I många industrier används flytande material och bulkmaterial som tekniska medier. I lägena för in-line produktion av produkter, och speciellt med automatiska kontroller, krävs konstant övervakning av parametrarna för arbetsmaterial. Det vanligaste sättet för sådan styrning är nivåmätning, under vilken fyllnadsgraden av en eller annan kapacitiv utrustning övervakas.
Implementering av teknik
I detta fall förstås nivån som höjden för att fylla den tekniska installationen (tank, behållare, tank, kolv) med arbetsmediet. Kunskap om detta värde är i sig nödvändigt för styrning och kontroll av produktionsprocessen. I synnerhet är sådana mätningar en nödvändig operation inom kemi-, oljeraffinerings- och livsmedelsindustrin. Genom att känna till tankens fyllnadsnivå för uppsamling av renad olja, till exempel, kan operatören ställa in de optimala parametrarna för driften av pumppumpenstationer. Och återigen arbetar många industrier med automatisering, så utdata kan bearbetas av kontrollanter, som, även utan deltagande av en operatör, ger kommandon till de verkställande enheterna, med hänsyn till den mottagna informationen om fyllningsnivån för den kontrollerade apparaten. Beroende på den specifika tekniska driften och redovisningskraven kan olika enheter för nivåmätning ändras - det finns till exempel metoder med ett brett mätområde från 0,5 till 20 m, samt specialiserade laboratoriekontrollsystem som tar hänsyn till ett sm alt intervall från 0 till 500 mm. Direkt mätning utförs av fysikaliska, elektromagnetiska och ultraljudsapparater, av vilka några också registrerar mediets egenskaper - kemisk sammansättning, tryck, temperatur, etc.
Visuella kontroller
Det enklaste sättet att lösa problemet, där det räcker med att använda ett standard mätverktyg. Rouletter, linjaler, synglas och andra enheter används, som i princip kan användas under de givna förhållandena i en specifik produktionsmiljö. Det mest tekniska sättet att mäta nivån av denna typ är en fjärr- eller bypass-indikator. Den installeras på sidan av tanken med hjälp av gängade, flänsade eller svetsade anslutningar. Indikationsprocessen tillhandahålls av ett genomskinligt rör som fylls upp när vätskenivån i måltanken stiger. Mer moderna bypass använder cylindriska flottörer med magnetindikationssystem. Men även en sådan design anses vara föråldrad på grund av betydande begränsningar i kommunikationsmöjligheterna för gränssnitt med styrelektronik och automationsutrustning.
Flytmätningsmetod
Också ett av de enklaste traditionella sätten att kontrollera fyllningsnivån för flytande media. Den är baserad på att fixera flottörens position på själva ytan av den servade vätskan. Kontrollen utförs enligt olika principer - mekanisk, magnetisk och magnetostriktiv. Under förflyttningen ändras karaktären av kopplingen mellan flottören och elementet som styr den, till exempel en styvt fixerad spak. Fästvinkeln ändras när flottören stiger, vilket fixeras av mätsystemet. Vanligtvis sker denna typ av nivåmätning i processen att omvandla samma vinkel till en elektrisk signal. Oftast pratar vi inte ens om att ta hänsyn till specifika indikationer, utan om att registrera det ögonblick som ett specifikt värde uppnås. Med andra ord, när flottören når den inställda höjdnivån, aktiveras nivåomkopplaren. I de enklaste kretsarna sluter kontakter, vilket leder till vissa tekniska åtgärder - till exempel stoppar funktionen hos en vätskepump.
Hydrostatiska mätningar av vätskor
Nyckelmätfaktorn i detta nivåmätsystem är hydrostatiskt tryck. Det vill säga en tryckmätare med lämpliga egenskaper och en nedsänkbar trycksensor används. Dessutom är en viktig förutsättning för kontrollseparation av sensorn från arbetsmediet med ett speciellt membran å ena sidan, och å andra sidan måste atmosfärstryck tillföras genom kapillärtillförseln från fyllmedlet. I processen att mäta med denna typ av nivå kontrolleras övertrycket, vars indikator påverkar egenskaperna för genereringen av en enhetlig signal. Dessutom är en elektrisk anordning med en omvandlare ansluten till tryckmätaren, som ansvarar för att meddela om vissa förändringar som har inträffat i den kontrollerade miljön. Som ett alternativ till denna metod för att mäta hydrostatiskt tryck är det möjligt att styra trycket på en gas som pumpas in i en analog av ett kapillärrör från sidan av vätskan som fyller tanken. Denna modell av den hydrostatiska tryckmätaren kallas piezometrisk.
Radarnivåmätare
I vissa industrier används ett universellt tillvägagångssätt för att mäta höjdnivåerna för fyllning med processmedia. För att arbeta med vätskor, gaser och bulkmaterial är radarutrustning optim alt lämpad, vars funktion är baserad på analys av frekvensmodulerade svängningar. Tiden för utbredning och återgång av odämpade svängningar från speciella antenner till den betjänade miljön mäts. Vågbanden kan variera från ett till tiotals GHz. Själva sändnings-mottagarantennerna kan ha olika anordningar och strålningsegenskaper. För att mäta vätskenivån i kemisk industri används till exempel stavantenner.med ett höjdmätområde på upp till 20 m. För media, vars styrning har ökade krav på noggrannhet, används paraboliska och plana enheter. Vanligtvis är dessa områden inom teknisk redovisning, där det är viktigt att fixa mått upp till 1 mm.
Användning av radioisotoptekniker
Den här typen av nivåmätares huvudsakliga specialisering är kontroll av bulkmaterial och flytande media i slutna tankar. Funktionsprincipen för radioisotopapparaten är baserad på absorptionen av gammastrålar som passerar genom skiktet av målmediet. Tekniskt sett är mätprocessen organiserad med hjälp av en strålkälla och en mottagare. De två enheterna är upphängda eller monterade på en bärande struktur och styrs av en reversibel elmotor som ändrar sin position i höjd beroende på aktuell fyllnadsnivå. Om systemet för att mäta nivån på arbetsmediet är över dess yta, kommer strålningen från den mottagande signalen att vara stark, eftersom det inte finns något hinder i dess väg. Därför får elmotorn från styrenheten en signal att sänka utrustningen. Positionen för mätfixturen kommer att styra signalen i tanken genom att kontinuerligt mata och bearbeta vågformerna.
Ultraljudskontrollmetoder
Funktionsprincipen i detta fall liknar i många avseenden radiofrekvensstyrning, där en radiosignal sänds ut och fyllnadsgraden av produktionsområdet bestäms av egenskaperna hos dess reflektion från det uppmätta medietbehållare. Ultraljudsmetoden använder dock speciella akustiska instrument för att mäta fyllnadsnivån. Det vill säga ljudvågor sprider sig, och utrustningens funktion liknar principerna för placering. Indikatorerna är fixerade i enlighet med tiden för passage av avståndsfluktuationerna från sändaren till mediaseparationslinjen och tillbaka till den mottagande enheten. Placeringen av gränssnittet bestäms från sidorna av luften (gasen) och målarbetsmedia. Så här fungerar kombinerade högprecisionsenheter, men i gruppen av ultraljudsnivåmätare finns det enheter som målmedvetet kan styra endast gas-luft (ofylld) eller bara arbetsmiljön.
Mikrovågsmetoder
En av de mest populära beröringsfria mätteknikerna som kombinerar teknikerna och principerna för elektromagnetisk radarkontroll. Den mest lovande tekniken i denna klass kan kallas riktad elektromagnetisk mätning, där signalreflektionskoefficienten bestäms på basis av mikrovågspulser som kan penetrera till botten av tanken och kringgå olika typer av oönskade föroreningar och slampartiklar. Den returnerade signalen, eller en del av den, mäts för fullständighet och hastighetsegenskaper. Med hänsyn till tiden för dess passage bestäms graden av fyllighet. Mikrovågsmetoder för att mäta nivån på arbetsmedier används i stor utsträckning i tekniska uppgifter för att kontrollera fyllningen av granulära och pulvermaterial. I sådana industrier används sondermed en enkel upphängning på kablar, medan i förhållande till vätskor används dubbla och stångstödstrukturer. Generellt sett motiverar optimeringen av verktyg när man arbetar med fasta ämnen av skäl av fysiska och mekaniska egenskaper som är förknippade med tekniska begränsningar i organisationen av mätprocesser.
Slutsats
Under de senaste åren har tekniker för utveckling av nivåmätare för övervakning av processmedia gått igenom flera fundament alt viktiga utvecklingsstadier som har förändrat principerna för sådana mätningar. Bland de viktigaste av dessa är övergången till beröringsfria mätmetoder och utökad kapacitet vid arbete med aggressiva vätskor. Idag kan samma beröringsfria RF eller elektromagnetiska metod ge exakt kontroll av råolja, syra, smält svavel och flytande ammoniak.
