Промышленные уровнемеры типы, разновидности. Измерение уровнем: виды, способы и методы

Особенности уровнемеров

По функциональным возможностям устройства делятся на два типа: сигнализаторы, позволяющие отслеживать определенную точку наполнения (макс или мин.) и измерители уровня, предназначенные для непрерывного контроля. Сфера применения приборов определяется принципом их действия (в основе могут быть акустика, оптика, гидростатика, электропроводность). Они также бывают контактными и бесконтактными.

Выбирая современные уровнемеры, учитывают цели, для которых будут производиться измерения. Также учитывают тип измеряемой жидкости – ее плотность, категорию опасности и другие характеристики. Принцип действия измерителя уровня подобран с вместимостью материала. Устройства могут работать с аналоговым сигналом, как реле или как радар.

При выборе должны учитываться санитарные нормы, устойчивость к механическим воздействиям, вибрациям, химическим веществам, возможность эксплуатации во взрывоопасной среде (в зависимости от особенностей технологического процесса).

Визуальные способы контроля

Самый простой способ решения задачи, при котором достаточно использовать стандартный измерительный прибор.

Используются рулетки, линейки, смотровые очки и другие приспособления, которые в принципе можно использовать в конкретных производственных условиях. Наиболее технологичным средством измерения уровня этого типа является выносной или обходной указатель. Устанавливается в боковой части контейнера с помощью резьбовых, фланцевых или сварных соединений.

Процесс индикации обеспечивается с помощью прозрачной трубки, заполняемой по мере повышения уровня жидкости в целевой емкости. В более современных байпасах используются цилиндрические поплавки с магнитной системой отсчета. Но и такая конструкция считается морально устаревшей из-за за этоминальных ограничений в коммуникационных возможностях связи с управляющей электроникой и средствами автоматизации.

Основные характеристики приборов измерения уровня жидкости

Основные характеристики приборов измерения света

Жидкость — одно из агрегатных веществ Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твердым телом и газом: газ не сохраняет ни объема, ни формы, а твердое сохраняет и то, и другое. Вещество в жидком состоянии существует в определенном температурном интервале, ниже которого оно переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация или переход в твердое состояние — стекло), а выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления.

Физико-механические свойства жидкостей:

Читайте также: Особенности подключения розеток с заземлением. Правила и инструкции. Подключение тройной розетки с заземлением

• текучесть — способность жидкости вытекать с той или иной скоростью из различных отверстий, текучесть вічать обратно пропорционально вязкости, жидкости не имеют точки течения;
• вязкость — способность оказывать сопротивление движению одной из частей другой;
• испарение — постепенный переход вещества из жидкого состояния в газообразное (пар);
• конденсация — обратный процесс, протекание из газообразного состояния в жидком;
• мачивание — характеризует «прилипание» жидкости к поверхности и растекание по ней;
• объем — количество жидкой массы, входящее в единицу объема.

При выборе датчиков для измерения уровня жидкости и воды важны следующие особенности:

• широкий диапазон температур и давлений в пласте;
• возможна работа с агрессивными и ядовитыми жидкостями;
• распространение вызывает коррозию части продуктов;
• жидкости с высокой вязкостью могут прилипать к чувствительным элементам датчиков контактного типа;
• изменение плотности измеряемого продукта за счет изменения параметров процесса;
• измеряемая поверхность может иметь пузырьковый или пенообразующий характер;
• частое измерение стоимости для коммерческого учета;

Для измерения уровня жидкости в емкостях применяют датчики механического (поплавкового, вибрационного, байпасного), гидростатического, электрического (кондуктивного, емкостного), магнитного, оптического принципа действия, а также измерители уровня, использующие принципы эхолокации и радиолокации. Измерение уровня воды является одним из направлений контроля и контроля уровня жидкости.

В целом приборы для измерения уровня жидкости в технологических емкостях можно разделить на:

Инвазивные устройства измерения уровня жидкости в емкостях — устройства, действие которых заключается в врезке их датчиков в сосуд, емкости с жидкостью.

Эти приборы бывают следующих типов: поплавковые магнитные измерители уровня, гидростатические измерители уровня, емкостные измерители уровня, микроволновые рефлекторные измерители уровня, магнитострикционные измерители уровня, байпасные измерители уровня.

Эти приборы бывают следующих видов: акустические (отдельные виды), ультразвуковые (отдельные виды), радиоизотопные.

Устройства уровня жидкости по назначению можно условно разделить следующим образом.

Индикаторы уровня жидкости — это датчики уровня для контроля граничных/предельных значений уровня. Выходной сигнал сигнализатора сообщает о наполнении емкости до уровня расположения чувствительных элементов устройства контролируемой жидкостью.

Уровни жидкости являются датчиками для контроля. Уровни отслеживают градации уровня в течение времени или в определенные промежутки времени.

Важно отметить, что данное маркетинговое исследование не рассматривало сегмент расходомеров жидкости.

Различные приборы для измерения уровня жидкости и их обозначения

Ниже приведены подробные примеры различных типов инструментов.

Уровнемер радиовольный (микроволновый) — инвазивный бесконтактный прибор.

Ниже приведен пример аналогичного оборудования.

Радиоволновой уровнемер БАРС332МИ

Уровнемер радарный БАРС332МИ предназначен для бесконтактного точного непрерывного измерения уровня (погрешность ± 5 мм) или объема жидких и пастообразных сред (нефть, нефтепродукты, мазут, вода, щелочи, кислоты, масла, пищевые жидкости, и др.), контроль и световая сигнализация заданных положений текущего уровня или текущего объема в технологических и грузовых цистернах, бункерах, резервуарах и подобных стационарных установках, в том числе в емкостях, находящихся под избыточным давлением.

Радарные уровнемеры БАРС332МИ позволяют отображать измеренное значение на встроенном цифровом индикаторе и преобразовывать измеренное значение в сигнал тока и цифровой кодовый сигнал RS-485 для последующего обмена информацией с другими аппаратными средствами автоматизированных систем управления. (АСУ).

Уровнемер радиовольный радар работает в ослабленной радиоволне от удина до существующего Гигагерц. Чем выше частота радиоволнового измерителя уровня, тем выше его точность. Стоимость радарного уровнемера напрямую зависит от частоты излучения и точности измерителя уровня.

Измеритель уровня байпаса (инвазивное контактное устройство)

Ниже приведен пример аналогичного оборудования.

Принцип работы байпасного датчика уровня

Байпасный датчик уровня жидкости с визуальным индикатором уровня.

В целом байпасный уровнемер производит впечатление столбика для измерения уровня жидкости, размещенного сбоку емкости, однако это многофункциональное решение для визуализации видимого уровня жидкости и точного измерения уровня жидкости в бак с погрешностью 0,5 мм.

Применение байпасных уровнемеров:

• нефтедобывающая и газодобывающая промышленность;
• химическая промышленность;
• электроэнергетика;
• теплоэнергетика;
• ЖКХ;
• герметичные резервуары в пищевой промышленности.

Уровнемер байпасный может иметь различные модификации измерения уровня жидкости: магнитный, СВЧ-рефлекторный, магнитострикционный. Но всегда в основе его работы лежит принцип сообщающихся сосудов и использование обходной трубки.

Поскольку неинвазивные уровнемеры жидкости еще не получили распространения на российском рынке (существующие на российском рынке приборы будут рассмотрены в разделе 3.1.), рассмотрим некоторые виды бесконтактных инвазивных измерителей уровня жидкости в емкостях.

Ультразвуковой измеритель уровня (инвазивный бесконтактный прибор)

Ниже приведен пример аналогичного оборудования.

Ультразвуковой измеритель уровня жидкости EasyTREK

Ультразвуковой измеритель уровня жидкости использует в своей работе метод обратного сигнала. Расположенный в верхней точке емкости параллельно поверхности продукта прибор посылает импульсы и принимает их, измеряя время прохождения. На основе известных и измеренных данных рассчитываются все необходимые параметры.

Специальные модели устройств оснащены средствами, позволяющими осуществлять связь по GPS, GSM и связи по промышленным протоколам. Такие функции реализуются сложной электроникой.

Ультразвуковые датчики как сигнализаторы предельного уровня незаменимы там, где не допускается контакт датчика с контролируемой жидкостью. В качестве сигнализаторов используются ультразвуковые датчики положения или ультразвуковые датчики с программируемыми пороговыми выходами. Пороговое регулирование, при котором уровень жидкости или величина провисания должны быть не больше одного и не меньше другого значения.

Наиболее распространены жидкостные модификации ультразвуковых уровнемеров. Они находят применение во многих областях промышленности, где требуется измерение и расчет данных о жидких продуктах:

• химическая промышленность (сбор информации о жидкостях в открытых или закрытых емкостях);
• нефтехимическая оценка результатов (количественная оценка нефти, фильпа);
• фармацевтические препараты (агрессивные продукты, кислоты и спирты);
• аграрная промышленность и сельское хозяйство
• пищевая промышленность (слежение за большим парком емкостей, соки, спиртов);
• продукция, требующая регулярных перевозок (отслеживание передвижных цистерн);
• коммунальное хозяйство (количественная оценка потоков воды);
• очистные сооружения (сточные воды, грязные жидкости);
• опреснительные сооружения.

Акустический измеритель уровня (инвазивный бесконтактный прибор)

Ниже приведен пример аналогичного оборудования.

Также: Как подключить асинхронный двигатель аве 072 4ухл4

Уровнемер акустический ЭХО-АС-01

Уровень акустический ЭХО-АС-01 предназначен для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред (в том числе взрывоопасных, агрессивных, вязких, неоднородных, выпадающих в осадок) и сыпучих материалов диаметром гранул и кусков от 5 до 300 мм, при контролируемой температуре -30 +120 0С.

Принцип действия прибора ЭХО-АС-01 основан на определении уровня звуковых импульсов, прошедших через газовую среду и отраженных от границы раздела «газ — контролируемая среда». В состав датчика входят акустический преобразователь (АП) и измерительный блок (БИ-1).

Датчик имеет жидкокристаллический дисплей для отображения текущего значения измеряемых величин:

• уровень в процентах и ​​метрах;
• объем контролируемого вещества в резервуаре;
• расстояние до объекта;
• температура воздуха в зоне АР.

Акустические измерители уровня излучают очень мощные акустические волны, которые отражаются от поверхности измеряемого вещества. Отраженный сигнал обрабатывается специально разработанным программным обеспечением для фильтрации полезного сигнала и подавления ложного эха.

Способ обработки принятого эхо-сигнала позволяет свести потери сигнала к минимуму. Благодаря применению очень мощного импульса затухание имеет гораздо меньший эффект по сравнению с обычными ультразвуковыми устройствами. Излучаются более мощные сигналы, соответственно принимаются более мощные отраженные сигналы. Приемная электроника позволяет распознавать и обрабатывать очень слабые эхо-сигналы даже в сочетании с сильными шумовыми помехами.

Такие приборы используются для непрерывного измерения уровня заполнения сыпучими веществами и жидкостями в таких производствах, как:

• энергетика: котлы, угольные бункеры, емкости для сбора продуктов горения и так далее;
• пищевая промышленность;
• химическая промышленность;
• водоснабжение/ирригация;
• сельское хозяйство.

Кондуктометрические уровнемеры

Кондуктометрические (омические) измерители уровня применяются в основном для сигнализации и поддержания уровня электропроводящих жидкостей в заданных пределах. Принцип их действия основан на замыкании электрической цепи источника питания через контролируемую среду, представляющую собой участок электрической цепи с определенным омическим сопротивлением. Устройство представляет собой электромагнитное реле, включенное в цепь между электродом и контролируемым материалом.

Схемы включения сигнализатора реле уровня могут быть различными в зависимости от типа объекта и количества контролируемых уровней. На рис. 2, а показана схема включения прибора в токоведущий объект. В этом случае для управления одним уровнем можно использовать один электрод, одно реле и один провод. При контроле двух удовей h1 и h2 (рис. 2, б) их требует уже по два.

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

В качестве электродов используются металлические стержни или трубы и угольные электроды (агрессивные жидкости). Основной недостаток всех электродных устройств – невозможность их использования в вязких, кристаллизующихся средах, образующих твердые отложения и налипающих на электроды преобразователя.

К наиболее распространенным моделям кондуктометрических уровнемеров относятся: регуляторы уровня кондуктометрические РОС-301, регуляторы уровня кондуктометрические СУ-300И, сигнализаторы уровня жидкости САУ-М6.

РОС-301 нерегуляторы-сигнализаторы кондуктометрические	СУ-300И сигнализаторы инова кондуктометрические	САУ-М6 сигнализатор воздушник

Основные виды уровнемеров

Уровни классифицируются по режимам работы устройств непрерывного измерения или дискретного управления. Также они делятся по типу измеряемого продукта на оборудование, предназначенное для жидкостей (нефтепродукты, вода, растворы, суспензии) и сухих сыпучих элементов (гранулы, порошки).

Устройства, предназначенные для контроля уровня жидкости, также классифицируют по принципу действия:

• Электродные: продажа дискретного контроля образования среды с выполнением ее электропроводности. Рабочая среда (электрический проводник) достигает электрода, вызывая замыкание электрической цепи и возникновение сигнала. При уменьшении количества рабочего тела цепь размыкается. В комплект может входить несколько электродов, и их можно регулировать на разную длину. Эти устройства имеют простую конструкцию, но могут работать только в электропроводных средах (например, в воде);
• Емкостный. В основе – принцип определения емкости конденсатора, а в качестве конденсатора – изолированный электрод и стенки емкости, в которой он находится. При изменении уровня жидкости изменяется площадь (а значит, и емкость) такого конденсатора. С помощью таких уровнемеров можно осуществлять постоянный контроль рабочей среды на глубине до 50 м и при температуре до +250°С. Отличаются высокой чувствительностью;
• Поплавковые Уровень жидкости определяется механическим движением герметичного мелкого поплавка на поверхности. При изменении высоты уровня срабатывает микропереключатель, и таким образом прибор сигнализирует об изменении высоты уровня. Эти устройства могут применяться как в баках с топливом, так и в баках с водой, т е в емкостях с различными типами сред, независимо от их температуры и плотности;
• Магнитный. Представляют собой мерную трубку с поплавком и встроенным магнитом. В бачке и трубке создается одинаковый уровень жидкости, а магнит в устройстве воздействует на магнитную стрелку, установленную снаружи. Эти инструменты можно использовать для разных видов жидкости, кроме нефтепродуктов;
• Визуальные устройства снабжены смотровым стеклом и часто используются в паровых котлах или в химическом производстве;
• Гидростатические могут быть врезными и погружными.Читайте также: Правила безопасности при использовании углекислотных огнетушителей

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Разрешите, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дома. Как правило, в накопительный бак поступает вода, поэтому нам нужно сделать так, чтобы насос автоматически отключался при его наполнении. Совсем не обязательно покупать для этой цели лазерный или радарный уровнемер, собственно, и не нужно. Простая задача требует простого решения, показанного на рисунке 8.

Схема управления насосом подачи воды

Для решения задачи потребуется магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и двумя герконами: минимальный уровень — на закрытие, максимальный уровень — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере добавления воды поплавок с магнитом постепенно поднимается вверх, пока не достигнет язычка максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает горкон, отключающую колику пускателя, которая производит к обесточиванию двигателя.
• По мере увеличения расхода воды поплавок опускается до минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и на катушку триггера подается напряжение, подающее давление на насос. Такой датчик уровня воды в баке может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

Контроллер уровня воды

ЗАКАЗАТЬ М0ЖНО НА ОФИЦИАЛЬНОМ МАГАЗИНЕ САЙТЕ

Радарные средства измерения уровня

На некоторых производствах применяется универсальный подход к измерению высоких уровней наполнения технологическими средами. Для работы с жидкостями, газами и сыпучими материалами оптимально подходит радиолокационная аппаратура, действие которой основано на анализе частотно-модулированных колебаний.

Диапазоны волн могут варьироваться от одного до десятков ГГц. Все передающие антенны могут иметь разное устройство и характеристики излучения. Например, для измерения уровня жидкостей на химических производствах применяются стержневые антенны с большой дальностью измерения до 20 м. Параболические и планарные устройства применяются для сред с повышенными требованиями к точности. Обычно это сфера технического учета, где важно измерять размеры до 1 мм.

Применение радиоизотопных методов

Основной специализацией уровнемеров этого типа является контроль сыпучих материалов и жидких сред в закрытых резервуарах. Принцип работы радиоизотопного аппарата основан на поглощении гамма-лучей, прошедших через слой целевой среды. Технический процесс измерения организован с применением источника излучения и приемника. Два устройства подвешиваются или устанавливаются на несущей конструкции и управляются реверсивным электродвигателем, который меняет свое положение по высоте в зависимости от текущего уровня наполнения.

Если система измерения уровня рабочей среды расположена над ее поверхностью, то излучение от принимающего сигнала будет сильным, так как на его пути нет препятствий. Поэтому электродвигатель от контроллера дает сигнал на опускание аппарата. Положение измерительной аппаратуры будет контролировать сигнал в конденсаторе посредством постоянной подачи и обработки волновых колебаний.

Бесконтактные методы измерения уровня

Ультразвуковые уровнемеры.

Ультразвуковые измерители уровня обеспечивают бесконтактное измерение уровня. Точность показателей не зависит от свойств измеряемого продукта (например, от диэлектрической проницаемости, проводимости, плотности или влажности). Ультразвуковые в значительной степени нешумны за счет эффекта самоочистки, вызванного вибрацией диафрагмы датчика.

По принципу действия акустические измерители уровня можно разделить на локационные, абсорбционные и резонансные. В локационных ультразвуковых уровнемерах используется эффект отражения ультразвуковых колебаний от границы между жидкостью и газом, поэтому они и получили название ультразвуковых. Положение уровня определяется временем прохождения ультразвуковых колебаний от источника к приемнику после их отражения от поверхности сечения.

В уровнемерах положение уровня поглощения определяют по ослаблению интенсивности ультразвука при прохождении через слои жидкости и газа. В резонансных измерителях уровня измерение уровня производится путем измерения частоты собственных колебаний столба газа над уровнем жидкости, которая зависит от высоты уровня.

Ультразвуковой метод характеризуется очень малым подводом тепла в контролируемой среде, поэтому его можно использовать в криогенной технике. Однако метод применим только к жидкостям со спокойной поверхностью, т.е. Исключаются кипящие жидкости и криостаты с нагруженным внутренним объемом.

Ультразвуковые уровнемеры предназначены для измерения уровня жидкостей (в том числе агрессивных), а также сыпучих и кусковых материалов при температуре от -50 до 170 °С при давлении до 4 МПа. Измерения уровня от 0,4 до 30 м, основная погрешность ±0,5% и более.

Поплавковый способ измерения

Это также один из самых простых традиционных методов контроля уровня наполнения жидких сред. Он основан на фиксации положения поплавка на поверхности рабочей жидкости. Управление осуществляется по разным принципам – механическому, магнитному и магнитострикционному. В процессе движения изменяется характер связи поплавка с его управляющим элементом — например, жестко закрепленным рычагом. Угол крепления изменяется при поднятии поплавка, который фиксируется измерительной системой.

Обычно измерение уровня этого типа происходит при преобразовании того же угла в электрический сигнал высокой температуры. Другими словами, когда поплавок достигает заданного уровня высоты, активируется сигнал уровня. В простейших схемах происходит замыкание контактов, что приводит к определенным технологическим действиям – например, останавливается функция насоса перекачки жидкости.

Ультразвуковые методы контроля

Принцип действия в этом случае во многом аналогичен радиочастотному контролю, при котором излучается радиосигнал и фиксируется степень заполнения производственной емкости исходя из особенностей его отражения от измеряемой среды.

Однако в ультразвуковом методе для измерения уровня наполнения используются специальные акустические приборы. То есть звуковые волны распространяются, а функционирование аппарата аналогично принципам локации. Фиксация показателей происходит после прохождения колебаний расстояния от излучателя до линии разделения между серединой и задней частью приемного устройства. Расположение границы определяется воздухом (газом) и целевой рабочей средой.

Так работают комбинированные высокоточные приборы, но в самой группе ультразвуковых измерителей уровня выделяют приборы, способные целенаправленно контролировать только газовоздушные (ненаполненные) или только рабочую среду.

Простейшие указатели уровня

К простейшим указателям уровня относятся водоуказательная рамка – 12кч11бк или кварцевая трубка. Рамка водоуказательная 12кч11бк или трубка монтируется в запорные.

12кч11бк

12кч11бк в сборе с запорными устройствами

Кварцевая трубка

Индикатор уровня с кварцевой трубкой

12кч11бк поставляются в сборе с плоским ребристым стеклом. Отражение и преломление световых лучей в краях стакана дает указание на уровень жидкости, которая приобретает темный оттенок. Рифленое стекло в водоуказательной рамке является расходным элементом и меняется при носке. Указатели 12кч11бк изготовлены из стандартных типоразмеров рамок: №2, №4, №5, №6, №8. Все они отличаются отдельными размерами и имеют одинаковый диаметр прохода. Темперация проективной среды участья инова 12кч11бк — до +250°C.

При более высоких температурах можно использовать кварцевую трубку. Температура плавления кварца – 1250оС.

Промышленные уровнемеры типы, разновидности

Уровнемеры промышленные – это специальные технологические устройства, используемые для постоянного измерения уровня жидких веществ и сыпучих материалов, находящихся в емкостях и резервуарах различного типа, а также в приборах.

Применение таких инструментов дает возможность автоматизировать производственный процесс, что позволяет значительно снизить влияние человеческого фактора на работу промышленного оборудования, а значит повысить качество выпускаемой продукции, подробнее https:// v-kip.com.

Разновидности уровнемеров

Прежде всего, промышленные измерители уровня различаются по типу измеряемого вещества. Существуют приборы, используемые в процессе наблюдения за жидкими веществами (например, за горюче-смазочными материалами, всевозможными водными растворами, суспензиями и т п.). Еще одной разновидностью уровнемеров являются устройства, позволяющие контролировать сыпучие продукты, представленные порошками, гранулами и т д

Современное промышленное оборудование этого типа делится по принципу работы:

• Электродные конструкции. Принцип действия таких измерителей уровня основан на электропроводности измеряемого вещества. Если уровень материала, за которым осуществляется контроль, соприкасается с электродной частью прибора, электрическая сеть замыкается и подается соответствующий сигнал.
• Емкостные уровнемеры. Приборы функционируют на основе измерения емкости конденсатора, в котором выделяются электрод с диэлектрическим покрытием и стенки сосуда.
• Поплавковые конструкции. Такие промышленные уровнемеры наиболее просты и работают за счет вещества на поверхности герметичного поплавка, соединенного с выключателем, замыкающим или размыкающим сеть при изменении уровня жидкости в бачке.
• Магнитный. Такие промышленные уровнемеры конструктивно представляют собой измерительную трубку с поплавком и встроенным магнитом, который при изменении уровня вещества воздействует на стрелку, расположенную снаружи емкости.
• Гидростатический. Приборы делятся на погружные и встраиваемые и могут применяться даже при высоком давлении измеряемой среды.
• Визуальные указатели уровня представляют собой смотровое стекло, расположенное на резервуаре.

Выбор такого промышленного оборудования зависит от условий эксплуатации и необходимой точности измерений.

Гидростатические измерения рабочих сред

Гидростатическое давление является ключевым измеряемым фактором в этой нивелирной системе. То есть используется манометр с подходящими характеристиками и перезаряжаемый датчик давления. И важным условием контроля является отделение датчика от рабочей среды специальной мембраной с одной стороны, а с другой должна быть обеспечена подача атмосферного давления через капиллярный подвод от наполнителя. В процессе измерения уровня этого типа происходит контроль избыточного давления, показатель которого влияет на характеристики формирования унифицированного сигнала.

Также к манометру подключается электроприбор с преобразователем, который отвечает за оповещение о тех или иных изменениях, произошедших в контролируемой среде. В качестве альтернативы этому способу измерения гидростатического давления можно контролировать давление газа, закачиваемого в аналоговый капилляр со стороны жидкости, заполняющей бак.

Эта рабочая модель гидростатического манометра называется пьезометрической.