Методы измерения и контроля уровня

Методы измерения и контроля уровня делятся на два типа, исходя из применяемых датчиков уровня:

— бесконтактный метод измерения уровня

— контактный метод измерения уровня

Каждый из методов разделяется на группы по используемому режиму работы:

Уровнемеры можно разделить по типу измеряемого продукта:

• приборы для измерения уровня жидких продуктов (водные растворы, пульпы, суспензии, уровень нефтепродуктов, технических масел);
• приборы по измерению уровня сыпучих продуктов (порошко образные продукты, гранулы и подобные продукты)

Уровнемеры делятся на следующие типы:

• Поплавкового типа

Байпасный уровнемер NivoFLIP

Использование этого уровнемера позволяет непрерывно и визуально следить за уровнем жидкого продукта размещаемого в закрытых или открытых резервуарах, в емкостях с избыточным давлением. Установка байпасной (измерительной) камеры вплотную к емкости осуществляется по принципу сообщающихся сосудов, при этом создаются одинаковые условия и в измерительной камере и в емкости с измеряемым продуктом. Конструктивно поплавок оснащается системой с постоянным магнитом, по средством которого осуществляется передача измеренных значений уровня на размещенный на корпусе сигнализатора локальный индикатор. Используемая система магнитов в поплавке зависит от выбранного способа индикации, указываемого при заказе прибора. Индикация может либо активизировать флажковые магнитные пластины, которые соответствуют уровню измеряемой жидкости, либо осуществляют взаимодействие с магнитный удаленным цифровым указателем. Снимать показания можно визуально в соответствии от положения вертикально расположенных флажков, или при заказе такой модификации, снимать информацию с локального индикатора.

Магнитострикционный уровнемер NivoTRACK

Принцип действия магнитострикционного преобразователя уровня следующий: внутри полой направляющей находится волновод, который образует катушку и по которой проходят импульсы тока. Поплавок передвигается по направляющей и в нем размещен магнит. Перемещающийся по волноводу магнит и возникающие магнитные токовые поля генерируют импульсы продольной деформации, которые распространяются по волноводу и измеряемые пьезоэлементом, конструктивно расположенном в центре. Электроника датчика анализирует измеренные значения, измеряет время распространения этих импульсов и позволяет преобразовывать эти измеренные значения в выходной токовый сигнал 4-20 мА.

• Гидростатического типа

Скважинный уровнемер NivoPRESS N

Скважинный уровнемер разработан и используется для измерения параметра гидростатического давления столба измеряемой жидкости различной высоты, который не должен превышать заводскую калибровку прибора. Имея измеренное значение давления контролируемого столба жидкости, и зная ее плотность, электроника скважинного преобразователя уровня позволяет пересчитывать измеренное давление в измеряемую высоту этого столба жидкости (плотность применяется равной 1000 кг/м3). Конструктивно, данные датчики имеют в своем составе мембрану, которая соединена с сенсорным элементом, работающим либо на емкостном, либо на полупроводниковом принципе. Так как принцип работы прибора позволяет измерять уровень продукта только выше мембраны преобразователя уровня, то для уменьшения значения «мертвой», не измеряемой зоны, гидростатический датчик уровня желательно размещать максимально ближе от дна емкости.

Гидростатический уровнемер NivoPRESS D

Уровнемер гидростатического принципа действия используются для непрерывного контроля за уровнем гидростатического столба жидкости, находящегося в емкости. Следует учитывать, что зная заранее плотность среды, электроника прибора позволяет пересчитывать измеренное значение давления в высоту измеряемого в емкости столба жидкости. Конструкция датчика имеет в своем составе мембрану, которая соединена с сенсорным элементом, работающим в зависимости от модификации датчика либо на полупроводниковом принципе действия, либо на емкостном принципе действия. Необходимо учитывать, что размещать уровнемер необходимо максимально ближе ко дну резервуара, для уменьшения зоны не чувствительности уровнемера и увеличения рабочего диапазона измерения датчиком уровня.

• Электрического (емкостного) типа

Емкостной уровнемер NivoCAP

Работа емкостного уровнемера основана на принципе изменения емкости конденсатора, который образуется с одной стороны измерительным зондом (прибора), с другой стороны опорным зондом, которым обычно является проводящая стенка емкости или дополнительно установленный опорный зонд. Изолятором диэлектриком конденсатора в таком случае будет являться продукт измерения. В зависимости от уровня продукта, емкостные датчики уровня будут изменять емкость конденсатора, значение которого оборудование преобразует в аналоговый выходной сигнал 4-20мА. Стенка емкости, в которую установлен прибор, должна быть из легко проводящего материала (металлическая) и должна располагаться строго параллельно зонду прибора. При не соблюдении этих требований, необходимо использовать прибор с ответным зондом. При первом применении уровнемера необходимо провести его калибровку на пустой емкости и на полностью заполненной емкости для определения преобразователем уровня необходимых параметров измерения уровня.

• Ультразвукового типа (акустического)

Ультразвуковой уровнемера EasyTREK

Принцип работы ультразвукового преобразователя уровня основан на измерении времени, необходимого для пролета акустического сигнала генерируемого излучателем прибора и отраженного от поверхности измеряемой среды и принятого все тем же излучателем преобразователя уровня. Преобразователь уровня фактически измеряет время пролета с генерируемого акустического сигнала, необходимое для пролета его до поверхности среды и обратно. Для данного вида измерения важно, чтобы излучатель и измеряемый продукт были перпендикулярны.

• Радарного типа

Радарный уровнемера PiloTREK

В основе принципа работы преобразователя уровня лежит измерение времени, за которое микроволновый импульс с высокой частотой проходит от излучателя преобразователя уровня до поверхности продукта и отразившись вернется обратно. Для данного вида измерения важна диэлектрическая проницаемость продукта измерения.

• Рефлексного микроволнового (волноводного) типа

Волноводный уровнемер MicroTREK

Принцип работы микроволнового уровнемера основано на генерации преобразователем уровня высокочастотных электромагнитных импульсов, распространяясь по зонду или волноводу отражаться от поверхности раздела фаз (измеряемый продукт — газовая среда), где происходит значительное и резкое изменение диэлектрической постоянной. Это изменение и считается электроникой прибора как уровень продукта. Излучаемые прибором электромагнитные импульсы имеют, низкую мощность и распространяются вдоль металлической направляющей, что позволяет избежать потерь энергии импульса. Это позволят допустить, что амплитуда распространяемого и отражаемого импульса одинаковая и не зависит от применяемого типа зонда и его длины. Для данного вида измерения важна диэлектрическая проницаемость продукта измерения.

Подробнее со всеми уровнемерами, можно ознакомиться в разделе «Уровнемеры»

Сигнализаторы уровня делятся на следующие типы:

• Магнитного принципа действия

Поплавковый сигнализатор уровня NivoMAG

Измерение предельного уровня продукта в емкости, с использованием поплавкового метода измерения уровня, является одним из наиболее простых методов измерения предельного уровня жидкостей. Металлический поплавок размещается на одном конце штанги датчика, на другом его конце установлен магнит, перемещение поплавка в продукте вызывает перемещение магнита, который через герметичную стенку датчика управляет герконовым релейным выходом с памятью положения. Шарнирный механизм, с частью штанги с магнитом, может быть предварительно защищен от агрессивного воздействия продукта дополнительно устанавливаемым силиконовым колпачком. Главным преимуществом использования датчика является его простота в использовании, отсутствия питания и высокую надежность. Релейный выход прибора работает в режиме переключающегося типа.

Поплавковый сигнализатор уровня NivoPOINT

В основе метода поплавкового измерения, как видно из названия, является поплавок (или несколько поплавков). Внутри поплавка, перемещаемого по направляющей, расположен магнит который переключает микропереключатели, меняя свое состояние. Для агрессивных жидкостей возможно использование сигнализатора уровня с покрытием металлической направляющей фторопластовым покрытием и материалом самого поплавка из фторопласта PVDF.Одной из важных характеристик поплавкового сигнализатора предельного уровня является высокая точность срабатывания по измерению уровня ± 1 мм. Количество точек может быть не более 5 штук на одной направляющей и с удлинением не более 3 метров. Область применения описываемого метода широкая. Но к недостаткам метода поплавкового измерения уровня можно отнести его невозможность работы в средах с образованием налипания, отложений осадка и примесей на поплавке и направляющей, не возможность надежной работы средах вызывающих коррозию поплавка и коррозию направляющей (необходимость применения версии прибора с покрытием). Поплавковый метод сигнализации уровня может также успешно использоваться для контроля уровня сильно пенящихся продуктов. Обычно рассматриваемый сигнализатор уровня широко применяется при контроле за уровнем топлива (светлых нефтепродуктов), легких нефтепродуктов, химически агрессивных жидкостей и различных масел в относительно небольших по высоте емкостях и цистернах в различных технологических процессах.

• Ротационного принципа действия

Ротационный сигнализатор уровня NivoROTA

Датчик предельного уровня представляет собой лопасть, которая установлена на оси электрического мотора и размещенная в бункере. При работе электромотора лопасть приводится в движение. Мотор размещен в корпусе прибора вне бункера. Когда происходит наполнение бункера и контролируемый продукт, приближается к вращающейся лопасти, она упирается в продукт и останавливается, мотор продолжает работу и приводит в движение поворотную опору. Находящиеся на опоре микропереключатели отслеживают это перемещение, замыкаются и останавливают работу мотора. Дополнительный микропереключатель управляет работой релейного выхода. При опустошении емкости лепесток освобождается и поворотная платформа возвращается, микропереключатели освобождаются и мотор приводиться в движение. Релейный выход возвращается в свое исходное положение. Все эти меры позволяют обеспечить работоспособность прибора с сыпучими продуктами, имеющими минимальную насыпную плотность не ниже 100 кг/м3.

• Емкостного принципа действия

Емкостной сигнализатор уровня NivoCAP CK

В основе принципа работы емкостного датчика предельного уровня лежит так называемый принцип изменения емкости образовываемого проводимой стенкой или опорным зондом и измерительным зондом конденсатора. В качестве диэлектрика изолятора в этом конденсаторе выступает непосредственно продукт измерения. В зависимости от уровня продукта, будет изменяться емкость конденсатора. На основе измеренного значения электроника прибора осуществляет управление дискретным релейным выходом. Датчик предельного уровня предназначен для контроля уровня сыпучих и жидких веществ с диэлектрической проницаемостью выше 1.5.

• Герконового принципа действия

Сигнализатор уровня NivoFLOAT

Является наиболее простым прибором для сигнализации о переливе. Наиболее распространенное применение данного прибора это защита насоса от сухого хода, а также управление его работой (отключение при достижении верхнего уровня и его включение при достижении верхнего положения)

• Вибрационного принципа действия

Вибрационный сигнализатор уровня NivoCONT R

При изменении уровня среды, в которой происходит колебание элемента вибрирующего штыря сигнализатора, происходит изменение присоединенной массы колеблющейся системы, вследствие чего, изменяется собственная резонансная частота колебания. Наличие микроконтроллера имеющегося в сигнализаторе позволяет, контролировать изменение значения резонирующей частоты колебания, и отвечает за работу релейного выхода, который может принимать значения нормально замкнутого или нормально разомкнутого состояния реле, позволяющего его применять в различных условиях. Фактическое значение резонансной частоты, значение которой настроено срабатывание переключения релейного выхода, находится между собственной частотой резонанса вибрирующего штыря находящегося в воздухе и частотой резонанса в наименее плотном продукте. Все эти меры позволяют обеспечить работоспособность прибора с различными сыпучими продуктом, имеющими минимальную насыпную плотность не ниже 50 кг/м3.

Вибрационный сигнализатор уровня NivoSWITCH

Принцип действия датчика основывается на изменении среды, в которой происходит колебание вибрирующей части вилки, которая вызывает изменение подсоединенной массы колебательной системы, это в свою очередь изменяет собственную резонансную частоту колебания. Излучатель датчика генерирует колебания, а приемник датчика их воспринимает. При размещении вилки в измеряемую среду собственная резонансная частота колебания вилки изменяется, это изменение отслеживается приемником. Резонансная частота колебания, на которую реагирует микроконтроллер, позволяет использовать прибор на разные продукты с насыпной плотностью не менее 10 кг/м3 и минимальной плотностью 700 кг/м3. Датчик предельного уровня применяется для контроля предельного уровня различных жидких и сыпучих веществ.

• Кондуктометрического принципа действия

Кондуктивный сигнализатор уровня NivoCONT K

Работа сигнализатора уровня основана на принципе электропроводности жидкости с допустимой проводимостью не менее 10 мкСм/см. Для контроля уровня электроды сигнализатора погружаются в ёмкость, которые вместе с его стенкой, если она сделана из проводящего материала или дополнительного опорного электрода являются контактами в общей электрической цепи. Датчик предельного уровня применяется для контроля предельного уровня различных жидких веществ.

Подробнее со всеми сигнализаторами уровня, можно ознакомиться в разделе «Сигнализаторы уровня»