В много индустрии течните и насипните материали се използват като технологична среда. В режимите на поточно производство на продукти и особено при автоматично управление е необходимо постоянно наблюдение на параметрите на работните материали. Най-разпространеното средство за такъв контрол е измерването на нивото, по време на което се следи степента на запълване на едно или друго капацитивно оборудване.
Внедряване на технология
В този случай под нивото се разбира височината на запълване на технологичната инсталация (резервоар, резервоар, резервоар, бутало) с работната среда. Само по себе си познаването на тази стойност е необходимо за управлението и контрола на производствения процес. По-специално, такива измервания са необходима операция в химическата, нефтопреработващата и хранително-вкусовата промишленост. Знаейки нивото на пълнене на резервоара за събиране на пречистено масло, например, операторът може да зададе оптималните параметри за работа на помпената помпастанции. И отново, много индустрии работят на автоматизация, така че изходните данни могат да се обработват от контролери, които дори без участието на оператор дават команди на изпълнителните звена, като вземат предвид получената информация за нивото на запълване на контролирания апарат. В зависимост от конкретната технологична операция и изискванията за счетоводство могат да се променят различни единици за измерване на нивото - например има методи с широк обхват на измерване от 0,5 до 20 m, както и специализирани лабораторни схеми за контрол, които отчитат тесен диапазон от 0 до 500 мм. Директното измерване се извършва с физически, електромагнитни и ултразвукови устройства, някои от които записват и свойствата на средата - химичен състав, налягане, температура и др.
Визуални контроли
Най-простият начин за решаване на проблема, при който е достатъчно да използвате стандартен измервателен инструмент. Използват се рулетки, линийки, стъкла за наблюдение и други приспособления, които по принцип могат да се използват в дадените условия на конкретна производствена среда. Най-технологичното средство за измерване на нивото от този тип е дистанционен или байпасен индикатор. Монтира се отстрани на резервоара посредством резбови, фланцови или заварени връзки. Процесът на индикация се осигурява от прозрачна тръба, която се пълни с повишаване на нивото на течността в целевия резервоар. По-модерните байпаси използват цилиндрични плувки с магнитнисистема за индикация. Но дори такъв дизайн се счита за остарял поради значителни ограничения в комуникационните възможности за взаимодействие с управляваща електроника и оборудване за автоматизация.
Метод за измерване с плувка
Също един от най-простите традиционни начини за контрол на нивото на пълнене на течна среда. Основава се на фиксиране на позицията на поплавъка върху самата повърхност на обслужваната течност. Контролът се осъществява по различни принципи – механичен, магнитен и магнитострикционен. В процеса на движение се променя естеството на връзката между поплавъка и управляващия го елемент, например твърдо фиксиран лост. Ъгълът на закрепване се променя, когато поплавъкът се издигне, което се фиксира от измервателната система. Обикновено този тип измерване на нивото се извършва в процеса на преобразуване на същия ъгъл в електрически сигнал. Най-често дори не говорим за отчитане на конкретни индикации, а за регистриране на момента на достигане на конкретна стойност. С други думи, когато поплавъкът достигне зададеното ниво на височина, превключвателят за ниво се активира. В най-простите вериги контактите се затварят, което води до определени технологични действия - например функцията на течна помпа спира.
Хидростатични измервания на течности
Основният фактор за измерване в тази нивомерна система е хидростатичното налягане. Тоест се използват манометър с подходящи характеристики и потопяем сензор за налягане. Освен това важно условие за контрол еотделяне на сензора от работната среда чрез специална мембрана от една страна, а от друга страна, атмосферното налягане трябва да се подава през капилярното захранване от пълнителя. В процеса на измерване с този тип ниво се контролира свръхналягането, чийто индикатор влияе върху характеристиките на генериране на унифициран сигнал. Също така към манометъра е свързано електрическо устройство с преобразувател, което е отговорно за уведомяването за определени промени, настъпили в контролираната среда. Като алтернатива на този метод за измерване на хидростатично налягане е възможно да се контролира налягането на газ, който се изпомпва в аналог на капилярна тръба от страната на течността, пълнеща резервоара. Този модел на хидростатичния манометър се нарича пиезометричен.
Радарни нивомери
В някои индустрии се използва универсален подход за измерване на нивата на височина на пълнене с технологична среда. За работа с течности, газове и насипни материали е оптимално подходящо радарното оборудване, чиято работа се основава на анализа на честотно модулирани трептения. Измерва се времето на разпространение и връщане на незатихващи трептения от специални антени към обслужваната среда. Обхватите на вълните могат да варират от един до десетки GHz. Самите предавателно-приемни антени може да имат различно устройство и характеристики на излъчване. За измерване на нивото на течности в химическата промишленост, например, се използват прътови антени.с обхват на измерване на височина до 20 м. За медии, чието управление има повишени изисквания по отношение на точността, се използват параболични и планарни устройства. Обикновено това са области на техническото счетоводство, където е важно да се фиксират измервания до 1 мм.
Използване на радиоизотопни техники
Основната специализация на този тип нивомери е контролът на насипни материали и течни среди в затворени резервоари. Принципът на действие на радиоизотопния апарат се основава на поглъщането на гама лъчи, които преминават през слоя на целевата среда. Технически процесът на измерване е организиран с помощта на източник на излъчване и приемник. Двете устройства са окачени или монтирани върху носеща конструкция и се управляват от реверсивен електродвигател, който променя позицията си във височина в зависимост от текущото ниво на пълнене. Ако системата за измерване на нивото на работната среда е над нейната повърхност, тогава излъчването от приемания сигнал ще бъде силно, тъй като няма препятствие по пътя му. Следователно на електрическия мотор от контролера се дава сигнал за спускане на оборудването. Позицията на измервателното устройство ще контролира сигнала в резервоара чрез непрекъснато подаване и обработка на вълновите форми.
Ултразвукови методи за управление
Принципът на действие в този случай в много отношения е подобен на радиочестотния контрол, при който се излъчва радиосигнал и степента на запълване на производствената площ се определя от характеристиките на неговото отражение от измерваната средаконтейнери. Въпреки това, ултразвуковият метод използва специални акустични инструменти за измерване на нивото на пълнене. Тоест звуковите вълни се разпространяват и функционирането на оборудването е подобно на принципите на местоположението. Индикаторите се фиксират според времето на преминаване на колебанията на разстоянието от излъчвателя до линията за разделяне на медиите и обратно към приемащото устройство. Местоположението на интерфейса се определя от страните на въздуха (газ) и целевата работна среда. Така работят комбинираните високоточни устройства, но в групата на ултразвуковите нивомери има устройства, които могат целенасочено да контролират само газ-въздух (ненапълнен) или само работната среда.
Микровълнови методи
Една от най-популярните безконтактни измервателни технологии, която съчетава техниките и принципите на радарното електромагнитно управление. Най-обещаващата техника от този клас може да се нарече насочено електромагнитно измерване, при което коефициентът на отражение на сигнала се определя на базата на микровълнови импулси, които могат да проникнат до дъното на резервоара, заобикаляйки различни видове нежелани примеси и частици утайка. Върнатият сигнал или част от него се измерва за пълнота и характеристики на скоростта. Като се вземе предвид времето на преминаването му, се определя степента на пълнота. Микровълновите методи за измерване на нивото на работните среди се използват широко в технологичните задачи за контрол на пълненето на гранулирани и прахообразни материали. В такива индустрии се използват сондис единично окачване на кабели, докато по отношение на течности се използват двойни и прътови опорни конструкции. Като цяло оптимизирането на инструментите при работа с твърди тела се оправдава поради физични и механични свойства, които са свързани с технически ограничения в организацията на измервателните процеси.
Заключение
През последните години технологиите за разработване на нивомери за мониторинг на технологични среди преминаха през няколко фундаментално важни етапа на развитие, които промениха принципите на такива измервания. Сред най-важните от тях са преминаването към безконтактни методи за измерване и разширяването на възможностите при работа с агресивни течности. Днес същият безконтактен RF или електромагнитен метод може да осигури точен контрол на суров нефт, киселина, разтопена сяра и течен амоняк.
