Szintérzékelők
Szintérzékelők. Töltési mérés
A munka fizikai elveit és a töltésszint-érzékelők megépítésének elveit figyelembe veszik. A szerkezetek leírása, általános jellemzők, felhasználási feltételek.
Az iparágtól és a töltésszint-érzékelők használatának feltételeitől függően bizonyos követelmények vonatkoznak rájuk. Tervezésekor a használata a távadó ismernie kell a fizikai és kémiai tulajdonságai, a töltőanyag (viszkozitás, vezetőképesség, radioaktivitás és súrlódástól al.), A külső mérési körülmények - hőmérséklet, nyomás, és más környezeti agresszivitás.
Számos fizikai hatás és anyagi tulajdonság van, amelyek alapján a szenzorokat a töltési szint tervezheti és gyárthatja (mérőátalakítók).
Mérés úszóval
A folyadékszint-érzékelő érzékelő elemként úszót használnak. Mint úszó, általában olyan globuláris testeket használnak, amelyek sűrűsége kisebb, mint a folyadék sűrűsége. Az érzékelőtől származó információk átvitele a töltés szintjéről mechanikusan különböző hengerek, fogaskerekek, kábelek vagy elektromos adatátviteli rendszerek segítségével végezhető el (csatlakoztassa a mozgást egy változó ellenállással stb.). Adatátvitelhez lépésenkénti kapcsolók, impulzusok küldése, úszó mozgás mágneses átvitele, induktív elmozdulás érzékelők is használhatók.
Az ilyen eszközök mérési hibái főként a feltöltött folyadék sűrűségének megváltozása vagy az adatátviteli viszonyok (súrlódás, holtjáték stb.) Megváltozása miatt merülnek fel.
Kapacitív módszer a töltés szintjének mérésére. Kapacitív szintérzékelők
A szintmérés kapacitív módszere lehetővé teszi porlasztásos, viszkózus, szemcsés anyagok kitöltését. Mért kapacitív porított élelmiszerek, magvak, mosóporok, cement, homok, szénpor, fűtőolaj, üzemanyag, víz, savak és bázisok, és mások. A kapacitív módszer lehetővé teszi a folyamatos mérés. A módszer hibája 2-3%.
Az érzékelők kapacitív működési módja az elektromos kapacitás mérésén alapul (a kondenzátor működési elvének alkalmazásával). A kondenzátort a tartály falával és a szondával alkotják, amely a tartály tartalmába merül. A kapacitást rendszerint nagyfrekvenciájú feszültséggel mérik. A kapacitás a töltés szintjétől függ. A kapacitás megegyezik a víz alá eső rész és a levegő területének kapacitásainak összegével. Két tartály párhuzamos csatlakozása van, amelyben a teljes kapacitás összegzése megtörtént. A pontosság függ a szonda tervezésétől és a helyes elhelyezéstől. A szonda kábelből, rúdból vagy csőből készül. Szükség esetén (az elektromosan vezető anyagok szintjének mérésekor) szigetelő bevonattal van ellátva.
1. ábra. Az elektródák elhelyezkedése kapacitív mérési módszerrel. 1 - részben vagy teljesen elszigetelt elektróda, 2 - csőelektróda, 3, 4 - elektróda kábelek formájában, 5 - ellenkezőjelű elektróda, 6 - fémszalag
Ábra. 2. Az ultrahangos szintjelző kialakítása. 1 - emitter, 2 - vevő
Az 1. ábra a töltésszint mérésére szolgáló kapacitív módszerben bemutatott próbatesteket mutatja be.
Ha a tározó dielektromos anyagból készül, különálló ellenkező elektródát kell biztosítani. Néha a szintmérők kialakításakor hengeres kondenzátort használnak, amelyet a nyitott véggel mért közegbe merítenek.
A töltési szint meghatározására szolgáló kapacitív módszer univerzális. A hengeres vagy lemezes kondenzátorok formájában előállított szondákat, érzékelőket csak a folyékony anyagok töltésének mértékére lehet használni.
Az elektromos vezetőképességen alapuló töltésszint mérése
Az elektromos vezetőképességen alapuló töltésszint-érzékelők és az eljárás csak a vezetőképes folyékony anyagok szintjének mérésére használható.
A mérési elv a két elektróda közötti elektromos ellenállás megváltozásán alapul, amikor a kapacitást feltöltő anyagba merülnek. Az ellenállás csökken, ha merül. Ezt a módszert és érzékelőket használják a gőzkazánok töltésének mértékére. A módszer hátránya, hogy csak az elektromosan vezetőképes folyékony anyagok szintjének mérésére használható.
Hidrosztatikus és pneumatikus szintmérési módszerek
Módszerek alkalmazhatók bármely folyadék szintjének mérésére. A hidrosztatikus módszer a folyadék nyomását használja az edény aljára, és megváltozik, amikor a szint megváltozik. A tartályban lévő szintmérés pneumatikus módszerében kötelező levegőt vagy védőgázt szolgáltatni. A módszert és az érzékelőket gőzkazánokban, reaktorokban stb. Használják.
A tartály alján található folyadéknyomás a nyitott tartályokban mérhető hagyományos vagy differenciál nyomásmérővel. Zárt tartályokban, ahol a folyadék nyomás alatt lehet, csak nyomáskülönbségmérő. A nyomás a folyadékoszlop magasságától és sűrűségétől függ. Ha a nyomásmérő nincs beállítva az alsó szintre, akkor korrekciót kell végezni.
A töltésszint mérésére szolgáló pneumatikus módszer az, hogy egy folyadékban, amelynek szintjét meg kell mérni, a csövet egy bizonyos szintre kell meríteni. Egy speciális fojtószelep beáramlik a levegőbe a csőbe (vagy valamilyen gázba). A csőben lévő nyomás, illetve a fojtószelep feletti nyomás egyenlő a folyadékoszlop nyomásával (és függ a folyadék szintjétől) a cső alsó széléhez viszonyítva. Az ilyen méréseket a gázbuborékolási módszerrel végzett méréseknek nevezzük. A csőanyagot a folyadék fizikai és kémiai tulajdonságainak figyelembevételével kell kiválasztani.
Ezeknek a módszereknek és a töltésszintmérés szenzorainak előnyei a meglehetősen nagy megbízhatóságúak.
Ultrahangos módszer a szintméréshez. Ultrahangos érzékelők
Az ultrahangos töltési módszer folyékony és ömlesztett anyagokhoz használható. Nem használható csak akkor, ha a folyadék szilárd részecskéket tartalmaz, ami nagy mérési hibákhoz vezethet. Ez a mérési módszer megkönnyíti a mérési folyamat automatizálását.
Ultrahangos módszer alkalmazása a töltés szintjének méréséhez szükséges ultrahanghullám (emitter) és vevőegység forrása. Rendszerint a 20 kHz-től a több megahertzig terjedő frekvenciákat használják. Az ultrahang rezgések megszerzésére két módszer létezik: piezoelektromos és magnetostrikciós.
A szintmérés lehet például egy ultrahangos sugár átmeneti ideje. A gerenda sebessége a szaporító közegtől függ. A szintmérés ilyen módja a töltési szint határértékének jelzésére szolgál (lásd 2. ábra). Amikor egy bizonyos tér kitöltődik, az ultrahangos készülék jelet küld.
De a folyadékoknál sokkal kényelmesebb és pontosabb az ultrahangos szintmérés módszerének használata a visszhangjelző elv szerint. Az ultrahang a folyadék feletti térben terjed, a felület (a levegő-folyadék interfész) tükröződik, és a töltési szintet a vevőhöz való visszatérési idő határozza meg.
Az ultrahangos szintérzékelő egyik legfontosabb előnye, hogy nehezen hozzáférhető helyeken használja.
Ábra. 3. A radioaktív izotópok segítségével történő mérések során a radiátorok elhelyezkedésének néhány változata. 1 - több radiátor, 2 - rúdszerű készítmény használata
A radioaktív izotópokon alapuló szintérzékelők. Mérési módszer
A radioaktív izotópokon alapuló szintérzékelőket általában olyan helyeken alkalmazzák, ahol a mérések nem végezhetők el hagyományos érzékelőkkel. Leggyakrabban a radioaktív izotópokon alapuló szintmérési módszert használják a korróziós anyagok, a magas hőmérsékletű tartályok, a kohászati vállalkozások, az olyan anyagok, mint a szén, az érc stb.
Az érzékelők működése a radioaktív sugárzásnak a tartályban lévő anyagokkal való felszívódásának a jelenségén alapul. A gyakorlatban általában sűrű anyagrétegeket mérnek, ezért a leggyakrabban ilyen típusú érzékelőknél a γ-sugarakat alkalmazzák. A sugarak sugara egyenes vonalban halad át a tartályon. A tartály ellentétes falán sugárzó vevő található. A vevőn fellépő gerendák intenzitása függ az anyag felszívódásától. A szenzorok és a töltésszintmérő rendszerek tervezései a radioaktív izotópok használatával különbözőek lehetnek, az előírásoktól és a követelményektől függően.
Ha egy riasztás elvén működő szintérzékelőre van szükség, akkor annak alakja megközelítőleg azonos az ultrahangos sugárzás alapján (lásd a 2. ábrát). Amikor a szintet megváltoztatják és a gerendát a gerenda gátolja, az érzékelő és a mérőrendszer beindul.
Ha folyamatos szintmérésre van szükség, más érzékelőterveket és mérési módszereket is alkalmaznak. Például, ha több tároló található a tartály falán, amelynek sugarai a vevõ felé irányulnak (3-1 ábra). Amikor az anyag szintje megváltozik, a sugarak egy része átfedésbe kerül, és a bejövő sugárzás intenzitása megváltozik. A szintérzékelő végtelenül változó jellemzője (a határoló régiók kivételével) több radiátor helyett rudas sugárzás előkészítéssel érhető el. Ezt Berthold professzor rúdszerű előkészítésének nevezik (3-2 ábra).
A szintmérés során alkalmazott módszer előnyei: a kapcsolatok hiánya, a különösen nehéz körülmények közötti mérés lehetősége, az üzembiztonság.
Egyéb módszerek és érzékelők a töltésszint mérésére
A hőmérséklet mérése hőmérsékletérzékelőkkel - hőelemek, termisztorok. Ez a mérési módszer folyékony, nem korrozív anyagok esetén lehetséges. A mérési elv alapja a tartályban lévő anyag hőmérsékletének a külső hőmérséklettől való eltérése. Az ilyen mérőátalakítók kialakítása eltér a követelményektől és a mérési körülményektől függően.
Mérések dinamométerekkel. Valójában van egy tartály mérése és a benne lévő anyag. A módszer alkalmas ömlesztett anyagok, agresszív anyagok töltésének mértékére. A mérőrendszerek kialakítása különböző lehet, és a műszaki követelményeknek megfelelően alakítható ki.
A töltési szint mérését végezhetjük rezgésérzékelő elemekkel rendelkező végálláskapcsolókkal, mérést egy elmozdító test segítségével, stb. Az interferometriás módszer alapján vannak szintérzékelők. Itt lézersugarat használnak a távolság mérésére.