Вимірювання рівня безконтактним способом
- Ультразвукові і акустичні рівнеміри
Ультразвукові і акустичні рівнеміри дозволяють вимірювати рівень при відсутності контакту з контрольованим середовищем і у важкодоступних місцях. В цих рівнемірах застосовується принцип відбиття ультразвукових коливань від межі розділу двох середовищ з різним акустичним опором (різною густиною).
В ультразвукових рівнемірах використовується принцип відбивання ультразвукових коливань зі сторони рідини, а в акустичних – зі сторони газового середовища.
На рис.6.15 наведено блок-схему ультразвукового рівнеміра, що працює на принципі відбивання звуку від границі розділу двох середовищ.
Рис. 6.15. Блок-схема ультразвукового рівнеміра
Прилад складається з п’єзоелектричного перетворювача 3 (випромінювача); електронного блоку який в свою чергу складається з генератора 1, що задає частоту електричних імпульсів генератора 2, які надсилаються у вигляді механічних коливань ультразвукової частоти у контрольоване середовище з допомогою п’єзоелектричного перетворювача 3, приймального підсилювача 4, таймера 5 та вторинного вимірювального приладу 6 (наприклад автоматичного потенціометра).
Генератор 1 керує роботою генератора 2 і схемою вимірювання часу. Частота імпульсів становить 300 Гц.
Генератор 2 формує короткі імпульси для збудження п’єзоелектричного випромінювача 3. Електричний імпульс, перетворений в механічний ультразвуковий п’єзоелектричним випромінювачем, розповсюджується в рідкому середовищі, відбивається від межі розділу «рідина-повітря», повертається назад, діє через деякий проміжок часу на той же випромінювач 3 і перетворюється ним в електричний. Обидва імпульси, надісланий і відбитий, які є розділеними у часі, надходять до підсилювача 4.
|
|
|
Рівень 
рідини в резервуарі визначається за часом 
запізнення відбитого сигнала відносно надісланого.
, (6.6)
де 
- швидкість розповсюдження звуку в рідині.
Постійна напруга 
, яка є пропорційною часу запізнення відбитого сигналу (рівню), що отримується в таймері 5, подається на вторинний вимірювальний прилад 6.
Як зазначалось вище, рівнеміри, в яких локація межі розділу двох середовищ здійснюється через газ, називаються акустичними.
Перевагою акустичних рівнемірів є незалежність їх показів від фізико-хімічних властивостей і складу робочого середовища. Це дозволяє використовувати їх для вимірювання рівня неоднорідних рідин, що кристалізуються і випадають в осад.
До недоліків слід віднести вплив на покази рівнемірів температури, тиску і складу газу.
Згідно наведеного, випромінювач-приймач в акустичних рівнемірах, на відміну від ультразвукових, знаходиться в газовому середовищі над рідиною (рис. 6.16).
|
|
|
Рис. 6.16. Розміщення випромінювача-приймача акустичного рівнеміра в об’єкті
Із порівняльного аналізу схем ультразвукового і акустичного рівнемірів випливає, що для останнього вираз (6.6) дещо зміниться, а саме
, (6.7)
де 
- повна висота об’єкта з досліджуваним рівнем.
Для даних приладів вимірювання рівня можна проводити в межах від 0 до 3 м.
Клас точності становить 2,5. Температура контрольованого середовища повинна знаходитись в межах від 10 до 50 
. Тиск в технологічному апараті не повинен перевищувати 4 МПа.
- Рівнеміри для сипучих матеріалів
В ряді технологічних процесів в хімічній промисловості часто виникає необхідність неперервного вимірювання рівня сипучих матеріалів в бункерах. Для цього найчастіше застосовують поплавкові, ємнісні і вагові рівнеміри.
Дія поплавкового рівнеміра з поплавком постійного занурення грунтується на підтримуючій здатності сипучих тіл, яка виражається у тому, що опущений на відкриту поверхню поплавок приладу не провалюється вглиб сипучого матеріалу.
|
|
|
Схема поплавкового рівнеміра для вимірювання рівня сипучих тіл аналогічна наведеній на рис.6.2.
Вагові рівнеміри сипучих матеріалів застосовуються у випадках, коли підвіска бункера не викликає конструктивних ускладнень, а завантаження і розвантаження матеріала проходять не періодично, а рівномірним потоком. В якості перетворювачів, у цьому випадку, можна використовувати різні вагові пристрої.
Так в якості перетворювача граничного рівня, якщо бункер знаходиться на опорних пружинах, можливо застосувати кінцеві вимикачі. При навантаженні бункера відбувається стискання даних пружин і лінійне переміщення бункера по вертикалі. Штанга, закріплена на бункері, взаємодіючи з кінцевим вимикачем, забезпечує його спрацювання при наповненні і спорожненні бункеру.
В якості перетворювачів у вагових рівнемірах можливим є застосування динамометричних давачів (ДД) або тензорезисторних.
В першому випадку вимірюють тиск, який передається на опору бункера. Цей тиск є функцією степені наповнення бункера матеріалом.
В другому випадку вимірюють електричний опір тензорезистора, який є пропорційним рівню матеріала в бункері.
Схема установки наведена на рис.6.17.
|
|
|
Рис.6.17. Ваговий рівнемір з динамометричним давачем
Ваговий рівнемір складається з гідравлічного динамометричного давача ДД 1, з’єднаного трубкою з манометром 3, проградуйованого в одиницях маси чи рівня. Динамометричний давач ДД, будучи опорою однієї з лап бункера 2, представляє собою металевий корпус з поршнем, герметизованим гнучкою мембраною. ДД, з’єднувальна трубка і пружина манометра заповнені рідиною. Тиск в системі ДД-манометр дорівнює відношенню ваги бункера з заповнюючим його матеріалом до площі поршня ДД.
В манометрі даного рівнеміра положення стрілки на відмітці «нуль» відповідає порожньому бункеру. Звідси випливає, що покази манометра відповідають вазі матеріалу який заповнює бункер.
- Сигналізатор рівня сипучих матеріалів
На рис. 6.18 наведено принципові схеми сигналізаторів рівня сипучих матеріалів, які грунтуються на застосуванні перетворювачів, що сприймають тиск контрольованої речовини.
Рис. 6.18. Принципові схеми сигналізаторів рівня сипучих матеріалів з маятниковим (а) і мембранним (б) пристроями
На різній висоті в стінках бункера встановлюють мембрани (рис.6.18, б) або підвішують на шарнірах маятники (рис.6.18, а) з пластинкою або кулею на кінці. Під тиском сипучого матеріалу мембрана прогинається і переміщує за собою пружину, яка замикає контакти. Останні забезпечують подачу відповідного електричного сигналу. При зменшенні рівня, пружина повертає мембрану і контакти у вихідне положення.
Аналогічне відбувається і у випадку з маятниковим пристроєм.
Запитання для самоконтролю
1. Ультразвукові рівнеміри.
2. Акустичні рівнеміри.
3. Рівнеміри для сипучих матеріалів.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 641; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!