U mnogim industrijama, tečni i rasuti materijali se koriste kao tehnološki mediji. U režimima in-line proizvodnje proizvoda, a posebno kod automatskih kontrola, potrebno je stalno praćenje parametara radnih materijala. Najčešći način takve kontrole je mjerenje nivoa, tokom kojeg se prati stepen napunjenosti jedne ili druge kapacitivne opreme.
Implementacija tehnologije
U ovom slučaju, nivo se podrazumeva kao visina punjenja tehnološke instalacije (rezervoar, rezervoar, rezervoar, klip) radnim medijem. Samo po sebi, poznavanje ove vrijednosti je neophodno za upravljanje i kontrolu proizvodnog procesa. Posebno su takva mjerenja neophodna operacija u hemijskoj, naftnoj i prehrambenoj industriji. Poznavajući nivo punjenja rezervoara za sakupljanje pročišćenog ulja, na primjer, operater može postaviti optimalne parametre za rad pumpe za pumpanjestanice. I opet, mnoge industrije rade na automatizaciji, tako da izlazne podatke mogu obraditi kontrolori, koji čak i bez sudjelovanja operatera daju komande izvršnim jedinicama, uzimajući u obzir primljene informacije o nivou punjenja kontroliranog aparata.. Ovisno o specifičnoj tehnološkoj operaciji i računovodstvenim zahtjevima, različite jedinice mjerenja nivoa mogu se mijenjati - na primjer, postoje metode sa širokim rasponom mjerenja od 0,5 do 20 m, kao i specijalizirane laboratorijske kontrolne sheme koje uzimaju u obzir uski raspon od 0 do 500 mm. Direktno mjerenje se vrši fizičkim, elektromagnetnim i ultrazvučnim uređajima, od kojih neki snimaju i svojstva medija - hemijski sastav, pritisak, temperatura, itd.
Vizuelne kontrole
Najjednostavniji način rješavanja problema, u kojem je dovoljno koristiti standardni mjerni alat. Koriste se ruleti, lenjiri, naočari i drugi uređaji, koji se u principu mogu koristiti u datim uslovima specifičnog proizvodnog okruženja. Najtehnološko sredstvo za mjerenje nivoa ovog tipa je daljinski ili obilazni indikator. Ugrađuje se sa strane rezervoara navojnim, prirubničkim ili zavarenim spojevima. Proces indikacije osigurava prozirna cijev koja se puni kako nivo tečnosti u ciljnom rezervoaru raste. Moderniji premosnici koriste cilindrične plovke sa magnetimasistem indikacije. Ali čak se i takav dizajn smatra zastarjelim zbog značajnih ograničenja u komunikacijskim mogućnostima sučelja s upravljačkom elektronikom i opremom za automatizaciju.
Metoda mjerenja float
Također jedan od najjednostavnijih tradicionalnih načina za kontrolu nivoa punjenja tečnog medija. Zasnovan je na fiksiranju položaja plovka na samoj površini servisirane tekućine. Kontrola se vrši po različitim principima - mehaničkim, magnetskim i magnetostriktivnim. U procesu kretanja mijenja se priroda veze između plovka i elementa koji ga kontrolira, na primjer, kruto fiksirana poluga. Ugao pričvršćivanja se mijenja kada se plovak podigne, što je fiksirano mjernim sistemom. Obično se ova vrsta mjerenja nivoa javlja u procesu pretvaranja istog ugla u električni signal. Najčešće se ne radi ni o uzimanju u obzir specifičnih indikacija, već o registraciji trenutka kada se postigne određena vrijednost. Drugim riječima, kada plovak dosegne postavljeni nivo visine, aktivira se prekidač nivoa. U najjednostavnijim krugovima kontakti se zatvaraju, što dovodi do određenih tehnoloških radnji - na primjer, funkcija pumpe za tekućinu prestaje.
Hidrostatička mjerenja fluida
Ključni faktor mjerenja u ovom mjernom sistemu je hidrostatički pritisak. Odnosno, koristi se manometar s odgovarajućim karakteristikama i potopljeni senzor tlaka. Štaviše, važan uslov za kontrolu jeodvajanje senzora od radnog medija posebnom membranom s jedne strane, as druge strane, atmosferski pritisak se mora dovoditi kroz kapilarni dovod iz punila. U procesu mjerenja ovom vrstom nivoa kontrolira se višak tlaka, čiji indikator utječe na karakteristike generiranja objedinjenog signala. Također, na manometar je priključen električni uređaj sa pretvaračem koji je zadužen za obavještavanje o određenim promjenama koje su se dogodile u kontrolisanom okruženju. Kao alternativa ovoj metodi mjerenja hidrostatskog tlaka, moguće je kontrolirati tlak plina koji se upumpava u analognu kapilarnu cijev sa strane tečnosti koja puni rezervoar. Ovaj model hidrostatskog manometra naziva se piezometrijski.
Radarski mjerači nivoa
U nekim industrijama koristi se univerzalni pristup za mjerenje visine nivoa punjenja procesnim medijima. Za rad s tekućinama, plinovima i rasutim materijalima optimalno je prikladna radarska oprema čiji se rad temelji na analizi frekvencijsko moduliranih oscilacija. Mjeri se vrijeme širenja i povratka neprigušenih oscilacija sa specijalnih antena u servisirano okruženje. Opsezi talasa mogu varirati od jednog do desetina GHz. Same antene za odašiljanje-prijem mogu imati različite karakteristike uređaja i zračenja. Za mjerenje nivoa tečnosti u hemijskoj industriji, na primjer, koriste se šipke antene.sa opsegom mjerenja visine do 20 m. Za medije čije upravljanje ima povećane zahtjeve u pogledu tačnosti, koriste se parabolični i planarni uređaji. Obično su to oblasti tehničkog računovodstva, gdje je važno popraviti mjere do 1 mm.
Upotreba radioizotopskih tehnika
Glavna specijalizacija ove vrste mjerača nivoa je kontrola rasutih materijala i tekućih medija u zatvorenim rezervoarima. Princip rada radioizotopnog aparata zasniva se na apsorpciji gama zraka koje prolaze kroz sloj ciljnog medija. Tehnički, proces mjerenja je organiziran korištenjem izvora zračenja i prijemnika. Dva uređaja su okačena ili montirana na noseću konstrukciju i upravljana su reverzibilnim elektromotorom koji mijenja njihov položaj u visini ovisno o trenutnom nivou punjenja. Ako je sistem za mjerenje nivoa radnog medija iznad njegove površine, tada će zračenje prijemnog signala biti jako, jer na njegovom putu nema prepreka. Stoga se elektromotoru iz kontrolera daje signal za spuštanje opreme. Položaj mjernog uređaja će kontrolisati signal u rezervoaru kontinuiranim unosom i obradom talasnih oblika.
Metode ultrazvučne kontrole
Princip rada u ovom slučaju je u mnogo čemu sličan radio-frekvencijskoj kontroli, u kojoj se emituje radio signal, a stepen ispunjenosti proizvodnog prostora fiksiran je karakteristikama njegove refleksije od mjerenog medijakontejneri. Međutim, ultrazvučna metoda koristi posebne akustične instrumente za mjerenje nivoa punjenja. Odnosno, zvučni valovi se šire, a funkcioniranje opreme je slično principima lokacije. Indikatori su fiksirani prema vremenu prolaska fluktuacija udaljenosti od emitera do linije za razdvajanje medija i nazad do prijemnog uređaja. Lokacija sučelja se određuje sa strane zraka (gasa) i ciljnog radnog medija. Ovako funkcionišu kombinovani uređaji visoke preciznosti, ali u grupi ultrazvučnih merača nivoa postoje uređaji koji mogu namenski da kontrolišu samo gas-vazduh (nenapunjen) ili samo radno okruženje.
Mikrotalasne metode
Jedna od najpopularnijih beskontaktnih mjernih tehnologija koja kombinuje tehnike i principe radarske elektromagnetne kontrole. Najperspektivnija tehnika ove klase može se nazvati usmjerenim elektromagnetnim mjerenjem, u kojem se koeficijent refleksije signala određuje na osnovu mikrovalnih impulsa koji mogu prodrijeti do dna spremnika, zaobilazeći različite vrste neželjenih nečistoća i čestica mulja. Vraćeni signal, ili njegov dio, mjeri se za kompletnost i karakteristike brzine. Uzimajući u obzir vrijeme njegovog prolaska, određuje se stepen punoće. Mikrovalne metode za mjerenje nivoa radnih medija imaju široku primjenu u tehnološkim zadacima kontrole punjenja zrnastih i praškastih materijala. U takvim industrijama koriste se sondesa jednostrukim ovjesom na kablovima, dok se u odnosu na tekućine koriste dvostruke i šipke noseće konstrukcije. Općenito, optimizacija alata pri radu s čvrstim tvarima opravdava se razlozima fizičkih i mehaničkih svojstava koja su povezana sa tehničkim ograničenjima u organizaciji mjernih procesa.
Zaključak
Posljednjih godina, tehnologije za razvoj mjerača nivoa za praćenje procesnih medija prošle su kroz nekoliko fundamentalno važnih faza razvoja koje su promijenile principe takvih mjerenja. Među najvažnijim od njih su prelazak na beskontaktne metode mjerenja i proširenje mogućnosti pri radu s agresivnim tekućinama. Danas, ista beskontaktna RF ili elektromagnetna metoda može pružiti preciznu kontrolu sirove nafte, kiseline, rastopljenog sumpora i tekućeg amonijaka.
