Контроль уровня вещества

Методы измерения уровня жидкости, применяемые в промышленности

В химической промышленности для измерения уровня жидкости используются следующие методы измерения.

Указательные стекла

Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах, работающих при атмосферном или избыточном (до 1 МН/м2) давлении.

Поплавковые уровнемеры

В этих приборах чувствительным элементом является поплавок с меньшей (плавающий) или большей (погруженный) плотностью, чем плотность жидкости (рис. 2.116). Изменение уровня жидкости в аппарате с плавающим поплавком вызывает его перемещение, которое посредством системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для показания, записи или передачи на расстояние значений высоты уровня жидкости в аппарате. В таких уровнемерах поплавок следит за уровнем жидкости. Недостатки этих уровнемеров: перевернутая шкала; дополнительная погрешность измерения из-за изменения силы, натягивающей трос (при подъеме уровня к силе тяжести противовеса прибавляется сила тяжести троса) [35, 18].

Простейший поплавковый измеритель уровня

Рис. 2.116. Простейший поплавковый измеритель уровня:

1 - поплавок; 2 - ролики; 3 - противовес; 4 - шкала

Получили распространение поплавковые уровнемеры узкого и широкого диапазонов. В поплавковых уровнемерах узкого диапазона (рис. 2.117) в качестве чувствительного элемента используется шарообразный поплавок диаметром 80—200 мм, выполненный из нержавеющей стали. Поплавок плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальное сальниковое уплотнение соединяется либо со стрелкой, либо с преобразователем / угловых перемещений в унифицированный электрический или пневматический сигнал. Уровнемеры узкого диапазона выпускаются двух типов: фланцевые (рис. 2.117, а) и камерные (рис. 2.117, б), отличающиеся способом их установки на технологических объектах. Минимальный диапазон измерений этих уровнемеров 0—10 мм, максимальный — 0—200 мм. Класс точности 1,5. Поплавковые уровнемеры широкого диапазона (рис. 2.117, в) представляют собой поплавок 1, связанный с противовесом 4 гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале 3 значения уровня жидкости в объекте. При расчетах таких уровнемеров подбирают конструктивные параметры поплавка, обеспечивающие состояние равновесия системы «поплавок — противовес» только при определенной глубине погружения поплавка. Если пренебречь силой тяжести троса и трением в роликах, состояние равновесия системы «поплавок — противовес» описывается уравнением (2.29):

Схемы поплавковых уровнемеров

Рис. 2.117. Схемы поплавковых уровнемеров:

а - фланцевых; б - камерных; в - широкого диапазона: 1 - поплавок; 2 - трос; 3 - шкала; 4 - противовес

где Gnp и (?поп — силы тяжести противовеса и поплавка соответственно; S — площадь поплавка; /?, — глубина погружения поплавка; рж — плотность жидкости.

При повышении уровня жидкости изменяется глубина погружения поплавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила. В результате равенство (2.29) нарушается и противовес опускается вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной /?,. При понижении уровня действующая на поплавок выталкивающая сила уменьшается и поплавок начинает опускаться вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной hv Для передачи информации о значении уровня на расстояние обычно применяют сельсинные системы передачи. Таким уровнемером можно измерять уровень с достаточной для большинства случаев точностью. Недостатки уровнемера: перевернутая шкала (с нулем у верхнего края емкости); погрешность из-за изменения силы, натягивающей трос (при подъеме уровня к силе тяжести противовеса добавляется сила тяжести троса) [40].

Действие уровнемеров с пружинным поплавком основано на изменении выталкивающей (архимедовой) силы, действующей на поплавок при его погружении в жидкость. Такой поплавок удерживается в подвешенном состоянии посредством пружинного элемента. Благодаря этому значительные по величине изменения уровня жидкости будут приводить лишь к небольшим перемещениям поплавка. В большинстве случаев перемещение поплавка, вызванное изменением уровня жидкости, передается на плунжер соленоидного диффе- рециально-трансформаторного (индуктивного) датчика (рис. 2.118). Уровнемеры с индуктивными датчиками применяются для измерения уровня жидкости в резервуарах высокого давления.

Буйковые уровнемеры. Для дистанционного измерения уровня жидкости часто применяют буйковые уровнемеры с унифицированными выходными сигналами постоянного тока 4— 20 мА (типа УБ-Э) или давления воздуха 0,02— 0,1 МПа (УБ-П). Чувствительным элементом уровнемера является металлический цилиндрический буек, частично погруженный в измеряемую среду. На буек действуют сила его веса и выталкивающая сила (рис. 2.119). При изменении уровня жидкости меняется выталкивающая сила и положение буйка, подвешенного на пружине. За счет разности глубины погружения буйка меняется выталкивающая сила, действующая на буек, и он перемещается либо вверх (при повышении уровня), либо вниз (при понижении уровня).

Для дистанционного измерения уровня жидкости, находящейся под атмосферным, вакуум - метрическим или избыточным давлением, применяются буйковые уровнемеры с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 4—20 мА.

Рис. 2.118.

Схема уровнемера с дифференциальнотрансформаторным датчиком

Гидростатические уровнемеры

Служат для измерения гидростатического давления столба жидкости. Различают гидростатические (с использованием интеллектуального

Рис. 2.119.

Схема буйкового уровнемера:

7 - буек; 2 - преобразователь силы в токовый сигнал датчика «Метран ДГ»), гидростатические пьезометрические и диф- манометрические уровнемеры.

R

Рис. 2.120.

Схема пьезометрического уровнемера

Пьезометрические уровнемеры. Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на изменении давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости с измеряемым уровнем при изменении последнего. Их часто применяют для определения уровня жидкостей с повышенной вязкостью. Высоту уровня жидкости измеряют по давлению воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости. На рис. 2.120 показана схема подобного устройства для открытых резервуаров.

В жидкость, уровень которой предстоит измерить, погружают трубку, и в нее через дроссель непрерывно нагнетается сжатый воздух или газ, например азот. Пневматическое давление, устанавливающееся в погружной трубке за дросселем, соответствует гидростатическому давлению над концом трубки и является тем самым мерой уровня заполнения резервуара. Материал погружной трубки выбирается в соответствии с химическими и физическими свойствами измеряемой жидкости.

Гидростатические дифманометрические уровнемеры

Величина гидростатического давления на дно резервуара зависит от высоты h столба жидкости над измерительным прибором и от плотности жидкости. Таким образом, справедливо уравнение: P=pgh, илир = рlghl - рgh2.

Если манометр установить не на одинаковой с днищем резервуара высоте, то произойдет смещение точки начала измерения, пропорциональное разности высот (рис. 2.121).

Схема гидростатического уровнемера

Рис. 2.121. Схема гидростатического уровнемера

При использовании дифференциальных манометров место установки измерительного прибора не влияет на правильность индикации, если оно находится ниже уровня днища резервуара, а измерение давления осуществляется относительно давления постоянного уровня жидкости [40].

Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня по перепаду давления между столбами измеряемой жидкости в аппарате и в уравнительном сосуде, уровень в котором постоянен. Преимущество гидростатического и пневматического способов измерения уровня заключается в том, что они обладают весьма высокой эксплуатационной надежностью [40].

Гидростатический метод можно использовать, в частности, для измерения уровня в резервуарах высокого давления. Преимущество пневматического метода состоит в том, что измерительное устройство не находится в контакте с измеряемым веществом, поэтому его очень удобно применять, измеряя уровень агрессивных, сильно загрязненных, вязких и склонных к кристаллизации жидкостей, включая пульпы, в открытых резервуарах. Указанные методы применяют в промышленности для измерения уровня жидкости также в перегонных кубах, реакторах и т.д.

Кондуктометрические уровнемеры

Применяются для измерения уровня электропроводящих жидкостей в резервуаре, цистернах. Принцип действия основан на изменении силы тока от изменения контролируемого уровня жидкости в резервуаре. В пустом резервуаре сопротивление между двумя электродами бесконечно велико. Если опустить электроды в электропроводящую жидкость в резервуаре, уровень которой измеряется, то изменение проводимости отражает ее уровень.

Ультразвуковые уровнемеры

Принцип действия основан на измерении временного интервала между излученным и отраженным сигналами.

Ультразвук можно использовать для измерения уровня как жидкостей, так и сыпучих материалов. Способ непригоден лишь для измерения уровня жидкости, содержащей твердые частицы, которые могут образовать отложения на вибраторах и тем самым привести к погрешностям измерения. Такие химические и физические свойства жидкости, как агрессивность, плотность и вязкость, играют при этом второстепенную роль. Ультразвуковой метод измерения уровня позволяет осуществлять сигнализацию уровня сыпучих материалов, а также легких хлопьевидных и содержащих воздух материалов, например целлюлозы, мелкозернистых или порошкообразных синтетических материалов. Область применения этого метода распространяется также на измерение уровня жидкости в емкостях из пластика, где сам по себе точный и надежный емкостной метод измерения не всегда пригоден.

Рис. 2.122.

Ультразвуковой уровнемер: 7 - излучатель: 2 - приемник

Для измерения уровня при помощи ультразвука необходимо наличие излучателя и приемника. Излучатель посылает ультразвуковые импульсы, представляющие собой механические колебания в диапазоне частот от 20кГц до нескольких мегагерц. Чем выше частота, тем прямолинейнее распространяются ультразвуковые колебания, поведение которых напоминает поведение световых лучей. В связи с этим к ним применим известный из оптики закон отражения и преломления. Время прохождения или поглощения луча ультразвука может служить мерой уровня. В воздухе и газах скорость распространения ультразвука минимальна. С ростом частоты звукопроводность уменьшается.

Различают три режима работы ультразвуковых преобразователей уровня. В первом режиме при измерении уровня методом поглощения мерой уровня служит ослабление луча ультразвука (рис. 2.122).

Рис. 2.123.

Ультразвуковой

уровнемер:

7 - излучатель: 2- приемник

Первый режим похож на работу фотоэлектрического преобразователя: ультразвуковой излучатель и приемник (детектор) монтируются внутри резервуара и располагаются строго против друг друга так, что между ними образуется прямой путь прохождения ультразвуковой волны в газе. При заполнении пространства между двумя вибраторами жидкостью или сыпучим материалом ультразвуковой излучатель посылает сигнал, и ультразвуковые волны весьма существенно поглощаются жидкостью или сыпучим материалом. Если сыпучий материал или жидкость освобождает траекторию луча ультразвука, сигнал гаснет. Этот режим работы ультразвуковых преобразователей используется только для определения дискретных уровней жидкости, т.е. для сигнализации предельных величин. Такой способ подачи ультразвуковых сигналов пригоден для измерения уровня сыпучих материалов.

Для измерения уровня жидкостей наиболее удобен второй режим работы ультразвуковых преобразователей, основанный на измерении времени прохождения сигнала с использованием принципа эхолота (рис. 2.123).

Электрический импульс пьезоэлектрическим вибратором преобразуется в ультразвуковой импульс, который излучается в жидкость и отражается пограничным слоем жидкость—воздух. Эхо поступает на аналогичный пьезоэлектрический вибратор и преобразуется в электрический импульс. Оба импульса, посланный и отраженный, попадают с определенным интервалом на вход усилителя. Тогда уровню жидкости соответствует время между излучением (моментом посылки импульса) и приемом отраженного ультразвукового импульса от поверхности жидкость—воздух до ультразвукового преобразователя:

где / — расстояние от излучателя до поверхностного раздела фаз; vc — скорость распространения ультразвука в измеряемой среде.

Принципиальная схема ультразвукового уровнемера, работающего на втором режиме ультразвуковых преобразователей, приведена на рис. 2.124.

Принципиальная схема ультразвукового уровнемера

Рис. 2.124. Принципиальная схема ультразвукового уровнемера

Уровнемер состоит из пьезоэлектрического преобразователя (вибратора) 2, установленного в резервуаре 1, электронного блока 3 и вторичного измерительного прибора 8 (на рисунке — автоматический потенциометр). Электронный блок включает в себя генератор 7, задающий частоту повторения импульсов; генератор импульсов 4, посылаемых в жидкость, уровень которой измеряется; приемного устройства-усилителя 5; измерителя времени 6. Генератор 7, задающий частоту повторения импульсов, управляет работой генератора импульсов 4 и измерителем времени 6. Генератор импульсов 4 вырабатывает электрические импульсы с определенной частотой повторения, которые преобразуются в ультразвуковые с помощью пьезоэлектрического преобразователя 2, установленного с внешней стороны дна резервуара. Распространяясь в жидкой среде, ультразвуковые импульсы отражаются от поверхности жидкости (от границы раздела жидкость—газ) и поступают на тот же пьезометрический преобразователь. Отраженные импульсы после обратного преобразования в электрические усиливаются и формируются усилителем 5, а затем подаются на измеритель времени. Выходным сигналом измерительной схемы является постоянное напряжение, поступающее на вход вторичного прибора 8 (например, автоматического потенциометра).

Рис. 2.125.

Ультразвуковой

уровнемер:

1 - излучатель

Третий режим работы ультразвуковых преобразователей показан на рис. 2.125. Внутри резервуара размещают эмиттер, излучающий ультразвуковые волны в пространстве над поверхностью жидкости.

В этом случае ультразвуковые колебания оказываются в резонансе с колебаниями полости над поверхностью жидкости или в резонансе с гармониками собственных колебаний этой полости.

Уровень жидкости определяется измерением частоты новых колебаний, поскольку при разном уровне жидкости резонансная частота оказывается различной. Применение ультразвуковых уровнемеров: для измерения уровня только однородных жидкостей, находящихся под высоким избыточным давлением. Преимущество измерения уровня с использованием ультразвука заключается в том, что этот метод удобен для измерения уровня заполнения даже в труднодоступных резервуарах, где часто по конструктивным причинам бывает невозможно воспользоваться другим способом измерения.

Ультразвуковые уровнемеры Rosemount серии 3100 (рис. 2.126) позволяют измерять уровень таких сред, как жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, водные растворы, сжиженный газ, кислоты, щелочи, растворители, алкогольные напитки и др.). Диапазон измерений от 0,3 до 11 м. Температура окружающей среды: минус 20—70°С (модель 3101); минус 40—70°С (модели 3102 и 3105). Давление процесса от минус 0,025 до 0,3 МПа. Выходные сигналы: 4—20 мА (модель 3101); 4—20 мА с цифровым сигналом на базе /ИЯГ-протокола (модели 3102 и 3105). Степень защиты от воздействия пыли и влаги IP66. Наличие взрывозащищенного исполнения (модель 3105).

Б. Ультразвуковой уровнемер Rosemount серии 3100

Рис. 2.12Б. Ультразвуковой уровнемер Rosemount серии 3100

Ультразвуковые импульсы излучателя уровнемера отражаются от поверхности жидкости. Уровнемер улавливает отраженные сигналы (эхо) и измеряет временной интервал между излученным и отраженным сигналами. На основании этого временного интервала рассчитывается расстояние до поверхности жидкости [21]. Встроенный датчик температуры непрерывно измеряет температуру в пространстве над жидкостью. Уровнемер использует значение температуры при расчете скорости звука в воздухе, компенсируя, таким образом, влияние температуры на измеряемое расстояние (рис. 2.127) [21].

Примеры установки уровнемера

Рис. 2.127. Примеры установки уровнемера

К достоинствам можно отнести дешевизну, простоту использования, отсутствие движущихся частей, отсутствие необходимости в калибровке, наличие встроенного датчика температуры и т.д. (см. рис. 2.126) [21].

Фотоэлектрические уровнемеры

Рис. 2.128.

Схема фотоэлектрического уровнемера с разделенным расположением фотоэлектрического источника света 1 и светодетектора 2

Фотоэлектрические уровнемеры применяются только для измерения дискретных уровней жидкости. Существует два метода измерения уровня фотоэлектрическими преобразователями. Фотоэлектрические источник света 1 и детектор 2 разделены, поэтому луч света (а также излучение ультрафиолетовое, инфракрасное) между ними прерывается, если уровень жидкости превышает высоту установки этих преобразователей. Практически луч света полностью не прерывается, а лишь ослабляется (рис. 2.128).

Схема фотоэлектрического уровнемера с совмещенным расположением фотоэлектрического источника света 1 и светодетектора 2

Рис. 2.129. Схема фотоэлектрического уровнемера с совмещенным расположением фотоэлектрического источника света 1 и светодетектора 2

В случае совмещенного расположения фотоэлектрического источника света и светодетектора свет от фотоэлектрического источника отражается от внутренней поверхности призмы и попадает на светодетектор в том случае, когда фотоэлектрический преобразователь находится в газовой среде. Если жидкость покрыла корпус фотоэлектрического преобразователя, индекс отражения между призмой и окружающей средой изменится, и луч света не будет отражаться от призмы к светодетектору (рис. 2.129).

Радарные уровнемеры

Подразделяются на бесконтактные и контактные для определения уровня жидких и сыпучих веществ, которые используют радарную технологию, основанную на распространении непрерывного часто- тно-модулированного излучения (НЧМИ) микроволнового диапазона. Они удобны там, где необходимо прямое измерение: при измерении коррозионных, абразивных, клейких или вязких жидкостей, с которыми проблематично использование контактных устройств; измерении при изменениях температуры и давления.

Радарные измерители уровня (бесконтактные)

Для сложных измерений уровня используются радарные измерители. Радарные измерители производят бесконтактные измерения уровня. Измерители используют радарную технологию, основанную на распространении непрерывного частотно-модулированного излучения (НЧМИ) микроволнового диапазона [35,18]. Сигнал радара (рис. 2.130) (микроволна) посылается от измерителя к поверхности среды и отражается назад на приемник измерителя. Приемник оценивает разность фаз между посланным и принятым сигналами. Радарные измерители выдают аналоговый выходной сигнал 4—20 мА. Частота 24 ГГц и современная электроника позволяют радарным измерителям использовать небольшую антенну и получать узкий пучок излучения (рис. 2.131). Маленькая легкая антенна упрощает установку, а узкий луч уменьшает нежелательное эхо от препятствий, находящихся в резервуаре, таких как мешалки, теплообменники, трубы для заполнения, перегородки, теплозащитные карманы и периодические потоки для заполнения резервуара [35, 18].

Радарный уровнемер

Рис. 2.130. Радарный уровнемер

Узкий луч также повышает удобство монтажа, поскольку измеритель может быть смонтирован на имеющихся фланцах, расположенных достаточно близко к стенке резервуара. Радарная технология излучения через воздух (микроволновые бесконтактные уровнемеры) базируется на аналогичных принципах измерения, но ложные эхо- сигналы были и остаются для нее существенной проблемой. При ориентации излучателя радара в направлении дна бункера возникают условия для отражения излученного сигнала от стенок резервуара и образования паразитных отраженных сигналов, которые должны быть подавлены в приемнике. Кроме того, зачастую внутри резервуара имеются внутренние препятствия, такие как системы трубопроводов, патрубки, лестницы и т.п., которые способствуют появлению дополнительных паразитных сигналов. Главной причиной возникновения ложных отражений является излучение радарных сигналов в расширенном конусе, т.е. с относительно широкой диаграммой направленности [35, 18].

Радарный измеритель уровня

Рис. 2.131. Радарный измеритель уровня

Радарный уровнемер Rosemount серии 5600 [21] позволяет измерять уровень таких сред, как нефтепродукты, щелочи, кислоты, растворители, водные растворы, алкогольные напитки, суспензии, глина, извести, руды и бумажная пульпа, гранулированные материалы - от руды до пластиковых гранул, мелкодисперсионные порошковые материалы, цемент и пр. Температура процесса минус 40-400°С. Температура окружающего воздуха минус 40—70°С. Выходные сигналы: 4—20 мА с цифровым сигналом на базе /МЯГ-протокола или FoundationTMfieldbus. Диапазон измерения до 50 м.

Исполнение: общепромышленное; взрывозащищенное (маркировка взрывозащиты 2Exde[ia][ib]IICT6X). Степень защиты от воздействия пыли и воды IP66.

Производитель - П Г «Метран», г. Челябинск.

Радарные измерители уровня (контактные)

Метод направленного электромагнитного излучения

В основе метода лежит измерение коэффициента отражения посредством совмещения прямого и отраженного испытательных сигналов. Метод использует излучение сверхчастотных импульсов, проникающих до дна резервуара сквозь заполняющее его вещество. Волноводный уровнемер предназначен для измерения уровня и уровня поверхности раздела жидкостей, суспензий и твердых сыпучих сред. Принцип действия волноводного уровнемера основан на технологии рефлектометрии с временным разрешением (рис. 2.132, 2.133). Микроволновые наносекундные радиоимпульсы малой мощности направляются вниз по зонду, погруженному в технологическую среду. Когда радиоимпульс достигает среды с другим коэффициентом диэлектрической проницаемости, часть энергии импульса отражается в обратном направлении. Разница во времени между моментом передачи радиоимпульса и моментом приема эхо-сигнала пропорциональна расстоянию, согласно которому рассчитывается уровень жидкости или уровень границы раздела двух сред. Интенсивность отраженного сигнала зависит от диэлектрической проницаемости среды. Чем выше коэффициент диэлектрической проницаемости, тем выше интенсивность отраженного сигнала. Волноводная технология имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами измерений уровня, поскольку радиоимпульсы практически невосприимчивы к составу среды, атмосфере резервуара, температуре и давлению.

Схема контактного радарного уровнемера

Рис. 2.132. Схема контактного радарного уровнемера

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. Точность и надежность измерений двух параметров одним уровнемером: уровня верхней среды и уровня границы раздела двух сред — обеспечивается цифровой обработкой сигнала микропроцессорной электроникой уровнемера.

Рис. 2.133.

Микроволновые контактные уровнемеры с волноводами стержневой и коаксиальной конструкции

Волноводный уровнемер Rosemount серии 5300 [21] позволяет измерять уровень таких сред, как жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, водные растворы, сжиженный газ, кислоты и др.), сыпучие (пластик, зольная пыль, цемент, песок, сахар, злаки и т.д.). Давление процесса: от минус 0,1 до 1 МПа (стандартно); от минус 0,1 до 34,5 МПа (исполнения НТНРпНР). Диапазон измерений уровня: от 0,4 до 50 м. Выходной сигнал: 4—

20 мА с цифровым сигналом на базе HART- протокола, Foundation fieldbus. Погрешность измерений уровня ±3 мм. Наличие взрывозащищенного исполнения. Степень защиты от воздействия пыли и воды IP66/IP67.

Производитель — ПГ «Метран», г. Челябинск.

Акустический уровнемер ЗОНД-ЗМ

Уровнемеры ЗОНД-ЗМ предназначены для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня различных жидких сред, сыпучих и кусковых материалов, если скорость изменения уровня не превышает 0,5 см/с (табл. 2.12). Уровнемеры состоят из акустического преобразователя (АП) и преобразователя передающего измерительного модернизированного (ППИ-М), соединенных между собой трехжильным кабелем длиной до 500 м.

Таблица 2.12

Параметры акустического преобразователя ЗОНД-ЗМ

Тип АП

Предельное

избыточное

давление,

МПа

Максимальный диапазон измерения,м

Неизмеряемый уровень, м

Жидкие

среды

Сыпучие

среды

1

2

3

4

5

АП-ЗТ

0

0-015

0-06

0,6

АП-04Т

0

0-030

0-030

1,0

1

2

3

4

5

АП-6Т

  • 0,6
  • 1,6
  • 4,0
  • 0-010
  • 0-08
  • 0-06
  • 0-06
  • 0-04
  • 0-04

0,6

АП-6Э

  • 0,6
  • 1,
  • 4,0
  • 0-010
  • 0-08
  • 0-06
  • 0-06
  • 0-04
  • 0-04

1,2

АП-9Т

0,15

0-010

0-06

0,6

АП-9КТ

0

0-010

0-06

0,6

АП-91Т

0,05

0-010

0-06

0,6

АП-7Т,

АП-7ВТ

0

0-012

0

0,5

АП-7ВЭ

0

0-012

0

1,5

АП-70Т,

АП-70ВТ

0

0-020

0-020

0,7

АП-71Т,

АП-71ВТ

0

0-06

0-06

0,6

АП-6ВТ,

АП-6ВЭ

  • 0,6
  • 1,6
  • 4,0
  • 0-012
  • 0-08
  • 0-06
  • 0-06
  • 0-04
  • 0-04

0,6

Относительная погрешность ±0,3% — при измерениях уровня светлых фракций нефтепродуктов и спиртов; ±0,5% — при измерении уровня жидких сред; ± 1,0% — при измерениях уровня жидких сред без волновода. Температура измеряемой среды от минус 40 до 110°С. Выходные сигналы: токовый выход 4—20 мА, 0—20 мА, 0—5 мА. Имеется светодиодный индикатор. Два релейных выхода. Интерфейсы RS- 232С, RS-485. Напряжение питания 220 В, частота 50 Гц.

Производитель — ОАО «Завод “СТАРОРУСПРИБОР”».

Измерение уровня внешней поверхности и поверхности раздела

двух жидкостей

Волноводные уровнемеры Rosemount серии 3300 — это интеллектуальные приборы, построенные на основе волноводной технологии и обеспечивающие непрерывное надежное измерение уровня жидкостей и взвесей в сложных условиях эксплуатации (рис. 2.134).

Уровнемеры Rosemount серии 3300 с успехом применяются в следующих отраслях промышленности: химическая и нефтехимическая, нефтегазовая, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая, пищевая промышленность; производство напитков; контроль питьевой воды и сточных вод; энергетика (плотины и гидроэлектростанции).

Рис. 2.134.

Волноводный уровнемер Rosemount серии 3300

Достоинства:

  • • точность измерений не зависит от диэлектрической проницаемости, плотности, температуры, давления и pH;
  • • различные типы зондов позволяют применять уровнемер серии 3300 в резервуарах разной геометрии и с внутренними конструкциями;
  • • подходят для измерений уровня сыпучих веществ (гранулы, порошки);
  • • простота установки;
  • • возможно использование существующих конструкционных приспособлений от буйкового уровнемера;
  • • возможность одновременного измерения уровня внешней поверхности и поверхности раздела двух жидкостей;
  • • возможность измерений в высокотемпературных процессах, процессах с высоким давлением и высокоагрессивных средах;
  • • надежность измерений в условиях высокой турбулентности или вибраций, запыленности и парообразования.

Измеряемые среды — жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, водные растворы, сжиженный газ, кислоты и др.). Диапазон измерений уровня от 0,1 до 23,5 м. Выходной сигнал: 4—20 мА с цифровым сигналом на базе /МЯГ-протокола, RS-485 Modbus. Погрешность измерений уровня: +5 мм — для зондов <5 м; ±0,1% от измеряемого расстояния — для зондов >5 м. Наличие взрывозащищенного исполнения. Степень защиты от воздействия пыли и воды IP65/IP66. Межповерочный интервал 2 года. Внесен в Росреестр средств измерений под № 25547-06, сертификат № 24337. Производитель — ПГ «Метран», г. Челябинск.

Датчики-реле уровня жидкости поплавковые ДРУ-1ПМ Датчики-реле уровня ДРУ-1ПМ предназначены для контроля верхнего или нижнего уровня масел, дизельного топлива и других жидкостей (рис. 2.135), неагрессивных по отношению к нержавеющей стали 08Х18Н10Т и сплаву 36НХТЮ. Принцип действия основан на изменении положения поплавка под воздействием выталкивающей силы контролируемой среды. Поплавок при своем перемещении рычагом воздействует на микропереключатель, включенный в электрические цепи сигнальных и пусковых устройств. Нагрузка на контакты переключающего устройства до 2 А при 250 В. Вязкость контролируемой среды не более 2000 сСт, плотность 800—1200 кг/м3. Дифференциал срабатывания не более 25 мм. Рабочее давление от 0,054 до 0,2 МПа. Погрешность срабатывания не более ±12,5 мм. Температура окружающей среды от минус 50 до 60°С. Температура контролируемой среды от минус 50 до 110°С. Масса не более 1,4 кг. Производитель - фирма Metra Sumperk s.r.o., Чехия.

Датчик-реле уровня ДРУ-1ПМ

Рис. 2.135. Датчик-реле уровня ДРУ-1ПМ

Высокоточное измерение уровня жидкости

по магнитострикционному принципу

Магнитострикция была обнаружена только в ферромагнитных материалах, таких как железо, никель, кобальт, и сплавах. Основой принципа магнитострикции являются магнитомеханические свойства этих материалов. То есть если ферромагнетик находится в области магнитного поля, то оно вызывает микроскопическую деформацию его молекулярной структуры, что приводит к изменению физических размеров ферромагнетика. Такое поведение объясняется существованием бесчисленного количества маленьких элементарных магнитов, из которых состоит ферромагнитный материал. Магни- тострикционный эффект обусловливается совокупностью магнитных и механических свойств ферромагнитных материалов. В промышленных измерительных системах используется магнитострикционный эффект, который называется эффектом Видемана. Он описывает механическую деформацию (скручивание) длинного, тонкого ферромагнитного стержня, который находится под воздействием двух магнитных полей: внешнего и внутреннего, создаваемого проводником, по которому протекает электрический ток. В датчиках линейных перемещений внешнее магнитное поле создается позиционным магнитом, которое при пересечении с концентрическим магнитным полем, создаваемым электрическим током, вызывает механическую деформацию в небольшой области измерительного элемента в форме стержня (рис. 2.136). Также в датчиках используется так называемый магнитоупругий эффект (или эффект Виллари). Он связан с измене-

ЗБ. Механическая деформация ферромагнитного стержня

Рис. 2.1 ЗБ. Механическая деформация ферромагнитного стержня

нием магнитных свойств ферромагнетика, например намагниченности ферромагнитного бруска, которое вызывается продольной деформацией. Основой принципа действия сенсора (рис. 2.137) является магнитострикционный эффект. Поплавок движется по скользящей трубке и передает уровень жидкости на сенсор. В поплавке находится магнит, в скользящей трубке натянут провод / из магни- тострикционного материала. Вокруг провода находится магнитное поле 3. При помощи короткого импульса тока создается кратковременное магнитное поле по всей длине провода. Магнитное поле провода 4 соприкасается с приводом. В головке датчика 2 на конце провода эта механическая волна преобразуется с помощью пьезокерамического преобразователя в электрический сигнал. Момент выхода механической волны 5 и тем самым положение поплавка определяются измерением времени пробега. Простой принцип действия дает возможность применять их в различных областях. Непрерывное измерение высоты, уровня не зависит от физических и химических свойств среды, таких как образование пены и пузырей, токопрово- димость, давление и температура в указанных пределах. Возможна передача сигналов на большие расстояния. Совместное измерение общего уровня и уровня раздела фаз плотности 50 кг/м3.

Диапазоны применения: температура от минус 200 до 200°С’ давление от вакуума до 100 бар (100 кгс/см2), плотность >400 кг/м3. Ис-

КСР - датчик

Рис. 2.137. КСР - датчик:

1 - провод, 2 - блок измерения, 3 - магнитное поле, 4 - магнит, 5 - волна импульса соприкосновения

пользование коррозионностойких материалов дает возможность использования их в любой отрасли промышленности: химической, нефтехимической, газовой, фармацевтической, кораблестроительной, в водоочистительных установках и в пищевой промышленности. Имеют взрывозащищенное исполнение.

Электрическое присоединение: корпус датчика из нержавеющей стали W 1.4301; вид защиты IP68. Монтажное присоединение: патрубок, винтовое присоединение по DIN 11851 или другие стерильные соединения, фланец. Диаметр скользящей трубы 17,2 мм (нержавеющая сталь 1.4435 или 1.4539, поверхность шлифованная и полированная). Поплавок V80/88R4/3A/35 (нержавеющая сталь 1.4435, поверхность шлифованная и полированная). Предельная плотность 85%: 715 кг/м3. Номинальная плотность 50%: 1220 кг/м3. Номинальное давление 10 бар (10 кгс/см2). Температурный диапазон: температура среды от минус 45 до 125°С (стандартное исполнение); от минус 200 до 200°С (исполнение для высоких и низких температур среды); температура корпуса датчика от минус 40 до 85°С. Присоединение 2-проводное, электропитание 10-30 В, выходной сигнал: 4—20 мА; вид взрывозащиты Еех ib ПС; погрешность измерения < ±0,5 мм; точность < 0,1 мм; погрешность аналогового блока ±0,1%. Каталог фирмы RSR KUEBLER Niveau-Messtechnik AG «КСР - Магнитострик- ционные датчики уровня (высокоточные)». Германия.

* * *

Для предотвращения взрывов на объектах химической промышленности не применяются приборы, принцип работы которых основан на получении электрического сигнала, например электрические уровнемеры (емкостные и омические), и достаточно дорогой и опасный радиоактивный метод.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >