2.3.3.Измерение уровня

Измерение уровня жидких сред часто осуществляется с помощью поплавковых и буйковых ЧЭ, которые преобразуют измерение уровня в перемещение и далее в электрический сигнал (рис.2.10) с помощью потенциометрических, индуктивных, дифференциально трансформаторных тензорезисторных и др. датчиков перемещения.

Рис.2.10. Схема измерения жидкости с помощью поплавкового ЧЭ: 1- емкость с жидкостью; 2 – поплавковый чувствительный элемент; 3- РО на линии притока жидкости (Q_p); h – уровень жидкости; Q_h – расход жидкости из емкости; 4- дифференциальнотрансформаторный преобразователь для дистанционной передачи сигнала об уровне жидкости.

Значительные усилия, развиваемые поплавковыми ЧЭ, позволяют часто объединить их с помощью рычага или другой механической передачи с РО и таким образом получить регулятор прямого действия. Промышленными регуляторами уровня прямого действия является сантехнический регулятор уровня, регулятор уровня типа РУ-16, поплавковый уровнемер УДУ-5. Класс точности поплавковых уровнемеров 1÷1,5.

Большое распространение получили кондуктометрические и емкостные уровнемеры (табл.2.2). Кондуктометрические уровнемеры работают по принципу замыкания стержневых электродов электропроводящей жидкостью и применяются при работе с растворами кислот, щелочей, красителей и т.д. В качестве датчиков здесь могут применятся металлические или угольные (для агрессивных жидкостей) электроды, которые обычно включаются в одно из плеч моста переменного тока, питание которого осуществляется от стабилизированного по частоте высокочастотного генератора. Емкостные уровнемеры применяются преимущественно для неэлектропроводных однородных жидкостей и основаны на преобразовании электрической емкости, изменяющейся прямопропорционально изменению уровня жидкости, в унифицированный сигнал постоянного тока.

4. Анализаторы состава жидкостей

1.Измерение кислотности (щелочности) растворов.

Кислотность (щелочность) растворов является одной из важных характеристик технологических процессов в химических производствах. Обычно она оценивается с помощью водородного показателя рН. Установлено, что в интервале температур 20…25 ºС ионное произведение воды К_Н2О=1·10^-14. Это позволяет для любого водного раствора найти концентрацию ионов [ОН] при известной концентрации [Н] и наоборот

[OH] =	10-14	;	[H] =	10-14	. (2.13)
	[H]			[OH]

Таблица 2.2.

Датчики уровня для нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей

Тип датчиков		назначение
1.Поплавковые СУЖ-П-И		Сигнализаторы уровня жидкости поплавковые (взрывозащищенные) для сигнализации предельных уровней жидкости.
ДДИ1		Датчики дискретно-индуктивные в комплекте с микропроцессорными контроллерами предназначенные для измерения уровня жидких продуктов, измерения уровня раздела несмешиваемых жидких продуктов, а также измерения температуры контролируемой среды.
2.БуйковыеУРБ-П, УРБ-ПМ		Уравнемеры-регуляторы буйковые пневматические для работы в системах автоматического контроля и регулирования параметров производственных технологических процессов.
3.Емкостные ДУЕ-1		Для измерения уровня электропроводных и неэлектропроводных однородных жидкостей.
ИУРМС		Измеритель уровня раздела многофазных сред (газ – нефть – эмульсия - вода - твердый осадок).
ИСУ100, ИСУ-100И		Индикаторы-сигнализаторы уровня жидких и сыпучих сред, контроля заданных предельных положений уровня в двух точках и передачи информации на другие устройства АСУ.
СУ 100Р СУ100Б		Сигнализаторы уровня с релейным и бесконтрольным выходом для контроля предельного положения в одной точке.
4.Кондуктометрические БКС		Для контроля уровня электропроводных жидких и сыпучих сред в одной или двух точках.
СУ300 СУ300И	Сигнализаторы обычного и взрывозащищенного исполнения для контроля от одного до трех предельных положений уровней.
5.Магнитострикционный- многоканальный УМ-П01	Многоканальный (до 32) уровнемер предназначен для измерения уровня нефти и продуктов ее переработки с одновременным измерением уровня основного продукта и уровня подтоварной воды. Диапазон измерения 0,4…12м.

В любом нейтральном растворе и в воде концентрации ионов [Н] и [ОН] одинаков и равны 10 ^–7 г·ион/л. Если в водном растворе [Н] > [ОН] > 10^-7 г·ион/л, то раствор имеет кислую реакцию. Если [Н] < [ОН] < 10^-7 г·ион/л, то раствор имеет щелочную реакцию.

Для оценки концентрации водородных ионов введен показатель, представляющий значение отрицательного десятичного логарифма концентрации водородных ионов, который называется водородным показателем рН.

Для нейтральной среды рН = -lq·[10^-7] = 7. (2.14.)

Распространены два метода измерения рН: кондуктометрический и гальванометрический. Кондуктометрический метод основан на определении электропроводности раствора сильных кислот и щелочей со значительным содержанием солей. Гальванометрический (потенциометрический) метод является основным для технических измерений и использует два электрода, один из которых измерительный, потенциал которого меняется в зависимости от концентрации ионов в контролируемом растворе, а другой – сравнительный,потенциал которого от свойств контролируемого раствора не зависит.

Упрощенная схема автоматического рН-метра со вторичным прибором (автоматическим электронным потенциометром) показана на рис.2.11. Измеряемая ЭДС электронной пары практически полностью уравновешивается выходным напряжением усилителя преобразователя Пр.

Рис.2.11. Схема автоматического рН-метра: 1 – емкость с раствором ;2 – электродная пара, состоящая из измерительного стеклянного электрода (ЭС) и вспомогательного каломельного электрода (ЭК); Пр – преобразователь ЭДС электродной пары; ВП – вторичный прибор (автоматический потенциометр).

Сила тока в цепи выходного усилителя преобразователя, пропорциональная величине рН контролируемого раствора, показывается на приборе преобразователя, шкала которого градуирована в единицах рН. Показания преобразователя могут передаваться на вторичный прибор, который не только показывает и регистрирует значение рН, но и может регулировать.

Промышленностью выпускается, например, рН-метр типа ПМК-У2., предназначенный для непрерывного измерения и регистрации величины рН кристаллизующихся, пленкообразующих растворов и пульп. Он может применяться для контроля величины рН в загрязненных сточных и оборотных водах, в технических растворах, на предприятиях химической, металлургической и нефтеперерабатывающей промышленностей. В комплект поставки входят: датчик, генератор ультразвуковой типа УЗГ-П (для очистки электродов), преобразователь П-210; регистрирующий прибор типа ДИСК-250-1221; комплект запасных частей и принадлежностей.

Изготовитель: НПО «Измерительная техника», г. Москва.

2.Анализаторы автоматические типа «Флюорат-АЕ2», «Флюорат-АА2» применяются для непрерывного контроля содержания соответственно нефтепродуктов и алюминия в потоке воды или для анализа серий проб. Определение концентрации нефтепродуктов производится флюоресцентным методом.

3. Измеритель содержания воды в нефтепродуктах ИВО-43 предназначен для автоматического анализа сырой нефти, бензина, керосина, углеводородного топлива, масла, смазки, твердых продуктов органического синтеза; имеет встроенный дисплей, аналоговый выход и разъем RS-232, проточную ячейку.

4.Хроматограф промышленный типа «Микрохром-1121» предназначен для качественного и количественного определения на потоке состава смесей органических и неорганических веществ, отбираемых на анализ в виде жидких или газообразных и паровых проб. Применяется в качестве датчиков состава в системах контроля и регулирования технологических процессов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.