Принципы измерения уровня. Уровнемеры, сигнализаторы, датчики уровня

Измерение уровня это определение верхнего положения жидких или сыпучих веществ в сосудах посредством уровнемера. Различают измерение уровня непрерывное (градации уровня) с помощью уровнемера и точечное, дискретное с помощью сигнализатор а уровня или датчика уровня.

При непрерывном измерении уровень определяют в процентах к максимальному уровню, высоте, обьему или другим единицам посредством, как аналогового сигнала так и цифрового сигнала. При непрерывном измерении уровень определяют в процентах к максимальному уровню, высоте, обьему или другим единицам посредством, как аналогового сигнала, так и цифрового сигнала.

Совмещение уровнемера и сигнализаторов уровня.

Сигнализатор уровня определяет достижение измеряемого вещества определенного уровня, например, для предотвращения сухого хода насоса или переполнения емкости. Срабатывание сигнализатор а проводит к переключению реле. Если сигнализатор уровня устанавливается на боковую стенку резервуара, следует учесть скорость срабатывания сигнализатор а, принимая во внимание производительность насоса.

Совмещенные устройства измерения уровня, состоящие из непрерывного уровнемера со встроенными реле часто применяются там, где из соображений безопасности(угрозы утечки) неприменим монтаж на боковую стенку резервуара. Установка уровнемера осуществляется сверху, настройка стабатывания производится изменением уровня подвеса уровнемера. Этот способ установки уровнемера позволяет экономить на издержках проектирования и монтажа.

Измерение уровня выполняет различные задачи в промышленности. Выбор устройства измерения уровня зависит от того какие среды необходимо измерять: жидкие или сыпучие. Так же следует принимать во внимание физические и химические свойства измеряемых сред, искробезопасность(Ex), взрывоопасность(Ed), защиту от переполнения, свойства резервуара и прочие.

ПОПЛАВКОВЫЙ сигнализатор уровня.

Как известно, тело обладающее меньшей плотностью чем жидкость, всплывает. Таким образом, поплавок сигнализатор а уровня всплывает, передавая перемещение через рычаг или гибкий кабель, который включает реле или перемещает потенциометр. Поплавок так же можно поместить в направляющую трубу. Положение поплавка можно определить бесконтактно с помощью индуктивного датчика или закрепленный на поплавке магнит включает магнитное реле или магнитострикционный датчик.

Вибрационный сигнализатор уровня.

сигнализатор в виде металлической вилки или металлического стержня колеблется на частоте собственного резонанса. Колебания вилки или стержня осуществляется с помощью пьезоэлектрического преобразователя. При погружении в измеряемую среду с плотностью более плотности воздуха изменяется частота или амплитуда колебаний. Это изменение определяется, и выдается сигнал о срабатывании датчика уровня. Вибрационный сигнализатор уровня не требует настройки и обслуживания, подходит для всех жидкостей, даже при периодическом образовании отложений, турбулентности, воздушных пузырьках, не зависит от электрических свойств среды. Так же применим для сыпучих.

РОТАЦИОННЫЙ сигнализатор уровня.

Вращающаяся на валу элетродвигателя лопасть(одна или несколько), останавливается при контакте с сыпучими, затем срабатывает реле, реагирующее на остановку вала электродвигателя. Частота вращения - около 1 об/мин.

Лотовый электромеханический уровнемер.

Измерительный лот, с калиброванным весом, опускается в силос. При достижении поверхности сыпучих растягивающее усилие на чувствительном элементе уровнемера уменьшается, в результате чего, вращение электродвигателя изменяется на обратное. Вес лота восстанавливается в исходном состоянии. По длине размотанного троса рассчитывается уровень сыпучих в силосе. Лотовый электромеханический уровнемер применяется в высоких силосах в условиях сильного пылеобразования.

Уровнемеры гидростатического и перепада давления.

Измерение уровня с помощью гидростатического, а так же перепада давления, не зависит от свойств среды, относительной диэлектрической проницаемости, пенообразования, турбулентности и внутренних устройств резервуара, например, стойки и мешалки.

Уровнемер гидростатического давления.

Гидростатическое измерение уровня в открытых резервуарах основано на определении величины гидростатического давления, которое производится столбом жидкости над уровнемером. Измеренное таким образом давление, определяет высоту столба жидкости, расположенного сверху присоединения датчика давления.

Принцип работы гидростатического уровнемера основан на измерении давление столба жидкости, расположенного над уровнемером. Измеренное давление, таким образом, определяет уровень жидкости.

Уровнемер перепада давления в емкостях под давлением.

В закрытых емкостях под давлением, гидростатическое давление столба жидкости создается разностью давлений, гидростатического и давления над жидкостью. Эта разница давлений определяется как гидростатическое давление. Верхний датчик давления устанавливается над жидкостью, другой под ней, внизу емкости, разница давлений определяет высоту столба жидкостив емкости.

КОНДУКТИВНЫЙ сигнализатор уровня.

КОНДУКТИВНЫЙ сигнализатор уровня реализует принцип определения достижения уровня при возникновении электрического тока после замыкания электрической цепи посредством измеряемой среды. В этом случае сопротивление (проводимость) между электродами изменяется при наличии или отсутствии измеряемой среды.

Использование переменного электрического тока в кондуктивных датчиках уровня позволяет избежать коррозии электродов и электрохимических реакций измеряемой среды. Для уверенного срабатывания кондуктивного сигнализатор а уровня при возмущении поверхности жидкости предусмотрена задержка срабатывания. КОНДУКТИВНЫЙ сигнализатор уровня с одним электродом в емкости из проводящего материала может быть использован для определения наполнения или опорожнения, с двумя электродами для наполнения и опорожнения, с тремя электродами, в емкости из диэлектрического материала для наполнения и опорожнения емкости. В случае одного электрода проводящая стенка емкости служит вторым электродом.

Простой и дешевый способ для токопроводящих жидкостей, таких как вода, сточные воды, жидкие продукты питания, сыпучие водосодержащие продукты питания.

Емкостной уровнемер.

Емкостное измерение уровня основано на принципе изменения электрической емкости между элеткродами, когда измеряемая среда заполняет пространство между ними. Это изменение зависит от относительной диэлектрической проницаемости ε (сокр. DK) среды. Если ε постоянна, измеренная электрическая емкость будет пропорциональна уровню погружения электродов в измеряемую среду. В этом случае можно непрерывно определять уровень.

Оптоэлектронный сигнализатор уровня.

Отражении или полное поглощение света происходит при удалении или погружении оптоэлектронного сигнализатор а уровня в измеряемую среду. Датчик уровня состоит из инфракрасного полупроводникового излучателя и приемника. Если стеклянная призма датчика уровня не погружена в измеряемую среду, свет отражается в призме и возвращается в приемник. Если призма погружается в жидкость, свет проходит через жидкость и не достигает приемника. Электронный блок определяет наличие жидкости и срабатывания датчика. Недостатком этого метода является чувствительность к загрязнению датчика уровня.

Ультразвуковой уровнемер.

Измерения с помощью ультразвука основаны на зависимости времени прохождения ультразвука на пути от излучателя до приемника от расстояния. Излучатель посылает импульс ультразвука, который отражаясь от поверхности измеряемой среды, возвращается и попадает в приемник. Измеренное время и известная скорость ультразвука в среде распространения позволяют определить расстояние, которое прошел ультразвук. Это расстояние вычитается из высоты резервуара и определяет уровень измеряемой среды. Из-за невозможности одновременно излучать и принимать ультразвук вблизи излучателя находится так называемая «мертвая зона», в которой невозможен прием ультразвука. Это определяет минимальное расстояние между излучателем и верхним предельным уровнем измерения.

Ультразвуковой метод измерения уровня является бесконтактным, не зависит от свойств измеряемой среды, таких как относительная диэлектрическая проницаемость, проводимость, плотность, влажность.

Микроволновой сигнализатор уровня.

Измерения с помощью микроволн основаны на принципе прохождения элетромагнитных волн от излучателя к приемнику. Сигнал от излучателя, прошедший через пустую емкость, регистрируется приемником, но при заполненной емкости поглощаются измеряемой средой. В металлических стенах емкости предусмотрены присоединения, в которые установлены излучатели и приемники. Поскольку микроволновой метод бесконтактный, приемник и передатчик можно устанавливать в различных емкостях, трубопроводах, шахтах, насыпях. В случае неметаллической емкости возможно измерение через стенку емкости. Микроволновые сигнализатор ы уровня применяют для определения засорения, граничного положения, позиционирования, считывания, измерения вне процесса, следовательно износоустойчивы и не требуют обслуживания. Типичные применения - древесная щепа,бумага, картон, известь, гравий, песок или даже целые мешки и ящики. Темпертура процесса и давление в местах установки не должны превышать предельных значений.

Радарный уровнемер.

Принцип действия радарного уровнемера основан на излучении антенной высокочастотного радиоимпульса, котрый отражается от поверхности измеряемой среды, при условии, что относительная диэлектрическая проницаемость среды ε не меньше предельно допустимой. Минимальное значение для радарного уровнемера ε=1,4. Время между излучением и приемом импульса пропорционально пройденному расстоянию. Заданная геометрия емкости позволяет рассчитать уровень измеряемой среды.

Волноводный радарный уровнемер.

Волноводный радарный уровнемер использует принцип распространения высокочастотного импульса по металлическому волноводу. При падении волны на поверхность измеряемой среды в связи с изменением волнового сопротивления, часть импульса отражается назад, в приемник. В электронном блоке измеряется временная задержка между излученным и принятым импульсом, а так же вычисляется расстояние, которое прошел высокочастотный импульс, на основании чего рассчитывается уровень измеряемой среды. Минимальное значение относительной диэлектрической проницаемости среды для волноводного радарного уровнемера ε=1,4. Волноводный радарный уровнемер применяется для измерения жидкостей, в том числе, турбулентных, склонных к пенообразованию, не зависит от давления, температуры, проводимости, влажности, парообразования.

Радиоактивный сигнализатор уровня.

Радиоактивное измерение уровня основано на принципе проникновении гамма-лучей через измеряемую среду от источника к детектору излучения. Источник гамма-лучей, цезиевый или кобальтовый, излучает радиоактивные лучи, которые проникая через измеряемую среду, поглощаются и ослабляются. Какие либо меры по открытию емкости или ее стенок не требуютя. Измерение бесконтактное и применяется в тяжелых условиях, таких как коррозионные, агрессивные, абразивные среды.

Техническая публикация
Принципы измерения уровня