 |
Ультраакустические уровнемеры
|
|
|
|
Ультраакустические уровнемеры находят применение в технологических процессах, связанных с использованием токсичных и взрывоопасных сред, а также сред, находящихся в условиях высоких температур и давлений. Действие средств измерения и контроля уровня этого типа основано на свойстве ультразвуковых колебаний проникать через металлические стенки резервуаров практически любой толщины и отображаться от границ раздела сред. Это свойство реализуется в двух вариантах. В первом варианте используется способ отражения ультраакустической волны от границы раздела воздух-жидкость со стороны воздуха. Во втором варианте используется способ отражения импульсных сигналов от границы жидкость-воздух со стороны жидкости. Мерой уровня жидкости X является время прохождения ультразвука от пьезоэлектрического преобразователя 1 до границы и обратно. Для реализации обоих методов пьезоэлектрический преобразователь 1` или 1 устанавливают в верхней или в нижней части резервуара. Преобразователь посылает пучок импульсов в пространство над жидкостью (или в жидкость). Отраженный от жидкой (газовой) границы сигнала воспринимается тем же преобразователем.
Электрические сигналы, подаваемые на пьезоэлектрический преобразователь 1` или 1 формируется высокочастотным генератором импульсов 2. Для формирования кратковременного пучка импульсов служит генератор пакетов 3, который одновременно управляет генератором импульсов 2 и схемой измерения 4. Выходной сигнал, подаваемый на указатель ОУ, формируется путем автоматического слежения за длительностью сигнала t – времени распространения пучка от излучателя до поверхности раздела и обратно. Поскольку пьезоэлектрические преобразователи 1` и 1 работают в режиме излучения – приема, после подачи пучка импульсов они же начинают прием отраженных сигналов. Так как скорость звука зависит от температуры воздуха, то для возникающих температурных погрешностей при измерении уровня жидкости применяют температурную компенсацию.
|
|
|
Ультраакустические измерители уровня имеют диапазон измерения от 1 до 15м при погрешности, не превышающей 2,5%.
Преимущество метода – удобство измерения уровня заполнения даже в труднодоступных резервуарах.
Недостатком являются - большие расходы на пьезоэлектрические вибраторы и частотные генераторы, входящие в его состав.
Акустические уровнемеры также не могут быть использованы для измерения уровня жидкостей, находящихся под высоким избыточным и вакууметрическим давлением.
Радиационные уровнемеры
Принцип действия радиационного метода измерения уровня жидкости представлен на рисунке. Радиоизотопный источник Из, например кобальтовый 80СО, помещается в верхней части резервуара, а детектор Дет, состоящий из нескольких пластмассовых сцинтилляторов, светоколлекторов и общего фиксирующего устройства, - в нижней части резервуара. Сигналы с детектора поступают на усилитель У и отсчетное устройство ОУ.
С изменением уровня жидкости Х изменяется число импульсов в секунду, воспринимаемых детектором.
Уровнемеры, работающие по этому методу, имеют незначительные погрешности (не более 2…3%), однако требуют защиты от излучения.
Радарные уровнемеры
Принцип действия радарного уровнемера основан на непрерывном частотно-модулированное электронно-магнитное излучении по направлению к поверхности продукта.
Радарные уровнемеры применяют СВЧ-сигналы с несущей частотой, лежащей в диапазоне от 5,8 до 26 ГГц, мощность излучения – 6мВт.
Отраженный от поверхности продукта сигнал возвращается обратно к уровнемеру, который определяет разницу его частоты и частоты сигнала, излучаемого в тот же момент времени. Разность частот этих сигналов пропорциональна расстоянию до поверхности продукта. Этот метод является классическим частотным методом определения дальности и называется методом частотно-модулированной непрерывной волны.
|
|
|
Электронный блок радарного уровнемера составляет единое целое с антенной системой вследствие особенностей используемого принципа действия. Данный блок отвечает как за формирование зондирующего сигнала, так и за обработку принятого эхо-сигнала. Измерительная информация (расстояние, уровень, объем и т.п.) может либо просто отображаться на встроенном индикаторе, либо выдаваться вовне с помощью различных аналоговых и цифровых интерфейсов. В простейшем случае применяется стандартная токовая петля 4-20 мА с 2- или 3-проводной схемой подключения. Также имеется поддержка HART-протокола, который используется, в частности, для удаленной настройки измерительной системы. Для этой же цели имеется специальные программные продукты, функционирующие на сервисном компьютере и обеспечивающие в удобной и наглядной форме настройку, калибровку и диагностику уровнемеров.
Уровнемеры, основанные на радарном методе измерения, свободны от многих недостатков, таких как частое техническое обслуживание, связанное с необходимостью удаления различного рода отложений и загрязнений.
Идеальными для уровнемера этого типа являются условия, когда поверхность контролируемой среды имеет достаточно большую площадь, на ней отсутствуют какие-либо возмущения, а сам резервуар полностью свободен от каких-либо внутренних конструктивных элементов. Для того чтобы исключить влияние в резервуаре отражений сигнала от внутренних элементов конструкций (кронштейны, нагреватели и пр.) уровнемер с использованием алгоритма фильтрации паразитных отражений выделяет сигнал, который отразился от поверхности продукта.
Уровнемер в процессе измерений может учитывать изменение базовой высоты резервуара обусловленное тепловым расширением стенок резервуара, а также «проседанием» резервуара при увеличении уровня продукта.
|
|
|
От ультразвуковых бесконтактных уровнемеров радарные уровнемеры выгодно отличает гораздо меньшая чувствительность к температуре и давлению в рабочей емкости, к их изменениям, а также большая устойчивость к таким явлениям как запыленность, испарения с контролируемой поверхности, пенообразование.
Радарные уровнемеры обеспечивают высокую точность (до +/- 1 мм.), что позволяет использовать их в системах коммерческого учета.
Вместе с тем существенным лимитирующим фактором применения радарных уровнемеров остается высокая стоимость данных приборов.
Устройство и настройка поплавкового выключателя уровня типа Омюв
Примеры уровнемеров “Омюв” (слева - направо: Омюв 05; Омюв 09Li; Омюв 22; Омюв 08; Омюв 24;).
 |  |  |  | ||||||
 | |||||||||
Устройство уровнемера “Омюв”
В состав уровнемера входят:
- штанга;
- поплавок;
- стопорные кольца;
- кольцевой магнит;
- герконы.
Принцип работы и настройка уровнемера “Омюв”
Внутри штанги заранее установлены на необходимом уровне герконы. При изменении уровня поплавок движется вдоль штанги, и когда достигает герконов, то магнитное поле кольцевого магнита воздействует на геркон, и он замыкается. При этом срабатывает сигнализация о достижении заданного уровня.
Настройка уровнемера “Омюв” осуществляется перемещением герконов внутри штанги, тем самым задаётся требуемая величина уровня, при котором произойдет срабатывание сигнализации о достижении уровня.
|
|
|
