Контрол на нивото в системите за промишлена автоматизация

Много системи за автоматизация изискват измерване на нивото. И има много индустрии, където е необходимо измерване на нивото. Днес има много сензори за ниво, които ви позволяват да измервате много физически величини, свързани с количеството в резервоара на определен материал.

Първите сензори от първо ниво работеха само с течности, но сега, благодарение на напредъка, има сензори за насипни материали. Нивомери и превключватели за ниво ви позволяват непрекъснато да следите нивото и да контролирате дали материалът достига определеното ниво. В тази статия ще се спрем на видовете съвременни нивомери.

Днес сензорите за ниво могат да работят както с течности, така и с насипни материали и дори с газове, като материалът може да бъде разположен както в контейнера, така и в тръбопровода. Сензорите се подразделят на контактни и безконтактни и според метода на монтаж могат да бъдат проектирани за монтаж или в тялото на тръбопровод или контейнер с измерения материал, или над измерения материал.

Сензорите от първо ниво работеха по простия принцип на поплавък и използваха метод за затваряне на контакти с материал. Сега сензорите са претърпели подобрения, те съдържат вериги в своя дизайн, които осигуряват редица допълнителни функции, като например измерване на обема, дебита, сигнализиране при достигане на границата и т.н. Резултатите от измерванията могат да бъдат обработвани и съхранявани.

Независимо дали индустрията борави с течни, вискозни, газообразни, свободно течащи, лепкави, пастообразни материали, винаги има подходящ сензор за ниво за подходящата среда. Вода, разтвор, алкали, киселина, масло, масло, горива и смазочни материали, пластмасови гранули — обхватът на приложение е много широк, а сензорите, базирани на различни физични принципи, ви позволяват да изберете този, подходящ за специфични условия и за почти всяка задача.

Хардуерът на сензора се състои от две части: самият сензор и инструментът за визуализация на данни. Контактни и безконтактни сензори, постоянна промяна и проследяване на границата — диапазонът от сензорни възможности днес е доста богат.

Избраният от вас тип сензор се определя от спецификата на промишления процес и средата, в която сензорът ще работи. С инструменти за визуализация процесът на измерване може да генерира графики за анализ на информацията за нивото на продукта, което значително улеснява автоматизацията.

Нивомери се използват за непрекъснато наблюдение на нивото на насипни материали или течности в естествени и изкуствени резервоари. Те измерват нивото с дискретност от няколко милисекунди до десетки секунди.

Те се използват за наблюдение на нивото на водни разтвори, киселини, основи, алкохоли и др., Както и за насипни материали. Те са контактни и безконтактни и според физическите принципи са напълно разнообразни. Нека разгледаме всеки вид по -подробно.

Микроволнови радарни нивомери

Използват се за непрекъснат мониторинг на нивото, универсални са. В работата е използвано явлението отражение на електромагнитна вълна от интерфейса между две среди. Честотата на вълните е от 6 до 95 GHz и тя е колкото по -висока, толкова по -ниска диелектричната константа измереният материал, например за нефтопродукти, честотата на вълните трябва да бъде максимална. Но диелектричната константа не трябва да бъде по -висока от 1,6.

Тъй като сензорът работи като радар, той не се страхува от смущения, а високата честота на вълните минимизира паразитното влияние на налягането и температурата в съда. Радарните сензори с толкова високи работни честоти са имунизирани срещу прах, пари и пяна.

В зависимост от вида и размера на сензорната антена, точността на устройството може да варира. Колкото по -голяма и широка е антената, толкова по -силен и по -точен ще бъде сигналът, колкото по -висок е обхватът, толкова по -добра е разделителната способност. Точността на микровълновите радарни сензори е в рамките на 1 mm, те могат да работят при температури до +250 ºС и да измерват нивото до 50 m.

Радарните нивомери се използват в много индустрии, където се извършва работа с насипни материали: в строителството, дървообработването, в химическата промишленост, в хранително -вкусовата промишленост, в производството на пластмаса, стъкло и керамика. Те са приложими и за измерване на нивото на течности.

Акустични измервателни уреди

Използват се акустични вълни, които при отражение от наблюдаваното вещество се приемат и обработват. Софтуерът филтрира желания сигнал, като разпознава паразитни ехота.

Сигналът се подава с мощен импулс, така че загубите и затихването са минимални. В зависимост от температурата, сигналът се компенсира и точността остава висока, в рамките на четвърт процент. Сензорът е монтиран вертикално или под ъгъл. Нивото на промяна може да бъде до 60 метра. Работна температура до +150 ºС. Взривозащитен.

Акустичните манометри се използват в много индустрии, от системи за автоматизация за товарене на кранове и системи за мониторинг на нивото на отпадъчните води в септични ями, до производството на шоколад.

Ултразвукови нивомери

Приемат се ултразвукови вибрации, отразени от интерфейса между двете среди и се измерва интервалът от време между момента на изпращане и приемане на сигнала. Дискретността е няколко секунди, това се дължи на крайната скорост на звука във въздуха. Максималното ниво на измерване достига 25 метра.

Софтуерът ви позволява предварително да конфигурирате сензора да се изключва през периода, когато под него мине някакъв механизъм, например острие на бъркалка. Възможно е да управлявате сензора от компютър. Инсталиран вертикално над материала или под ъгъл. Точност в рамките на четвърт процент. Работна температура до +90 ºС. Взривозащитен.

Ултразвукови нивомери се използват за наблюдение на нивото на насипни материали в много области, от циментови заводи до химическата и хранителната промишленост.

Хидростатични нивомери

Измерете налягането на течността на дъното на контейнера. Деформацията на чувствителния елемент се преобразува в електрически сигнал. При измерване на диференциалното налягане е необходима връзка с атмосферата. Подходящ за работа с вода и други неагресивни течности, за пасти и пр. Може да работи както в открити, така и в затворени помещения, в басейни, кладенци и др.

Величината на налягането зависи от плътността на течността и от обема й в резервоара, от височината на колоната течност. Нивомерът може да бъде потопяем или редовен — или се отстранява капилярна тръба за контакт с атмосферата, или предавателят се врязва директно в дъното на резервоара.

По време на монтажа е необходимо да се изключи фалшиво фиксиране на налягането на потока течност, когато той се изпомпва в резервоара. Точност в рамките на четвърт процент. Работна температура до +125 ºС.

Хидростатичните нивомери се използват широко в химическата промишленост в резервоари, в жилищно -комуналните услуги в кладенци, в хранително -вкусовата промишленост те са оборудвани с контейнери с течни продукти, в металургията, във фармацевтиката, в петролната промишленост и др.

Капацитивни нивомери

Сондата на сензора и проводимата стена на резервоара образуват а кондензаторни плочи… Вместо проводима стена може да се използва специална тръба, която да се монтира върху сондата на сондата или втора отделна заземена сонда. Веществото между плочите служи като диелектрик на кондензатора — въздух или материал, чието ниво се следи.

Очевидно, когато резервоарът се напълни, електрическият капацитет на кондензатора постепенно ще се промени. При празен резервоар електрическият капацитет ще има определена стойност и в процеса на изместване на въздуха той ще се промени. Увеличаването на продукта в резервоара променя капацитета на кондензатора, образуван от сензора и резервоара.

Електрониката на сензора преобразува промяната на капацитета в промяна в нивото. Ако формата на резервоара е необичайна, тогава се използва втора сонда, тъй като плочите на образувания кондензатор трябва да бъдат разположени вертикално. Максималното ниво достига 30 метра. Точността е не по -малко от една трета от процента. Работна температура до +800 ºС, в зависимост от модела. Времето за забавяне се регулира.

Капацитивните сензори за ниво се използват главно за наблюдение на нивото на течности в много области, където е необходимо да се поддържа определено ниво на продукта: в производството на напитки, битова химия, във предприятия за производство на вода, в селското стопанство и т.н.

Магнитни нивомери

На водача има плувка с постоянен магнит. Вътре в водача са инсталирани магнитно чувствителни превключватели. Последователната работа на превключвателите при пълнене или изпразване на резервоара води до промяна на тока в отделни части.

Принципът е толкова прост, че тези нивомери не изискват настройка и поради това са евтини и популярни. Ограниченията се въвеждат само от плътността на течността. Работна температура до +120 ºС. Границата на смяна е 6 метра.

Магнитният манометър е рентабилно решение за измерване на нивото на течността в много индустрии.

Микровълнови рефлексни измервателни уреди

За разлика от радарните измервателни уреди, тук вълната се разпространява не на открито, а по протежение на сондата на устройството, което може да бъде въже или пръчка. Вълновият импулс претърпява отражение от интерфейса между две среди с различни диелектрични константи и се връща обратно, а времето между момента на предаване и момента на приемане се фиксира от електрониката и се преобразува в стойност на ниво.

Използването на вълновод избягва паразитното действие на прах, пяна, кипене, както и влиянието на околната температура. Диелектричната константа на измерената среда не трябва да бъде по -ниска от 1,3е.

Рефлекторни нивомери могат да се използват там, където радарът не може да работи поради радиационния модел, например в тесни високи резервоари. Граница на измерване 30 метра. Работна температура до +200 ºС. Точност в рамките на 5 мм.

Рефлексните микровълнови предаватели за ниво могат да се използват за непрекъснато наблюдение на нивото на непроводими и проводими течности и твърди вещества, както и за измерване на тяхната маса и обем. Приложим в много индустрии.

Байпасни предаватели за ниво

Измервателна колона е разположена отстрани на съда. Течността запълва тръбата и се измерва нейното ниво. Принципът на комуникация на съдовете. По повърхността на течността в тръбата плува магнит, а близо до тръбата плава магнитострикционен сензор, който преобразува разстоянието до магнита в токов сигнал.

Тръбата има индикаторни плочи с различни цветове, които променят позицията си под въздействието на магнитното поле на магнита. Поради факта, че няма контакт на течността с външната среда, байпасните трансмитери са приложими в хранителната и фармацевтичната промишленост. Ограничение на нивото на измерване до 3,5 метра. Точност в рамките на 0,5 мм. Работна температура до +250 ºС.

Байпасните измервателни уреди са приложими, когато се изисква визуален контрол на нивото на течностите: в топлоенергийната промишленост, в химическата промишленост, в жилищно -битовия сектор, в електроенергийната промишленост, в хранителната и нефтената и газовата промишленост.

Предаватели на магнитострикционно ниво

Гъвкавият или твърд водач съдържа поплавък с вграден магнит. По протежение на водача е разположен вълновод, около който радиално магнитно поле се възбужда от токови импулси през бобината. Когато това магнитно поле се сблъска с магнитното поле на постоянния магнит на поплавъка, магнитострикционният вълновод претърпява силно динамична пластична деформация.

В резултат на тази деформация ултразвуковата вълна се разпространява по вълновода и се фиксира от електронен преобразувател в единия му край. Сравнението по време на момента на пусковия импулс и времето на възникване на деформационния импулс определя местоположението на поплавъка. Границата на нивото на измерване достига 15 метра. Точност в рамките на 1 мм. Работна температура до +200 ºС.

Магнитострикционните манометри се използват в химическата промишленост за наблюдение на нивото на пенообразуващи течности, в хранително -вкусовата промишленост и в металургията за мониторинг на нивото на течни хранителни продукти и горива.

Много нивомери

Товар е прикрепен към кабел или лента, навита върху барабан. Когато инсталирате сензора върху капака на резервоара, става възможно да се намали товарът в резервоара. Електрическият мотор върти барабана и товарът се спуска надолу върху кабела. Когато тежестта докосне повърхността на материала, който ще се измерва, напрежението в въжето се освобождава и това е сигнал за нивото на материала. Въжето отново се навива около барабана, повдигайки товара обратно нагоре.

Електрониката изчислява нивото въз основа на броя обороти на барабана. За откриване на вещества с плътност 20 кг на м3, такъв сензор е подходящ. Ограничение на нивото на измерване до 40 метра. Точност от 1 до 10 см, в зависимост от модификацията. Интервалът на измерване се задава от потребителя и може да бъде от 6 минути до 100 часа. Работна температура до +250 ºС.

Измервателните уреди за много партиди се използват в различни индустрии за контрол на нивото на насипни материали в автоматизирани системи.