Niveauregeling in industriële automatiseringssystemen

Veel automatiseringssystemen vereisen niveaumeting. En er zijn veel industrieën waar niveaumeting nodig is. Tegenwoordig zijn er veel niveausensoren waarmee u veel fysieke grootheden kunt meten die verband houden met de hoeveelheid in de tank van een bepaald materiaal.

De sensoren van het eerste niveau werkten alleen met vloeistoffen, maar dankzij de vooruitgang zijn er nu sensoren voor bulkmaterialen. Met niveaumeters en niveauschakelaars kunt u continu het niveau bewaken en controleren of het materiaal het opgegeven niveau bereikt. In dit artikel zullen we ons concentreren op de soorten moderne niveaumeters.

Tegenwoordig kunnen niveausensoren werken met zowel vloeistoffen als bulkmaterialen en zelfs gassen, en kan het materiaal zowel in de container als in de pijpleiding worden geplaatst. Sensoren zijn onderverdeeld in contact en contactloos, en afhankelijk van de installatiemethode kunnen ze worden ontworpen voor installatie in het lichaam van een pijpleiding of container met het gemeten materiaal, of boven het gemeten materiaal.

De sensoren van het eerste niveau werkten volgens het eenvoudige principe van een vlotter en gebruikten een methode om contacten met materiaal te sluiten. Nu de sensoren zijn verbeterd, bevatten ze schakelingen in hun ontwerp die een aantal extra functies bieden, zoals het meten van volume, debiet, signalering wanneer de limiet is bereikt, enz. De meetresultaten kunnen worden verwerkt en opgeslagen.

Of de industrie nu omgaat met vloeibare, stroperige, gasvormige, vrij stromende, kleverige of pasteuze materialen, er is altijd de juiste niveausensor voor de juiste omgeving. Water, oplossing, alkali, zuur, olie, olie, brandstoffen en smeermiddelen, plastic korrels - het toepassingsgebied is zeer breed en sensoren op basis van verschillende fysische principes stellen u in staat degene te kiezen die geschikt is voor specifieke omstandigheden en voor bijna elke taak.

De sensorhardware bestaat uit twee delen: de sensor zelf en de datavisualisatietool. Contact- en contactloze sensoren, constante verandering en het volgen van grenzen: het scala aan sensormogelijkheden is tegenwoordig behoorlijk uitgebreid.

Het type sensor dat u kiest, wordt bepaald door de specifieke kenmerken van het industriële proces en de omgeving waarin de sensor zal werken. Met visualisatietools kan het meetproces grafieken genereren om informatie op productniveau te analyseren, waardoor automatisering aanzienlijk wordt vergemakkelijkt.

Niveaumeters worden gebruikt voor continue bewaking van het niveau van stortgoederen of vloeistoffen in natuurlijke en kunstmatige reservoirs. Ze meten het niveau met een resolutie van enkele milliseconden tot tientallen seconden.

Ze worden gebruikt om het niveau van waterige oplossingen, zuren, basen, alcoholen, enz. te bewaken, evenals bulkmaterialen.Ze zijn contact en contactloos, en volgens fysieke principes zijn ze volledig divers. Laten we elk type in meer detail bekijken.

Magnetron radar niveaumeters

Ze worden gebruikt voor continue bewaking van het niveau, ze zijn universeel. Het werk maakt gebruik van het fenomeen van reflectie van een elektromagnetische golf van de interface tussen twee media. De frequentie van de golven is van 6 tot 95 GHz, en hoe hoger het is, hoe lager het is de diëlektrische constante gemeten materiaal, bijvoorbeeld voor aardolieproducten, moet de frequentie van de golven maximaal zijn. Maar de diëlektrische constante mag niet hoger zijn dan 1,6.

Omdat de sensor werkt als een radar, is hij niet bang voor interferentie en minimaliseert de hoge frequentie van de golven de parasitaire invloed van druk en temperatuur in het vat. Radarsensoren met zulke hoge werkfrequenties zijn ongevoelig voor stof, damp en schuim.

Afhankelijk van het type en de grootte van de sensorantenne kan de nauwkeurigheid van het apparaat variëren. Hoe groter en breder de antenne, hoe sterker en nauwkeuriger het signaal zal zijn, hoe groter het bereik, hoe beter de resolutie. De nauwkeurigheid van microgolfradarsensoren ligt binnen 1 mm, ze kunnen werken bij temperaturen tot +250 ºС en het niveau meten tot 50 m.

Radarniveaumeters worden gebruikt in veel industrieën waar bulkmaterialen worden behandeld: in de bouw, houtbewerking, in de chemische industrie, in de voedingsmiddelenindustrie, bij de productie van kunststoffen, glas en keramiek. Ze zijn ook toepasbaar voor het meten van het niveau van vloeistoffen.

Akoestische meetinstrumenten

Er wordt gebruik gemaakt van akoestische golven, die bij weerkaatsing door de waargenomen stof worden opgevangen en verwerkt.De software filtert het gewenste signaal door onechte echo's te detecteren.

Het signaal wordt met een krachtige puls verzonden, waardoor verliezen en verzwakking minimaal zijn. Afhankelijk van de temperatuur wordt het signaal gecompenseerd en blijft de nauwkeurigheid hoog, binnen een kwart procent. De sensor wordt verticaal of onder een hoek gemonteerd. Het niveau van verandering kan oplopen tot 60 meter. Bedrijfstemperatuur tot +150 ºС. Explosieveilig.

Akoestische manometers worden in veel industrieën gebruikt, van automatiseringssystemen voor het laden van kranen en systemen voor het bewaken van het rioolniveau in septic tanks tot de productie van chocolade.

Ultrasone niveaumeters

Ultrasone trillingen die worden gereflecteerd door de interface tussen de twee media worden opgevangen en het tijdsinterval tussen het moment waarop het signaal wordt verzonden en ontvangen wordt gemeten. De discretie is enkele seconden, dit komt door de eindige geluidssnelheid in lucht. Het maximale meetniveau bereikt 25 meter.

Met de software kunt u de sensor vooraf configureren om uit te schakelen gedurende de periode dat er een mechanisme onderdoor gaat, bijvoorbeeld een roerblad. Het is mogelijk om de sensor vanaf een computer te bedienen. Verticaal boven het materiaal of schuin geplaatst. Nauwkeurigheid binnen een kwart procent. Bedrijfstemperatuur tot +90 ºС. Explosieveilig.

Ultrasone niveaumeters worden gebruikt om het niveau van bulkmaterialen in veel gebieden te bewaken, van cementfabrieken tot de chemische en voedingsmiddelenindustrie.

Hydrostatische niveaumeters

Meet de vloeistofdruk op de bodem van de container. De vervorming van het gevoelige element wordt omgezet in een elektrisch signaal. Bij het meten van het drukverschil is een aansluiting op de atmosfeer noodzakelijk.Geschikt voor het werken met water en andere niet-agressieve vloeistoffen, voor pasta's, enz. Het kan zowel in open als gesloten ruimtes werken, in zwembaden, putten, enz.

De hoeveelheid druk hangt af van de dichtheid van de vloeistof en het volume in de tank, van de hoogte van de vloeistofkolom. De niveaumeter kan ondergedompeld of normaal zijn - ofwel wordt een capillaire buis verwijderd voor contact met de atmosfeer, ofwel wordt de zender rechtstreeks in de bodem van de tank gesneden.

Tijdens de installatie is het noodzakelijk om valse fixatie van de druk van de vloeistofstroom uit te sluiten wanneer deze in de tank wordt gepompt. Nauwkeurigheid binnen een kwart procent. Bedrijfstemperatuur tot +125 ºС.

Hydrostatische niveaumeters worden veel gebruikt in de chemische industrie in tanks, in woningen en gemeentelijke diensten in putten, in de voedingsindustrie worden ze uitgerust met containers met vloeibare producten, in de metallurgie, in de farmaceutische industrie, in de petroleumindustrie, enz.

Capacitieve niveaumeters

De sensorsonde en de geleidende tankwand vormen een condensator platen… In plaats van een geleidende wand kan een speciale buis worden gebruikt om op de sonde-sonde te monteren of een tweede afzonderlijke geaarde sonde. De substantie tussen de platen dient als diëlektricum van de condensator - lucht of materiaal waarvan het niveau wordt gecontroleerd.

Het is duidelijk dat wanneer de tank gevuld is, de elektrische capaciteit van de condensator geleidelijk zal veranderen. Met een lege tank zal de elektrische capaciteit een bepaalde waarde hebben en tijdens het luchtverplaatsingsproces zal deze veranderen. Het verhogen van het product in de tank verandert de capaciteit van de condensator gevormd door de sensor en de tank.

De sensorelektronica zet de capaciteitsverandering om in een niveauverandering.Als de vorm van de tank ongebruikelijk is, wordt een tweede sonde gebruikt, omdat de platen van de gevormde condensator verticaal moeten worden geplaatst. Het maximale niveau bereikt 30 meter. De nauwkeurigheid is niet minder dan een derde van een procent. Bedrijfstemperatuur tot +800 ºС, afhankelijk van het model. De vertragingstijd is instelbaar.

Capacitieve niveausensoren worden voornamelijk gebruikt om het vloeistofniveau te bewaken in veel gebieden waar het nodig is om een ​​bepaald niveau van het product te behouden: bij de productie van dranken, huishoudelijke chemicaliën, in waterproductie-installaties, in de landbouw, enz. .

Magnetische niveaumeters

Er zit een permanente magneetvlotter op de driver. Magnetisch gevoelige schakelaars zijn in de driver geïnstalleerd. Door de sequentiële werking van de schakelaars bij het vullen of legen van de tank verandert de stroom in afzonderlijke delen.

Het principe is zo eenvoudig dat deze niveaumeters niet afgesteld hoeven te worden en daardoor goedkoop en populair zijn. Beperkingen worden alleen geïntroduceerd door de dichtheid van de vloeistof. Bedrijfstemperatuur tot +120 ºС. De schakellimiet is 6 meter.

De magnetische manometer is een kosteneffectieve oplossing voor vloeistofniveaumeting in veel industrieën.

Microgolfreflexmeters

In tegenstelling tot radarmeetapparaten plant de golf zich hier niet in de open lucht voort, maar langs de sonde van het apparaat, dat een touw of een stok kan zijn. De golfpuls ondergaat reflectie van de interface tussen twee media met verschillende diëlektrische constanten en keert terug, en de tijd tussen het moment van verzending en het moment van ontvangst wordt door de elektronica vastgelegd en omgezet in een niveauwaarde.

Het gebruik van een golfgeleider vermijdt de parasitaire werking van stof, schuim, koken, evenals de invloed van de omgevingstemperatuur. De diëlektrische constante van het gemeten medium mag niet lager zijn dan 1,3e.

Reflectorniveaumeters kunnen worden gebruikt waar radar niet kan werken vanwege het stralingspatroon, bijvoorbeeld in smalle hoge tanks. Meetlimiet 30 meter. Bedrijfstemperatuur tot +200 ºС. Nauwkeurigheid binnen 5 mm.

Reflex-microgolfniveauzenders kunnen worden gebruikt om continu het niveau van niet-geleidende en geleidende vloeistoffen en vaste stoffen te bewaken, evenals hun massa en volume te meten. Toepasbaar in vele branches.

Bypass-niveauzenders

Aan de zijkant van het vat bevindt zich een meetzuil. De vloeistof vult de buis en het niveau wordt gemeten. Het principe van scheepscommunicatie. Een magneet drijft op het oppervlak van de vloeistof in de buis en in de buurt van de buis drijft een magnetostrictieve sensor die de afstand tot de magneet omzet in een stroomsignaal.

De buis heeft indicatorplaten van verschillende kleuren die van positie veranderen onder invloed van het magnetische veld van de magneet. Doordat er geen contact is van de vloeistof met de externe omgeving, zijn bypass transmitters toepasbaar in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie. Meetniveaubegrenzing tot 3,5 meter. Nauwkeurigheid binnen 0,5 mm. Bedrijfstemperatuur tot +250 ºС.

Bypass-meetapparaten zijn toepasbaar wanneer visuele controle van het vloeistofniveau vereist is: in de thermische energie-industrie, in de chemische industrie, in de residentiële sector, in de elektriciteitsindustrie, in de voedingsmiddelenindustrie en in de olie- en gasindustrie.

Magnetostrictieve niveauzenders

De flexibele of stijve geleider bevat een vlotter met een ingebouwde magneet. Langs de geleider bevindt zich een golfgeleider, waaromheen een radiaal magnetisch veld wordt opgewekt door stroompulsen door de spoel. Wanneer dit magnetische veld botst met het magnetische veld van de permanente magneet van de vlotter, ondergaat de magnetostrictieve golfgeleider een zeer dynamische plastische vervorming.

Als gevolg van deze vervorming plant de ultrasone golf zich voort langs de golfgeleider en wordt aan één uiteinde gefixeerd door een elektronische transducer. De vergelijking tijdens het moment van de triggerpuls en het tijdstip van optreden van de vervormingspuls bepaalt de locatie van de vlotter. De limiet van het meetniveau bereikt 15 meter. Nauwkeurigheid binnen 1 mm. Bedrijfstemperatuur tot +200 ºС.

Magnetostrictieve manometers worden gebruikt in de chemische industrie om het niveau van schuimende vloeistoffen te bewaken, in de voedingsindustrie en in de metallurgie om het niveau van vloeibare voedingsmiddelen en brandstoffen te bewaken.

Veel niveaumeters

Een lading is bevestigd aan een kabel of band die op een trommel is gewikkeld. Door de sensor op het tankdeksel te installeren, wordt het mogelijk om de belasting in de tank te verminderen. De elektromotor laat de trommel draaien en de last daalt langs de kabel. Wanneer het gewicht het oppervlak van het te meten materiaal raakt, wordt de spanning in het touw opgeheven en dit geeft het niveau van het materiaal aan. Het touw wikkelt zich weer rond de trommel en tilt de lading weer op.

De elektronica berekent het niveau op basis van het toerental van de trommel. Voor het detecteren van stoffen met een dichtheid van 20 kg per m3 is een dergelijke sensor geschikt. Meetniveau begrenzing tot 40 meter.Nauwkeurigheid van 1 tot 10 cm, afhankelijk van de modificatie. Het meetinterval wordt door de gebruiker ingesteld en kan variëren van 6 minuten tot 100 uur. Bedrijfstemperatuur tot +250 ºС.

Multi-batchmeters worden in verschillende industrieën gebruikt om het niveau van bulkmaterialen in geautomatiseerde systemen te regelen.