4.4. Методы и средства измерений уровня

По принципу действия первичного преобразователя уровнеме­ры подразделяются на механические, электрические, акустиче­ские, тепловые и специальные.

Механические уровнемеры основаны на силовом воздействии уровня измеряемого материала на чувствительный элемент (по­плавок и т. д.). Они подразделяются на поплавковые, буйковые и гидростатические. Поплавковые уровнемеры позволяют измерять уровень в диапазоне до 20 м с погрешностью измерения до + 1 мм. В качестве первичного преобразователя уровнемера, используется поплавок, плавающий на поверхности жидкости с постоянной осадкой. Положение поплавка фиксируется и преобразуется в электрический или пневматический сигнал вторичным преобра­зователем. Связь поплавка со вторичным преобразователем осу­ществляется при помощи механических элементов (троса, ленты, рычага) или бесконтактных следящих систем.

Работа буйковых уровнемеров основана на измерении выталки­вающей силы, действующей на частично погруженное в жид­кость тело массивного буйка. Изменение уровня жидкости пре­образуется буйком в усилие, которое автоматически уравновеши­вается устройством силовой компенсации. Выпускают буйковые уровнемеры с электрическим (типа УБ-Э) и пневматическим (типа УБ-П) унифицированными сигналами. Верхний предел из­мерения составляет от 2 см до 16 м, погрешность измерения до ±5 мм.

Действие гидростатических уровнемеров основано на измере­нии гидростатического давления жидкости в аппарате. Гидроста­тическое давление измеряется с помощью дифманометра, двух манометров или пьезометрическим способом.

В пьезометрических уровнемерах мерой уровня является реги­стрируемое манометром давление газа, пропускаемого через труб­ку, опущенную в жидкость. В состав уровнемера входит регуля­тор, который обеспечивает постоянный расход подаваемого в трубку газа вне зависимости от текущего значения уровня.

Принцип измерений акустических уровнемеров основан на фи­зических явлениях, связанных с распространением звука в жид­кой или газовой фазе. Они подразделяются на локационный, по­глощения и резонансный. Широко применяется принцип лока­ции, согласно которому измерение уровня осуществляют по времени прохождения расстояния от излучателя до границы раз­дела сред и обратно. Первичным преобразователем в них служит пьезоэлемент, выполняющий одновременно функции источника и приемника ультразвуковых колебаний. Они могут быть одното­чечными и многоточечными. Минимальный диапазон измерений акустических уровнемеров составляет 0 + 2,5 м, максимальный 0 + 30 м. Класс точности 1,0 и 1,5.

Электрические уровнемеры подразделяются на кондуктометри- ческие, емкостные и индуктивные.

Кондуктометрические уровнемеры используют измерение элек­трического сопротивления преобразователя, погруженного в элек­тропроводную среду. Эти уровнемеры находят применение, в ос­новном, в качестве сигнализаторов уровня электропроводящих жидкостей.

Работа емкостных уровнемеров основана на зависимости изме­нения емкости конденсатора, образованного электродами, час­тично погруженными в измеряемую среду. При изменении уров­ня жидкости изменяется емкость конденсатора, поскольку ди­электрическая проницаемость контролируемой среды больше, чем у воздуха. Конструкции емкостных преобразователей зависят от назначения прибора (измеритель или сигнализатор) и электро­проводности среды. В измерителях уровня, в основном, приме­няют вертикально расположенные цилиндрические электроды. В сигнализаторах уровня электроды расположены горизонтально, что приводит к резкому изменению емкости преобразователя при заполнении аппарата до заданного уровня. Для неэлектропровод­ных жидкостей применяют неизолированные электроды, а для электропроводных один из электродов покрывают изоляционным слоем. Простота конструкции, надежность, высокая точность (погрешность не превышает 0,5%) обеспечили емкостным уров­немерам широкое применение в промышленности для измерения уровня сыпучих материалов и различных жидкостей. Например, емкостные уровнемеры типа РУС имеют различные диапазоны измерений от 0 до 20 м. Класс точности 0,5; 1,0; 1,5.

Действие индуктивных уровнемеров основано на зависимости индуктивности катушки от степени ее погружения в измеряему

юи» 163 электропроводящую среду. Основная погрешность обычно не превышает 0,5%.

Высокочастотные резонансные уровнемеры предназначены для работы с любыми жидкостями, а также сыпучими гранулирован­ными материалами. Измерительные преобразователи этих уровне­меров представляют собой отрезок электрической линии, собст­венная частота электромагнитных колебаний которого зависит от степени погружения его в измеряемую среду. Они имеют различ­ные диапазоны измерений с верхней границей до 40 м. Погреш­ность 1,0; 1,5%.

Оптические уровнемеры можно подразделить на визуальные и фотометрические.

Визуальные уровнемеры представляют собой прозрачные встав­ки в стенках сосуда или сообщающихся с сосудом мерных труб­ках с нанесенной на них шкалой.

В фотометрических уровнемерах используется световой луч, па­дающий под острым углом на поверхность жидкости. Отражен­ный от поверхности жидкости луч через оптически прозрачную стенку попадает на протяженный приемник излучения. Коорди­ната приемника, в которой фиксируется максимальная освещен­ность, характеризует текущее значение уровня.

Принцип действия тепловых уровнемеров основан" на зависи­мости удлинения или изменения электрического сопротивления подогреваемого стержня (трубки, проволоки) от степени погру­жения его в жидкость.

Емкостный сигнализатор уровня предназначен "адя контроля и сигнализации предельных уровней, наличия зерна и зернопро- дуктов в оперативных бункерах и шахтах зерносушилок. Состоит из корпуса, электронного блока и чувствительного элемента в виде пластины. Напряжение питания 24 В. Выходной сигнал: от­крытый коллектор (дискретный логический сигнал). Габариты 120x120x60 мм. Изготовитель: г. Краснодар, Кубанский филиал ВНИИЗ.

Емкостной датчик уровня заполнения предназначен для непре­рывного контроля уровня заполнения зерна в оперативных бун­керах и шахтах зерносушилок. Состоит из пластинчатого, трубча­того или тросового чувствительного элемента и первичного пре­образователя. Диапазон измерения 0...10 м. Выходной сигнал 0...5 мА. Напряжение питания 220 В, 50 Гц. Габариты: диаметр 120 мм. Изготовитель: г. Краснодар, Кубанский филиал ВНИИЗ.

Сигнализатор уровня СУ 100 предназначен для контроля уров­ня сыпучих и жидких электропроводных и диэлектрических сред, границы раздела между ними. Состоит из чувствительного эле­мента, электронного преобразователя и выходного устройства, объединенного в одном блоке. Выходной сигнал: бесконтактный (0,2 А), релейный 2,5 А/250 В, сигнализация — по месту. Напря­жение питания: постоянного тока 21+26В, переменного тока 18+25В.Габариты — в зависимости от конструкции (стержневой, гибкий, тросовый, пластинчатый, плоский). Изготовитель: ООО «Контакт-1», г. Рязань.

Коццуктометрический сигнализатор уровня трехканальный СУ300 предназначен для сигнализации трех независимых предельных по­ложений уровня электропроводных жидкостей в одном резервуаре. Состоит из кондуктометрического датчика и релейного блока со световой сигнализацией. Режимы работы: сигнализация трех уров­ней; поддержание уровней в заданных режимах. Выходной сигнал: релейный (число входов 3); 0,5 А/250 В. Напряжение питания 220 В, 50 Гц. Габариты: в зависимости от конструкции (стержне­вой, гибкий). Изготовитель: ООО «Контакт-1» г. Рязань.

Индикаторы — сигнализаторы уровня ИСУ 100 предназначены для непрерывного измерения и сигнализации о двух независимых значениях уровня сыпучих и жидких электропроводных и диэлек­трических сред. Прибор состоит из двух емкостных чувствитель­ных элементов, емкость которых изменяется пропорционально уровню погружения в контролируемую среду, измерительного пре­образователя с цифровой индикацией (жидкокристаллический, 3 разряда) и стрелочного показывающего прибора на базе милли­амперметра М381 щитового монтажа. Выходной сигнал: 0—5 мА, 0—20 мА, 4—20 мА, 0—5 В, 0—10 В, релейный (число датчиков 2), 2,5 А/250В. Класс точности 1,5. Габариты цифрового индикатора 190x150мм. Изготовитель: ООО «Контакт-1», г. Рязань.

Уровнемер радиоволновой Барс 311 предназначен для непрерыв­ного измерения уровня жидких продуктов как в автоматическом режиме, так и в составе АСУТП. В комплект уровнемера входит первичный преобразователь (приемно-передающий модуль и мо­дуль обработки), который обеспечивает формирование частотного сигнала, пропорционального уровню контролируемой среды и раз­мещенного под или над крышкой резервуара, и вторичного преоб­разователя, обеспечивающего: формирование двух установок со световой индикацией и выходом на реле; формирование стандарт­ных частотно-токовых сигналов; индикацию уровня на цифровом индикаторе. Диапазон измерения 0—20 м. Основная погрешность измерения +50 мм. Выходной сигнал унифицированный токовый и частотный; релейный. Габариты вторичного прибора 220x196 мм. Изготовитель: ООО «Контакт-1», г. Рязань.

Устройство управления электроприводом насоса с сигнализацией предельного уровня САУ-М4 предназначено для работы с насосами, автоматизации процессов поддержания заданного датчиками уров­ня в резервуарах наполнительных емкостей с дистиллированной водой, молоком, пищевыми растворами и другими электропрово­дящими жидкостями. В комплект входят кондуктометрические датчики уровня (на 3 уровня), щитовое управляющее устройство, осуществляющее светодиодную сигнализацию предельных уровней и автоматическое управление насосами в режимах заполнения или осушения до заданного уровня. Выходной сигнал — в соответствии с временной диаграммой работы реле при заполнении и осушении резервуара. Габариты САУ-4М 96x96x160 мм.

Подключение первичных преобразователей давления, расхода и уровня с аналоговыми выходными сигналами к микропроцессор­ным системам контроля и управления можно осуществить посред­ством АЦП (модулей ввода аналоговых сигналов серий АДАМ-4000 и АДАМ-5000). Применяют модули АДАМ-4012, АДАМ-4016, АДАМ-4017, АДАМ-4080, АДАМ-4080Д, АДАМ-5017, АДАМ-5017Н, АДАМ-5080.