа уровнемеров принцип действия этих устройств базируется на измерении разности показателей интенсивности гамма-лучей, которые излучаются и поглощаются при их прохождении через вещества с разной плотностью, заполняющие выбранный бак. Т.е. слабое излучение от источника, проникая через стенки и внутреннюю полость бака, улавливается и преобразуется детектором (счетчиком ). Затем в этом приборе при воздействии гамма-излучения проводится ионизация газа. Благодаря тому, что к электродам прибора приложен определенный электрический потенциал, ток с высокой частотой импульсов.

В случае заполнения бака сыпучей или жидкой продукцией часть гамма-излучения быстро поглощается, из-за чего на приемнике уровнемера падает уровень излучения и меняется частота импульсов от детектора. Контроллер распознает порог изменения интенсивности излучения и переформатирует его в постоянный электроток и переключает контакты встроенного реле или сигнализирует на пульт диспетчера (в т.ч. с помощью индикаторов).

Радиоизотопные датчики уровня имеют достаточно широкое распространение в металлургии, в т.ч. для измерения жидкого металла. Также они могут применяться для определения характеристик сыпучих материалов и жидкостей, в т.ч. в закрытых емкостях. Однако по причине своей радиоактивности такие устройства не могут использовать в пищевой или фармацевтической промышленности.

Правильный выбор уровнемера

При выборе вида наиболее подходящего уровнемера учитываются различные физические и химические свойства исследуемой среды, так или иначе влияющие на ход процесса контроля: вязкость, электрическая проводимость, ­опасность, абразивные характеристики, температура, давление, химическая агрессивность, сила тока и т.д. Использование многообразия всех способов измерения помогает фиксировать и следить за уровнем самых разных сред (жидких загрязненных или чистых, пульп, вязких, твердых сыпучих­ любой дисперсности), однако для правильного и корректного исследования следующих материалов необходимо максимально серьезно отнестись к подбору оборудования. Только в этом случае удастся добиться идеальной точности во в измерений верхних и нижних пределов уровней и прочих характеристик продукта.

Покупка и заказ уровнемеров

В компании можно купить новый уровнемер, оформив заказ по телефону или посредством заявки через онлайн форму. При этом клиентам следует сразу же указать желаемые характеристики устройства, т.к. это позволит облегчить процедуру подбора оптимального датчика уровня.

Преимущества уровнемеров от UWT

Современные датчики уровня имеют много преимуществ, к которым можно отнести:

• надежность (при соблюдении соответствующих рекомендаций по эксплуатации уровнемеры в течение долгого времени не потребуют ремонта или замены);
• достойную точность определения уровня в резервуарах, баках, трубках (с учетом возможной избыточной массы);
• экономичность ( производит датчики средней ценовой категории и предлагает выгодные условия их приобретения, в т.ч. для новых клиентов).

Все уровнемеры компании – соответствуют требованиям действующих положений ГОСТ, ТР ТС, ПБ и прочих стандартов качества. Они безопасны и эргономичны. Широкий ассортимент товаров позволяет подобрать датчики, преобразователи или конденсаторы для любых сфер производства, промышленности и сельского хозяйства (все типы уровнемеров измерения уровня имеют подробное описание с простейшими схемами, на основании которого можно быстро определить целесообразность приобретения того или иного устройства).

Уровнемер – это многофункциональный прибор, предназначенный для определения уровня содержимого в закрытых и открытых сосудах, резервуарах, баллонах, хранилищах и других емкостях.

Помимо этого, такой датчик используется в качестве концевого выключателя, т.е. он предупреждает переполнение бака или запуск профессионального оборудования в «сухом» режиме. С помощью подобных устройств осуществляется постоянный автоматический контроль и регулировка уровней материалов (жидкостей и сыпучих веществ), а также световая и звуковая сигнализация состояния контролируемой среды. Конструкция уровнемера позволяет использовать его в составе любой системы автоматизированного управления и контроля.

Особенности использования датчиков уровня на производстве

Узкоспециализированные технологические процессы во всех промышленных отраслях, как правило, требуют контроля уровня и количества накопленного сырья, материала, жидкости или газа в закрытых сосудах, резервуарах, баллонах и других ёмкостях. Если не мониторить данные значения, могут возникнуть серьезные проблемы с работой всего оборудования на производстве. И лучше всего с мониторингом и контролем количества рабочих веществ справляются стандартные уровнемеры (поплавковые, емкостные, буйковые и т.д.). Они считаются наиболее современными и функциональными техническими средствами.

По функциональности устройства для измерения уровня делятся на 2 вида: сигнализаторы, фиксирующие определенную точку заполнения (максимальную или минимальную) и уровнемеры, необходимые для беспрерывного мониторинга. Сфера использования указанных приборов определяется их принципом работы. В основе функционирования устройств может быть акустика, гидростатика, оптика, электропроводность и т.д.

Контактные и бесконтактные уровнемеры

Вне зависимости от того, для какого именно материала используются уровнемеры, они разделяются на бесконтактные и контактные. Каждый тип оборудования имеет свои достоинства и недостатки, которые нужно учитывать, покупая уровнемер (прибор должен без проблем интегрироваться в требуемую производственную линию).

Устройство, принцип функционирования, виды и особенности приборов для измерений уровня

Бесконтактные уровнемеры не имеют прямого контакта со средой. В большинстве случаев такие изделия используются для непрерывного измерения и точного определения уровня агрессивных и склонных к налипанию материалов, а также продуктов с непостоянными физическими или химическими характеристиками. Их главным преимуществом является то, что на качество процедуры не влияют ни физические, ни химические свойства изучаемых материалов (в отдельных случаях то же самое можно сказать и об условиях окружающей среды). Также к их достоинствам относится компактность, высокое быстродействие, надежность и универсальность (применение уровнемеров бесконтактного типа возможно практически в любых баках, резервуарах, хранилищах и других емкостях).

К таким устройствам относятся радарные, микроволновые, ультразвуковые и акустические приборы. И наиболее популярными считаются именно радарные изделия. Бесконтактные радарные уровнемеры подразделяются на импульсные и средства, оснащенные модулированными сигналами FMCW. Импульсные радары измеряют расстояние на основании данных о времени распространения и возврата кратковременных импульсов.

В уровнемере с FMCW на постоянной основе испускается модулированный сигнал, благодаря которому и осуществляется измерение уровня. Разница между частотами сигналов (отраженного и прямого) позволяет определить требуемые характеристики материала. Низкая мощность такого луча дает возможность ставить подобные датчики как в металлических, так и в неметаллических резервуарах. На сегодняшний день измерительное устройство с FMCW – это лучший уровнемер для агрессивных сред.

Виды, устройство, принцип действия и преимущества датчиков

Контактные изделия постоянно взаимодействуют с измеряемой средой. По этой причине они требуют постоянного техобслуживания, а потому имеют достаточно высокую стоимость эксплуатации. Однако сами они недорого стоят, а потому пользуются популярностью на рынке. Их преимуществами являются:

• компактное устройство уровнемера;
• простой принцип действия;
• возможность применения в средах с высоким давлением;
• долговечность (при условии того, что эксплуатация уровнемеров будет осуществляться в соответствие с рекомендациями производителя);
• независимость от поверхности продукта.

Однако при их использовании могут накладываться определенные ограничения по параметрам рабочей среды (в зависимости от принципа действия конкретного устройства). К контактным устройствам можно отнести гидростатические, емкостные, магнитные, микроволновые рефлексные, байпасные, магнитострикционные, лотовые, электромеханические и поплавковые уровнемеры. Выбор того или иного устройства определяется особенностями среды. Чаще всего контактные уровнемеры применяются для изучения свойств жидкостей с изменяющейся поверхностью и сыпучих материалов (особенно в мешающих прохождению сигнала до исследуемого объекта в условиях в открытых и закрытых сосудах).

Виды уровнемеров по принципу работы

На основании принципа функционирования все уровнемеры разделяются на:

• емкостные;
• микроволновые;
• гидростатические;
• буйковые;
• ультразвуковые;
• лотовые;
• радиоизотопные;
• поплавковые.

Емкостные уровнемеры считаются наиболее простыми конструкциями. Они работают за счет изменения электрической емкости конденсатора между зондом устройства и стенкой бака или дополнительным вторым зондом. В ходе изменения уровня материала и сокращению воздушного пространства бак также меняется пропорционально. По размеру емкости определяют фактическое количество продукта.

Микроволновые устройства подразделяются на радарные и рефлексные. Принцип работы радарного уровнемера основывается на использовании диапазона микроволновых частот для сигнала, который идет от антенны до поверхности материала и отражаемого от него. Рефлексный прибор работает примерно также, однако в нем используется специальный волновод, по которому и проходит сигнал. Это дает возможность максимально корректно установить мощность сигнала и организовать защиту от возможных помех.

Гидростатический уровнемер – это прибор, предназначенный для измерения уровня жидкостей путем преобразования параметров давления столба вещества в высоту этого столба с учетом точных значений плотности среды. Такие устройства, как правило, используются для изучения характеристик неагрессивных, незагрязненных жидкостей, которые находятся под атмосферным давлением в хранилищах и других ёмкостях. Популярность гидростатических уровнемеров обусловлена их невысокой ценой и минимальным процентом погрешности.

Буйковые уровнемеры – это наиболее просто устроенные технические изделия для измерения уровня жидкости с разной плотностью. Их принцип работы основывается на определении степени перемещения буйка или силы давления (Архимеда), действующего на буек. С помощью таких приборов можно устанавливать границы раздела нескольких жидкостей и проводить испытания даже при очень высоком давлении.

Поплавковый уровнемер – это измеритель перемещения поплавка в жидкости, уровень которой следует установить. Изделия подобного плана преимущественно используются для определения уровней в больших открытых и закрытых резервуарах с низким давлением. При этом их нельзя применять при работе с вязкими веществами (мазута, смол, дизельного топлива) и с криогенными жидкостями (из-за активного кипения верхнего слоя поплавок начинает вибрировать, что приводит к искажению результатов).

Лотовые электрические уровнемеры – это изделия, которые измеряют характеристики рабочей среды за счет специального чувствительного груза. Этот груз спускается на тросе в резервуар с материалом. При соприкосновении груза с продукцией электроника измеряет пройденный грузом путь и на основе этих данных рассчитывает количество продукта.

Ультразвуковой уровнемер – прибор, предназначенный для точного определения уровня содержимого в баке за счет метода временной оценки прохождения сигнала. Средство направляет УЗК-импульсы, которые отражаются от границ продукта и возвращаются обратно. На основании данных о скорости импульсов будет рассчитываться расстояние, уровень и иные производные величины. Ультразвуковые датчики похожи на микроволновые, однако они функционируют в ином диапазоне частот и не могут работать в вакууме.

Как выбрать электрический или механический уровнемер

При выборе средства измерения уровня содержимого в открытых или закрытых сосудах (резервуарах) следует учитывать множество факторов, в т.ч.:

• требуемая точность (благодаря этому определяется допустимый процент погрешности уровнемеров);
• назначение уровнемера;
• условия, в которых будет работать оборудование (на открытой площадке или в закрытых сосудах, резервуарах, хранилищах);
• принцип работы;
• необходимость бесконтактного измерения уровня жидкостей и сухих материалов;
• степень автоматизации производства (этот параметр особенно важен при установке современных гидростатических, микроволновых и ультразвуковых уровнемеров);
• допустимые методы измерения уровня жидкости и иных веществ на производстве;
• наличие дополнительных функций (к примеру, сегодня можно купить датчики уровня с визуальным отсчетом для измерения в резервуарах, хранилищах и баках);
• особенности резервуара с рабочей средой;
• возможности для технического обслуживания средства измерения (многое зависит от технологической оснащенности предприятия и опыта работы сотрудников);
• престижность и популярность выбранной марки уровнемеров на рынке и т.д.

При покупке устройства лучше всего обратиться к специалисту компании по продаже и производству уровнемеров Uwtlewel. Он сможет рассказать о преимуществах всех приборов и поможет подобрать наиболее подходящее оборудование. Также перед началом использования уровнемеров в сосудах, резервуарах, хранилищах следует ознакомиться с ГОСТ Р 8.000-2015 «Государственная система обеспечения единства измерений». В этом стандарте представлены основные требования к датчикам для измерения уровня содержимого в открытых или полностью закрытых емкостях на территории Российской Федерации.