10 Методы и приборы измерения уровня

Сигнализаторы уровня (кондуктометрические)

Применяются для электропроводных жидкостей. Если уровень жидкости будет изменяться от нуля до некоторого значения, то первоначально ток пройдет между электродом 1, жидкостью, корпусом 4 и измерительным устройством, этот момент будет зафиксирован. Цепи 2-го и 3-го электрода работают аналогично

Поплавковые измерители уровня

При поплавковом методе индикатором уровня служит поплавок.

Датчики уровня емкостные

Используются для неэлектропроводной водной жидкости

При измерении уровня жидкости изменяется площадь заполнения конденсатора, образованного 2-мя электродами, что приводит к изменению емкости, измеряя ее, мы можем служить об уровне жидкости.

Радиолокационный уровнемер

Э/м излучение при помощи рупорной антены с частотой f1 направляется на границу раздела газ-жидкость. Частота э/м излучения изменяется по линейному закону в диапазоне 8,5-9 ГГц. За время прохождения э/м излучения до границы раздела и обратно Δt=t2-t1 частота э/м излучения изменяется на величину Δf=f2-f1. Измерительное устройство измеряет частоту, равную разности этих частот, которая характеризует уровень h

Δt=t2-t1=(f2-f1)*k

h=cΔt/2

Ультразвуковые уровнемеры

Основаны на измерении времени распространения УЗ до границы раздела и обратно.

Волновой уровнемер

По волноводу распространяется акустическая волна исходящая от пъезоэлектрического излучателя установленного в верхней части волновода. На границах раздела УЗ волна отражается и возвращается в приемник. По времени распространения УЗ импульса, по волноводу в прямом и обратном направлениях определяют границы раздела сред (уровни).

Уровнемеры основанные на измерении гидростатического давления

Измеряя давление столба жидкости при неизменной плотности мы можем по гидростатическому давлению судить об уровне

h=P/ρg

Буйковый метод измерения уровня

Метод определения уровня по выталкивающей силе действующей на погруженный в рабочую жидкость буек используют буйковые уровнемеры . На тонущий буек действует в соответствии с законом Архимеда выталкивающая сила, пропорциональная степени погружения и, соответственно, уровню жидкости.

11 Категории систем автоматизации. Рекомендации по выбору технических средств систем автоматизации

Системы автоматизации – совокупность систем автоматического контроля, регулирования и управления (САКРиУ) следующих категорий: локальных, централизованных САКРиУ, автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Составными элементами систем автоматизации являются системы автоматического регулирования, управления, сигнализации, схемы автоматических блокировок и технологических защит.

АСУТП делится на 4 уровня (см. рисунок).

Уровень возникновения информации. На этом уровне формируется первичная информация, поступающая в АСУТП, на этот уровень адресуются управляющие воздействия. По оборудованию это, в основном, датчики (первичные преобразователи), исполнительные механизмы (ИМ). Оборудование выбирается в соответствии с технологическими параметрами процессов. Датчики – в соответствии с измеряемыми параметрами, ИМ выбираются для обеспечения этих процессов.

Уровень контроля и управления технологическим процессом. Этот уровень предлагается как достаточно автономный, который при отсутствии связи с верхним уровнем способен работать достаточное время без потери информации и осуществлять автономное управление – в обычном и аварийном режимах. На этом уровне реализуется распределенная система управления на базе одной или нескольких полевых шин (Fieldbus). В качестве оборудование здесь используются ПЛК, в качестве ПО – средства программирования этих контроллеров.

Типичное подключение средств управления организуется с помощью кольцевой топологии по типу Главный-Подчиненный (Master-Slave). В такой промышленной сети может быть не один контроллер, могут быть и другие интеллектуальные устройства. Такая сеть должна обеспечить гарантированность и предсказуемость доставки, что является важным параметром технологического процесса реального времени. Для объединения таких сетей могут применяться соответствующие волоконно-оптические модули OZD. С их помощью можно организовать отказоустойчивую кольцевую или линейную топологию между Fielbus-сетями.

На этом уровне можно также производить переконфигурирование контроллеров и локально получать отображения хода технологического процесса на Notebook или специальные устройства вывода через последовательный интерфейс (RS-232). Выбор оборудования производится из следующих соображений:

скорости технологического процесса – система должна своевременно реагировать на события, происходящие на уровне процесса, оборудование должно своевременное реагировать на события, происходящие на уровне процесса, оборудование должно без задержек обрабатывать сигналы и при необходимости осуществлять буферизацию данных;

типового применения в данной области определенных Fieldbus-протоколов и тем самым Fieldbus-оборудования;

унифицированного применения ПТК для решения типовых задач ТП (электроэнергетика, ТЭЦ, водоканалы, ЖКХ и др.);

открытости технологий – взаимозаменяемости оборудования.

Уровень магистральной сети – входит не только в состав АСУТП, но и всей сети предприятия, а также может и являться самой этой сетью. На этом уровне проходит каналообразующая кольцевая магистраль с резервированием связей и отказоустойчивых технологий на базе Industrial Ethernet. Для гарантированности и предсказуемости передачи данных (отсутствие коллизий) следует использовать оборудование, обеспечивающее адресную передачу данных в Ethernet сети, тип передачи – полный дуплекс. Из продуктовой линейки этих фирм также используется другое активное сетевое оборудование – трансиверы, маршрутизаторы, коммуникационные сервера и т.д.

Средства локального контроля и регулирования предназначены для построения одноконтурных систем контроля и регулирования простых объектов и систем автономного контроля и регулирования отдельных параметров сложных объектов. Эти средства, как правило, выпускаются в составе параметрических рядов и УК, создаваемых на основе базовых моделей.

Средства централизованного контроля и регулирования предназначены в основном для построения технического обеспечения систем автоматизации объектов, имеющих несколько сотен контролируемых и регулируемых параметров. Эти средства в настоящее время практически полностью выпускаются в составе АК.

ТС четвертого (верхнего) уровня иерархической структуры ГСП предназначены для построения управляющих вычислительных комплексов (УВК), позволяющих реализовать сложные алгоритмы управления объектом.

Использование конструктивно-технологического признака позволяет построить структурную схему ГСП, состоящую из взаимосвязанных классификационных группировок: типов изделий, типоразмеров изделий; модификаций или исполнений изделий; унифицированных и агрегатных комплексов.

Основной классификационной группировкой изделий ГСП является тип (базовая конструкция) изделия, Понятие тип изделия определяет классификационную группировку, включающую совокупность изделий одинакового функционального назначения и принципа действия, сходных по конструктивному исполнению и имеющих одинаковую номенклатуру главных параметров, определяющих основное функциональное назначение изделия. Например, для средств получения информации главными параметрами являются вид измеряемой физической величины и вид выходного сигнала (у преобразователей термоэлектрических, например, главными параметрами являются вид измеряемой физической величины – температура, вид выходного сигнала – термо-ЭДС).

В состав типа могут входить несколько типоразмеров, которые имеют определенные числовые значения главного параметра, или модификаций изделий, имеющих определенные конструктивные особенности или определенное значение неглавного параметра.

Совокупность типоразмеров, включающая типоразмеры изделий со всеми расположенными в определенном порядке числовыми значениями главного параметра данного типа, образует типоразмерный ряд по этому параметру. Например, выпускают ротаметры с электрической дистанционной передачей показаний типа РЭ 15 типоразмеров с верхними пределами измерений от 0,025 до 16 м³/ч по основному ряду предпочтительных чисел R5 [ГОСТ 8032-84 (СТ СЭВ 3961-83)].

Наряду с понятием модификации часто применяют понятие исполнение, которое определяет совокупность изделий одного типа, обладающих конструктивными особенностями, которые влияют на их эксплутационные характеристики. Например, имеются тропические исполнения многих изделий, которые отличаются повышенной влагостойкостью пропиточных и изоляционных материалов, устойчивостью к разрушающему воздействию тропических живых организмов.

Понятие унифицированного комплекса (УК) определяет объединение в комплекс изделий нескольких типов, которые предназначены для измерения разных величин или выполнения различных функций. Изделия УК должны быть одного принципа действия и иметь унифицированные конструктивные элементы. Как правило, их строят по блочно-модульному принципу на основе базовых конструкций, используемых в нескольких или во всех типах изделий комплекса.

Отличительной особенностью изделий УК является то, что соединение ТС комплекса между собой в любых сочетаниях не приводит к реализации новых функций этими средствами.

Понятие агрегатного комплекса (АК) определяет совокупность ТС, характеризующихся всеми составляющими совместимости и предназначенных для решения определенных задач автоматического контроля и регулирования.

Изделия АК создают на унифицированной конструктивной базе по блочно-модульному принципу построения с использованием базовых модулей. Различное сочетание устройств, входящих в АК, позволяет реализовать новые функции.