Controlul nivelului în sistemele de automatizare industrială

Multe sisteme de automatizare necesită măsurarea nivelului. Și există multe industrii în care este necesară măsurarea nivelului. Astăzi există mulți senzori de nivel care vă permit să măsurați multe cantități fizice legate de cantitatea din rezervor dintr-un anumit material.

Senzorii de primul nivel au funcționat doar cu lichide, dar acum, datorită progreselor, există senzori pentru materiale vrac. Contoarele de nivel și comutatoarele de nivel vă permit să monitorizați continuu nivelul și să controlați dacă materialul atinge nivelul specificat. În acest articol ne vom concentra asupra tipurilor de contoare de nivel moderne.

Astăzi, senzorii de nivel pot funcționa atât cu lichide, cât și cu materiale în vrac și chiar cu gaze, iar materialul poate fi amplasat atât în ​​container, cât și în conductă. Senzorii sunt împărțiți în contact și fără contact și, în funcție de metoda de instalare, pot fi proiectați pentru instalare fie în corpul unei conducte sau container cu materialul măsurat, fie deasupra materialului măsurat.

Senzorii de primul nivel au funcționat pe principiul simplu al unui plutitor și au folosit o metodă de închidere a contactelor cu materialul. Acum, senzorii au suferit îmbunătățiri, conțin circuite în design care oferă o serie de funcții suplimentare, precum măsurarea volumului, debitul, semnalizarea când se atinge limita etc. Rezultatele măsurătorilor pot fi procesate și stocate.

Indiferent dacă industria manipulează materiale lichide, vâscoase, gazoase, cu curgere liberă, lipicioase, păstoase, există întotdeauna senzorul de nivel potrivit pentru mediul potrivit. Apă, soluție, alcali, acid, ulei, ulei, combustibili și lubrifianți, granule de plastic — domeniul de aplicare este foarte larg, iar senzorii bazați pe diferite principii fizice vă permit să alegeți cel potrivit pentru condiții specifice și pentru aproape orice sarcină.

Hardware-ul senzorului este format din două părți: senzorul în sine și instrumentul de vizualizare a datelor. Senzori de contact și fără contact, schimbare constantă și urmărire a granițelor — gama de capabilități ale senzorilor astăzi este destul de bogată.

Tipul de senzor pe care îl alegeți este determinat de specificul procesului industrial și de mediul în care va funcționa senzorul. Cu instrumente de vizualizare, procesul de măsurare poate genera grafice pentru a analiza informațiile la nivel de produs, facilitând foarte mult automatizarea.

Contoarele de nivel sunt utilizate pentru monitorizarea continuă a nivelului de materiale în vrac sau lichide din rezervoare naturale și artificiale. Ei măsoară nivelul cu o rezoluție de la câteva milisecunde până la zeci de secunde.

Acestea sunt utilizate pentru monitorizarea nivelului de soluții apoase, acizi, baze, alcooli etc., precum și materiale în vrac.Sunt de contact și fără contact, iar conform principiilor fizice sunt complet diverse. Să ne uităm la fiecare tip mai detaliat.

Indicatoare de nivel radar cu microunde

Sunt folosite pentru monitorizarea continuă a nivelului, sunt universale. Lucrarea folosește fenomenul de reflexie a unei unde electromagnetice de la interfața dintre două medii. Frecvența undelor este de la 6 la 95 GHz și cu cât este mai mare, cu atât este mai mică constanta dielectrică materialul măsurat, de exemplu pentru produsele petroliere, frecvența undelor ar trebui să fie maximă. Dar constanta dielectrică nu trebuie să fie mai mare de 1,6.

Deoarece senzorul funcționează ca un radar, nu se teme de interferență, iar frecvența ridicată a undelor minimizează influența parazitară a presiunii și temperaturii din vas. Senzorii radar cu frecvențe de operare atât de mari sunt imuni la praf, vapori și spumă.

În funcție de tipul și dimensiunea antenei senzorului, precizia dispozitivului poate varia. Cu cât antena este mai mare și mai largă, cu atât semnalul va fi mai puternic și mai precis, cu cât intervalul este mai mare, cu atât rezoluția este mai bună. Precizia senzorilor radar cu microunde este de 1 mm, aceștia pot funcționa la temperaturi de până la +250 ºС și pot măsura nivelul până la 50 m.

Contoarele de nivel radar sunt utilizate în multe industrii în care se manipulează materiale în vrac: în construcții, prelucrarea lemnului, în industria chimică, în industria alimentară, în producția de materiale plastice, sticlă și ceramică. Sunt aplicabile și pentru măsurarea nivelului de lichide.

Instrumente de măsurare acustică

Se folosesc unde acustice care, atunci când sunt reflectate de substanța observată, sunt recepționate și procesate.Software-ul filtrează semnalul dorit prin detectarea ecourilor false.

Semnalul este transmis cu un impuls puternic, astfel încât pierderile și atenuarea sunt minime. În funcție de temperatură, semnalul este compensat, iar precizia rămâne ridicată, în limita unui sfert de procent. Senzorul este montat vertical sau în unghi. Nivelul de schimbare poate fi de până la 60 de metri. Temperatura de funcționare până la +150 ºC. Rezistent la explozie.

Manometrele acustice sunt utilizate în multe industrii, de la sistemele de automatizare a încărcării cu macarale și sistemele de monitorizare a nivelului apelor uzate în fose septice, până la fabricarea ciocolatei.

Contoare de nivel cu ultrasunete

Sunt recepționate vibrațiile ultrasonice reflectate de interfața dintre cele două medii și se măsoară intervalul de timp dintre momentul în care semnalul este trimis și recepționat. Discretitatea este de câteva secunde, aceasta se datorează vitezei finite a sunetului în aer. Nivelul maxim de măsurare ajunge la 25 de metri.

Software-ul vă permite să preconfigurați senzorul pentru a se opri în perioada în care un mecanism trece pe sub el, de exemplu o lamă de agitare. Este posibil să controlați senzorul de la un computer. Instalat vertical deasupra materialului sau în unghi. Precizie într-un sfert de procent. Temperatura de funcționare până la +90 ºC. Rezistent la explozie.

Contoarele de nivel cu ultrasunete sunt folosite pentru a monitoriza nivelul materialelor în vrac în multe domenii, de la fabricile de ciment până la industria chimică și alimentară.

Indicatoare de nivel hidrostatice

Măsurați presiunea lichidului în partea de jos a recipientului. Deformarea elementului sensibil este transformată într-un semnal electric. La măsurarea presiunii diferențiale, este necesară o conexiune la atmosferă.Potrivit pentru lucrul cu apa si alte lichide neagresive, pentru paste, etc. Poate functiona atat in incaperi deschise cat si inchise, in piscine, fantani etc.

Cantitatea de presiune depinde de densitatea lichidului și de volumul acestuia în rezervor, de înălțimea coloanei de lichid. Indicatorul de nivel poate fi submersibil sau obișnuit - fie un tub capilar este îndepărtat pentru contactul cu atmosfera, fie transmițătorul este tăiat direct în fundul rezervorului.

În timpul instalării, este necesar să se excludă fixarea falsă a presiunii fluxului de lichid atunci când este pompat în rezervor. Precizie într-un sfert de procent. Temperatura de funcționare până la +125 ºС.

Contoarele hidrostatice sunt utilizate pe scară largă în industria chimică în rezervoare, în locuințe și servicii comunale în puțuri, în industria alimentară sunt dotate cu recipiente cu produse lichide, în metalurgie, în industria farmaceutică, în industria petrolieră etc.

Contoare capacitive de nivel

Sonda senzorului și peretele conductor al rezervorului formează a plăci de condensator… În loc de un perete conductiv, se poate folosi o țeavă specială pentru a fi montată pe sonda sondei sau pe o a doua sondă separată cu împământare. Substanța dintre plăci servește ca dielectric al condensatorului - aer sau material al cărui nivel este monitorizat.

Evident, atunci când rezervorul este umplut, capacitatea electrică a condensatorului se va modifica treptat. Cu un rezervor gol, capacitatea electrică va avea o anumită valoare, iar în procesul de deplasare a aerului, se va modifica. Creșterea produsului în rezervor modifică capacitatea condensatorului format de senzor și rezervor.

Electronica senzorului transformă schimbarea capacității într-o schimbare a nivelului.Dacă forma rezervorului este neobișnuită, atunci se utilizează o a doua sondă, deoarece plăcile condensatorului format trebuie să fie amplasate vertical. Nivelul maxim ajunge la 30 de metri. Precizia nu este mai mică de o treime de procent. Temperatura de funcționare până la +800 ºС, în funcție de model. Timpul de întârziere este reglabil.

Senzorii capacitivi de nivel sunt utilizați în principal pentru a monitoriza nivelul lichidelor în multe zone în care este necesar să se mențină un anumit nivel al produsului: în producția de băuturi, produse chimice de uz casnic, în instalațiile de producere a apei, în agricultură etc.

Indicatoare de nivel magnetice

Există un magnet permanent pe șofer. Întrerupătoare sensibile magnetic sunt instalate în interiorul driverului. Funcționarea secvențială a comutatoarelor la umplerea sau golirea rezervorului face ca curentul să se schimbe în părți individuale.

Principiul este atât de simplu încât aceste contoare de nivel nu necesită ajustare și, prin urmare, sunt ieftine și populare. Constrângerile sunt introduse numai de densitatea lichidului. Temperatura de funcționare până la +120 ºC. Limita de schimb este de 6 metri.

Manometrul magnetic este o soluție rentabilă pentru măsurarea nivelului de lichid în multe industrii.

Contoare reflexe pentru microunde

Spre deosebire de dispozitivele de măsurare radar, aici unda se propagă nu în aer liber, ci de-a lungul sondei dispozitivului, care poate fi o frânghie sau un băț. Impulsul de undă este supus reflexiei de la interfața dintre două medii cu constante dielectrice diferite și revine înapoi, iar timpul dintre momentul transmiterii și momentul recepției este fixat de electronică și convertit într-o valoare de nivel.

Utilizarea unui ghid de undă evită efectul parazit al prafului, spumei, fierberii, precum și influența temperaturii ambientale. Constanta dielectrică a mediului măsurat nu trebuie să fie mai mică de 1,3e.

Indicatoarele de nivel cu reflectoare pot fi utilizate acolo unde radarul nu poate funcționa din cauza diagramei de radiație, de exemplu în rezervoarele înguste și înalte. Limita de masurare 30 de metri. Temperatura de funcționare până la +200 ºC. Precizie în 5 mm.

Transmițătoarele de nivel reflex cu microunde pot fi utilizate pentru a monitoriza continuu nivelul lichidelor și solidelor neconductoare și conductoare, precum și pentru a măsura masa și volumul acestora. Aplicabil în multe industrii.

Transmițătoare de nivel bypass

O coloană de măsurare este situată pe partea laterală a vasului. Lichidul umple tubul și se măsoară nivelul acestuia. Principiul comunicării navei. Un magnet plutește pe suprafața lichidului din tub, iar lângă tub plutește un senzor magnetostrictiv care transformă distanța până la magnet într-un semnal de curent.

Tubul are plăci indicatoare de diferite culori care își schimbă poziția sub influența câmpului magnetic al magnetului. Datorită faptului că lichidul nu are contact cu mediul extern, transmițătoarele bypass sunt aplicabile în industria alimentară și farmaceutică. Limitarea nivelului de măsurare la 3,5 metri. Precizie de 0,5 mm. Temperatura de funcționare până la +250 ºC.

Dispozitivele de măsurare bypass sunt aplicabile atunci când este necesar controlul vizual al nivelului lichidului: în industria energiei termice, în industria chimică, în sectorul rezidențial, în industria electrică, în industria alimentară și în industria petrolului și gazelor.

Transmițătoare de nivel magnetostrictiv

Ghidajul flexibil sau rigid conține un flotor cu magnet încorporat. Un ghid de undă este situat de-a lungul conductorului, în jurul căruia un câmp magnetic radial este excitat de impulsurile de curent prin bobină. Când acest câmp magnetic se ciocnește cu câmpul magnetic al magnetului permanent al plutitorului, ghidul de undă magnetostrictiv suferă o deformare plastică extrem de dinamică.

Ca urmare a acestei deformări, unda ultrasonică se propagă de-a lungul ghidului de undă și este fixată de un traductor electronic la un capăt. Comparația în momentul impulsului de declanșare și timpul de apariție a impulsului de deformare determină locația plutitorului. Limita nivelului de măsurare ajunge la 15 metri. Precizie de 1 mm. Temperatura de funcționare până la +200 ºC.

Manometrele magnetostrictive sunt folosite în industria chimică pentru monitorizarea nivelului de lichide spumante, în industria alimentară și în metalurgie pentru monitorizarea nivelului de alimente lichide și combustibili.

O mulțime de indicatori de nivel

O sarcină este atașată de un cablu sau bandă înfășurată pe un tambur. La instalarea senzorului pe capacul rezervorului, devine posibilă reducerea încărcăturii din rezervor. Motorul electric rotește tamburul și sarcina coboară pe cablu. Când greutatea atinge suprafața materialului de măsurat, tensiunea din frânghie este eliberată și aceasta semnalează nivelul materialului. Coarda se înfășoară din nou în jurul tamburului, ridicând încărcătura înapoi.

Electronica calculează nivelul pe baza numărului de rotații ale tamburului. Pentru detectarea substanțelor cu o densitate de 20 kg pe m3, un astfel de senzor este potrivit. Limitarea nivelului de măsurare la 40 de metri.Precizie de la 1 la 10 cm, în funcție de modificare. Intervalul de măsurare este stabilit de utilizator și poate fi de la 6 minute la 100 de ore. Temperatura de funcționare până la +250 ºC.

Contoarele multi-loturi sunt utilizate în diverse industrii pentru a controla nivelul materialelor în vrac în sistemele automate.