Regulacija razine u sustavima industrijske automatizacije

Mnogi sustavi automatizacije zahtijevaju mjerenje razine. I postoje mnoge industrije u kojima je potrebno mjerenje razine. Danas postoji mnogo senzora razine koji vam omogućuju mjerenje mnogih fizičkih veličina povezanih s količinom određenog materijala u spremniku.

Prvi senzori prve razine radili su samo s tekućinama, ali sada, zahvaljujući napretku, postoje senzori za rasute materijale. Mjerači razine i prekidači razine omogućuju kontinuirano praćenje razine i kontrolu doseže li materijal zadanu razinu. U ovom ćemo se članku usredotočiti na vrste modernih mjerača razine.

Danas senzori razine mogu raditi i s tekućinama i s rasutim materijalima, pa čak i s plinovima, a materijal se može nalaziti iu spremniku iu cjevovodu. Senzori se dijele na kontaktne i beskontaktne, a prema načinu ugradnje mogu biti predviđeni za ugradnju u tijelo cjevovoda ili spremnika s mjerenim materijalom ili iznad mjerenog materijala.

Senzori prve razine radili su na jednostavnom principu plovka i koristili su metodu zatvaranja kontakata s materijalom. Sada su senzori prošli poboljšanja, oni sadrže sklopove u svom dizajnu koji pružaju niz dodatnih funkcija, kao što su mjerenje volumena, protoka, signaliziranje kada se dosegne granica itd. Rezultati mjerenja mogu se obraditi i pohraniti.

Bilo da industrija radi s tekućim, viskoznim, plinovitim, slobodno tekućim, ljepljivim, pastoznim materijalima, uvijek postoji pravi senzor razine za pravo okruženje. Voda, otopina, lužina, kiselina, ulje, ulje, goriva i maziva, plastične granule — opseg primjene je vrlo širok, a senzori temeljeni na različitim fizičkim principima omogućuju vam da odaberete onaj prikladan za specifične uvjete i za gotovo svaki zadatak.

Hardver senzora sastoji se od dva dijela: samog senzora i alata za vizualizaciju podataka. Kontaktni i beskontaktni senzori, stalna promjena i praćenje granica — raspon mogućnosti senzora danas je prilično bogat.

Vrsta senzora koju odaberete određena je specifičnostima industrijskog procesa i okoline u kojoj će senzor raditi. S alatima za vizualizaciju, proces mjerenja može generirati grafikone za analizu informacija na razini proizvoda, što uvelike olakšava automatizaciju.

Mjerači razine služe za kontinuirano praćenje razine rasutih materijala ili tekućina u prirodnim i umjetnim rezervoarima. Oni mjere razinu s rezolucijom od nekoliko milisekundi do desetaka sekundi.

Koriste se za praćenje razine vodenih otopina, kiselina, baza, alkohola itd., kao i rasutih materijala.One su kontaktne i beskontaktne, a prema fizikalnim principima potpuno su raznolike. Pogledajmo detaljnije svaku vrstu.

Mikrovalni radarski mjerači razine

Koriste se za kontinuirano praćenje razine, univerzalni su. U radu se koristi fenomen refleksije elektromagnetskog vala od sučelja dva medija. Frekvencija valova je od 6 do 95 GHz, a što je viša, to je niža dielektrična konstanta mjerenog materijala, na primjer za naftne proizvode, frekvencija valova treba biti maksimalna. Ali dielektrična konstanta ne smije biti veća od 1,6.

Budući da senzor radi poput radara, ne boji se smetnji, a visoka frekvencija valova minimizira parazitski utjecaj tlaka i temperature u posudi. Radarski senzori s tako visokim radnim frekvencijama otporni su na prašinu, paru i pjenu.

Ovisno o vrsti i veličini antene senzora, točnost uređaja može varirati. Što je antena veća i šira, signal će biti jači i precizniji, što je veći domet, to je bolja razlučivost. Točnost mikrovalnih radarskih senzora je unutar 1 mm, mogu raditi na temperaturama do +250 ºS i mjeriti razinu do 50 m.

Radarski mjerači razine koriste se u mnogim industrijama gdje se rukuje rasutim materijalima: u građevinarstvu, obradi drva, u kemijskoj industriji, u prehrambenoj industriji, u proizvodnji plastike, stakla i keramike. Također su primjenjivi za mjerenje razine tekućina.

Akustični mjerni instrumenti

Koriste se akustični valovi koji se reflektirani od promatrane tvari primaju i obrađuju.Softver filtrira željeni signal otkrivanjem lažnih odjeka.

Signal se prenosi snažnim pulsom, tako da su gubici i slabljenje minimalni. Ovisno o temperaturi, signal se kompenzira i točnost ostaje visoka, unutar četvrt postotka. Senzor se montira okomito ili pod kutom. Razina promjene može biti do 60 metara. Radna temperatura do +150 ºS. Otporno na eksploziju.

Akustični manometri koriste se u mnogim industrijama, od sustava za automatizaciju utovara kranom i sustava za praćenje razine otpadnih voda u septičkim jamama, do proizvodnje čokolade.

Ultrazvučni mjerači razine

Primaju se ultrazvučne vibracije reflektirane od sučelja između dva medija i mjeri se vremenski interval između trenutka slanja i prijema signala. Diskretnost je nekoliko sekundi, to je zbog konačne brzine zvuka u zraku. Maksimalna razina mjerenja doseže 25 metara.

Softver vam omogućuje da unaprijed konfigurirate senzor da se isključi tijekom razdoblja kada neki mehanizam prolazi ispod njega, na primjer oštrica za miješanje. Senzorom je moguće upravljati s računala. Postavlja se okomito iznad materijala ili pod kutom. Točnost unutar četvrtine postotka. Radna temperatura do +90 ºS. Otporno na eksploziju.

Ultrazvučni mjerači razine koriste se za praćenje razine rasutih materijala u mnogim područjima, od cementara do kemijske i prehrambene industrije.

Hidrostatski mjerači razine

Izmjerite tlak tekućine na dnu posude. Deformacija osjetljivog elementa pretvara se u električni signal. Kod mjerenja diferencijalnog tlaka nužna je veza s atmosferom.Pogodan za rad s vodom i drugim neagresivnim tekućinama, za paste i sl. Može raditi u otvorenim i zatvorenim prostorijama, u bazenima, bunarima i sl.

Veličina tlaka ovisi o gustoći tekućine i njenom volumenu u spremniku, o visini stupca tekućine. Mjerač razine može biti potopljen ili običan - ili se uklanja kapilarna cijev za kontakt s atmosferom ili se transmiter urezuje izravno u dno spremnika.

Tijekom instalacije potrebno je isključiti lažnu fiksaciju tlaka protoka tekućine kada se pumpa u spremnik. Točnost unutar četvrtine postotka. Radna temperatura do +125 ºS.

Hidrostatski mjerači razine imaju široku primjenu u kemijskoj industriji u spremnicima, u stambenim i komunalnim uslugama u bunarima, u prehrambenoj industriji opremljeni su spremnicima s tekućim proizvodima, u metalurgiji, u farmaceutskoj industriji, u naftnoj industriji itd.

Kapacitivni mjerači razine

Sonda senzora i vodljiva stijenka spremnika čine a ploče kondenzatora… Umjesto vodljivog zida, može se koristiti posebna cijev za postavljanje na sondu sonde ili drugu odvojenu uzemljenu sondu. Tvar između ploča služi kao dielektrik kondenzatora - zrak ili materijal čija se razina prati.

Očito, kada se spremnik napuni, električni kapacitet kondenzatora će se postupno mijenjati. S praznim spremnikom električni kapacitet će imati određenu vrijednost, au procesu istiskivanja zraka on će se promijeniti. Povećanjem produkta u spremniku mijenja se kapacitet kondenzatora koji čine senzor i spremnik.

Elektronika senzora pretvara promjenu kapaciteta u promjenu razine.Ako je oblik spremnika neobičan, tada se koristi druga sonda, budući da ploče formiranog kondenzatora moraju biti smještene okomito. Maksimalna razina doseže 30 metara. Točnost nije manja od jedne trećine postotka. Radna temperatura do +800 ºS, ovisno o modelu. Vrijeme odgode je podesivo.

Kapacitivni senzori razine se uglavnom koriste za praćenje razine tekućina u mnogim područjima gdje je potrebno održavati određenu razinu proizvoda: u proizvodnji pića, kućanskih kemikalija, u postrojenjima za proizvodnju vode, u poljoprivredi itd. .

Magnetski mjerači razine

Na pokretaču se nalazi plovak s permanentnim magnetom. Unutar pogonskog sklopa ugrađeni su magnetski osjetljivi prekidači. Sekvencijalni rad prekidača pri punjenju ili pražnjenju spremnika uzrokuje promjenu struje u pojedinim dijelovima.

Princip je toliko jednostavan da ovi mjerači razine ne zahtijevaju podešavanje i stoga su jeftini i popularni. Ograničenja uvodi samo gustoća tekućine. Radna temperatura do +120 ºS. Ograničenje pomaka je 6 metara.

Magnetski manometar je isplativo rješenje za mjerenje razine tekućine u mnogim industrijama.

Mikrovalni mjerači refleksa

Za razliku od radarskih mjernih uređaja, ovdje se val ne širi na otvorenom, već duž sonde uređaja, koja može biti uže ili štap. Valni impuls prolazi refleksiju od sučelja između dva medija s različitim dielektričnim konstantama i vraća se natrag, a vrijeme između trenutka prijenosa i trenutka prijema fiksira elektronika i pretvara ga u vrijednost razine.

Upotrebom valovoda izbjegava se parazitski učinak prašine, pjene, vrenja, kao i utjecaj temperature okoline. Dielektrična konstanta mjerenog medija ne smije biti niža od 1,3e.

Reflektorski mjerači razine mogu se koristiti tamo gdje radar ne može raditi zbog uzorka zračenja, na primjer u uskim visokim spremnicima. Granica mjerenja 30 metara. Radna temperatura do +200 ºS. Točnost unutar 5 mm.

Refleksni mikrovalni transmiteri razine mogu se koristiti za kontinuirano praćenje razine nevodljivih i vodljivih tekućina i krutih tvari, kao i za mjerenje njihove mase i volumena. Primjenjivo u mnogim industrijama.

Premosni odašiljači razine

Na bočnoj strani posude nalazi se mjerni stupac. Tekućina ispunjava cijev i mjeri se njezina razina. Princip komunikacije plovila. Na površini tekućine u cijevi lebdi magnet, a u blizini cijevi lebdi magnetostrikcijski senzor koji udaljenost do magneta pretvara u strujni signal.

Cijev ima indikatorske ploče različitih boja koje mijenjaju svoj položaj pod utjecajem magnetskog polja magneta. Zbog toga što nema kontakta tekućine s vanjskom okolinom, premosni transmiteri su primjenjivi u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji. Ograničenje razine mjerenja na 3,5 metara. Točnost unutar 0,5 mm. Radna temperatura do +250 ºS.

Premosni mjerni uređaji primjenjivi su kada je potrebna vizualna kontrola razine tekućine: u termoenergetskoj industriji, u kemijskoj industriji, u stambenom sektoru, u elektroindustriji, u prehrambenoj industriji te u industriji nafte i plina.

Magnetostrikcijski transmiteri razine

Savitljiva ili kruta vodilica sadrži plovak s ugrađenim magnetom. Duž vodiča nalazi se valovod oko kojeg se strujnim impulsima kroz zavojnicu pobuđuje radijalno magnetsko polje. Kada se to magnetsko polje sudari s magnetskim poljem stalnog magneta plovka, magnetostrikcijski valovod prolazi kroz vrlo dinamičku plastičnu deformaciju.

Kao rezultat ove deformacije, ultrazvučni val se širi duž valovoda i fiksira ga elektronički pretvarač na jednom kraju. Usporedbom trenutka okidačkog impulsa i vremena pojavljivanja deformacijskog impulsa određuje se položaj plovka. Granica razine mjerenja doseže 15 metara. Točnost unutar 1 mm. Radna temperatura do +200 ºS.

Magnetostrikcijski manometri koriste se u kemijskoj industriji za praćenje razine pjenjenih tekućina, u prehrambenoj industriji i metalurgiji za praćenje razine tekućih namirnica i goriva.

Mnoštvo mjerača razine

Teret je pričvršćen na kabel ili traku namotanu na bubanj. Prilikom postavljanja senzora na poklopac spremnika, postaje moguće smanjiti opterećenje u spremniku. Elektromotor okreće bubanj i teret se spušta niz sajlu. Kada uteg dodirne površinu materijala koji se mjeri, napetost u užetu se oslobađa i to signalizira razinu materijala. Uže se ponovno mota oko bubnja, podižući teret natrag.

Elektronika izračunava razinu na temelju broja okretaja bubnja. Za detekciju tvari gustoće od 20 kg po m3 takav je senzor prikladan. Ograničenje razine mjerenja na 40 metara.Točnost od 1 do 10 cm, ovisno o modifikaciji. Interval mjerenja postavlja korisnik i može biti od 6 minuta do 100 sati. Radna temperatura do +250 ºS.

Mjerači s više šarža koriste se u raznim industrijama za kontrolu razine rasutih materijala u automatiziranim sustavima.