Lygio kontrolė pramonės automatikos sistemose

Daugeliui automatizavimo sistemų reikalingas lygio matavimas. Ir yra daug pramonės šakų, kur reikia matuoti lygį. Šiandien yra daug lygio jutiklių, kurie leidžia išmatuoti daugybę fizinių dydžių, susijusių su tam tikros medžiagos kiekiu bake.

Pirmojo lygio jutikliai veikė tik su skysčiais, tačiau dabar, dėka pažangos, yra birių medžiagų jutikliai. Lygio matuokliai ir lygio jungikliai leidžia nuolat stebėti lygį ir kontroliuoti, ar medžiaga pasiekia nurodytą lygį. Šiame straipsnyje mes sutelksime dėmesį į šiuolaikinių lygio matuoklių tipus.

Šiandien lygio jutikliai gali dirbti tiek su skysčiais, tiek su biriomis medžiagomis ir net su dujomis, o medžiaga gali būti tiek talpoje, tiek vamzdyne. Jutikliai skirstomi į kontaktinius ir nekontaktinius ir pagal montavimo būdą gali būti suprojektuoti montuoti arba vamzdyno ar konteinerio korpuse su išmatuota medžiaga, arba virš išmatuotos medžiagos.

Pirmojo lygio jutikliai veikė paprastu plūdės principu ir naudojo kontaktų su medžiaga uždarymo būdą. Dabar jutikliai buvo patobulinti, jų konstrukcijoje yra grandinės, kurios atlieka daugybę papildomų funkcijų, tokių kaip tūrio matavimas, srauto greitis, signalizavimas, kai pasiekiama riba ir kt. Matavimo rezultatai gali būti apdorojami ir saugomi.

Nesvarbu, ar pramonė tvarko skystas, klampias, dujines, laisvai tekančias, lipnias, pastos medžiagas, visada yra tinkamas lygio jutiklis, tinkamas tinkamai aplinkai. Vanduo, tirpalai, šarmai, rūgštys, alyva, alyva, degalai ir tepalai, plastiko granulės – pritaikymo sritis labai plati, o skirtingais fiziniais principais pagrįsti jutikliai leidžia išsirinkti tinkamiausią konkrečioms sąlygoms ir beveik bet kokiai užduočiai.

Jutiklio techninė įranga susideda iš dviejų dalių: paties jutiklio ir duomenų vizualizavimo įrankio. Kontaktiniai ir bekontakčiai jutikliai, nuolatinis keitimas ir kraštų sekimas – jutiklių galimybių spektras šiandien yra gana gausus.

Jutiklio pasirinkimas priklauso nuo pramoninio proceso specifikos ir aplinkos, kurioje jutiklis veiks. Naudojant vizualizacijos įrankius, matavimo procesas gali generuoti grafikus produkto lygio informacijai analizuoti, o tai labai palengvina automatizavimą.

Lygio matuokliai naudojami nuolatiniam birių medžiagų ar skysčių lygio stebėjimui natūraliuose ir dirbtiniuose rezervuaruose. Jie matuoja lygį nuo kelių milisekundžių iki dešimčių sekundžių.

Jie naudojami vandeninių tirpalų, rūgščių, bazių, alkoholių ir kt., taip pat birių medžiagų lygiui stebėti.Jie yra kontaktiniai ir nekontaktiniai, o pagal fizinius principus yra visiškai įvairūs. Pažvelkime į kiekvieną tipą išsamiau.

Mikrobangų radaro lygio matuokliai

Jie naudojami nuolatiniam lygio stebėjimui, yra universalūs. Darbe naudojamas elektromagnetinės bangos atspindžio iš dviejų terpių sąsajos reiškinys. Bangų dažnis yra nuo 6 iki 95 GHz, ir kuo jis didesnis, tuo mažesnis dielektrinė konstanta išmatuotos medžiagos, pavyzdžiui, naftos produktų, bangų dažnis turi būti maksimalus. Tačiau dielektrinė konstanta neturėtų būti didesnė nei 1,6.

Kadangi jutiklis veikia kaip radaras, jis nebijo trukdžių, o aukštas bangų dažnis sumažina parazitinę slėgio ir temperatūros įtaką inde. Tokius aukštus veikimo dažnius turintys radaro jutikliai yra atsparūs dulkėms, garams ir putoms.

Priklausomai nuo jutiklio antenos tipo ir dydžio, įrenginio tikslumas gali skirtis. Kuo didesnė ir platesnė antena, tuo stipresnis ir tikslesnis bus signalas, kuo didesnis diapazonas, tuo geresnė raiška. Mikrobangų radarų jutiklių tikslumas yra 1 mm, jie gali dirbti iki +250 ºС temperatūroje ir matuoti lygį iki 50 m.

Radariniai lygio matuokliai naudojami daugelyje pramonės šakų, kuriose tvarkomos birios medžiagos: statybose, medienos apdirbime, chemijos pramonėje, maisto pramonėje, plastiko, stiklo ir keramikos gamyboje. Jie taip pat tinka skysčių lygiui matuoti.

Akustiniai matavimo prietaisai

Naudojamos akustinės bangos, kurios, atsispindėjusios stebimos medžiagos, yra priimamos ir apdorojamos.Programinė įranga filtruoja norimą signalą aptikdama netikrus aidus.

Signalas perduodamas galingu impulsu, todėl nuostoliai ir susilpnėjimas yra minimalūs. Priklausomai nuo temperatūros, signalas kompensuojamas, o tikslumas išlieka didelis, per ketvirtį procento. Jutiklis montuojamas vertikaliai arba kampu. Pokyčio lygis gali būti iki 60 metrų. Darbinė temperatūra iki +150 ºС. Atsparus sprogimui.

Akustiniai manometrai naudojami daugelyje pramonės šakų – nuo ​​kranų pakrovimo automatizavimo sistemų ir nuotekų lygio stebėjimo sistemų septikuose iki šokolado gamybos.

Ultragarsiniai lygio matuokliai

Priimami ultragarsiniai virpesiai, atsispindintys iš sąsajos tarp dviejų terpių, ir matuojamas laiko intervalas tarp signalo išsiuntimo ir gavimo momento. Diskretiškumas yra kelios sekundės, tai yra dėl riboto garso greičio ore. Maksimalus matavimo lygis siekia 25 metrus.

Programinė įranga leidžia iš anksto sukonfigūruoti jutiklį, kad jis išsijungtų tuo metu, kai po juo praeina koks nors mechanizmas, pavyzdžiui, maišymo mentė. Jutiklį galima valdyti iš kompiuterio. Montuojamas vertikaliai virš medžiagos arba kampu. Tikslumas per ketvirtį procento. Darbinė temperatūra iki +90 ºС. Atsparus sprogimui.

Ultragarsiniai lygio matuokliai naudojami birių medžiagų lygiui stebėti daugelyje sričių – nuo ​​cemento gamyklų iki chemijos ir maisto pramonės.

Hidrostatiniai lygio matuokliai

Išmatuokite skysčio slėgį talpyklos apačioje. Jautraus elemento deformacija paverčiama elektriniu signalu. Matuojant diferencinį slėgį, būtinas ryšys su atmosfera.Tinka darbui su vandeniu ir kitais neagresyviais skysčiais, pastoms ir pan. Gali dirbti tiek atvirose, tiek uždarose patalpose, baseinuose, šuliniuose ir kt.

Slėgio dydis priklauso nuo skysčio tankio ir jo tūrio bake, nuo skysčio kolonėlės aukščio. Lygio matuoklis gali būti panardinamas arba įprastas – arba nuimamas kapiliarinis vamzdelis, kad kontaktuotų su atmosfera, arba siųstuvas įpjaunamas tiesiai į rezervuaro dugną.

Montuojant būtina pašalinti klaidingą skysčio srauto slėgio fiksavimą, kai jis pumpuojamas į baką. Tikslumas per ketvirtį procento. Darbinė temperatūra iki +125 ºС.

Hidrostatiniai lygio matuokliai plačiai naudojami chemijos pramonėje rezervuaruose, būsto ir komunalinėse paslaugose šuliniuose, maisto pramonėje jie komplektuojami su konteineriais su skystais produktais, metalurgijoje, farmacijos pramonėje, naftos pramonėje ir kt.

Talpiniai lygio matuokliai

Jutiklio zondas ir laidžioji bako sienelė sudaro a kondensatorių plokštės… Vietoj laidžios sienelės ant zondo zondo galima montuoti specialų vamzdį arba antrą atskirą įžemintą zondą. Medžiaga tarp plokščių tarnauja kaip kondensatoriaus dielektrikas - oras arba medžiaga, kurios lygis yra stebimas.

Akivaizdu, kad užpildžius baką kondensatoriaus elektrinė talpa palaipsniui keisis. Esant tuščiam bakui, elektrinė talpa turės tam tikrą vertę, o oro išstūmimo procese ji pasikeis. Padidinus gaminį bake, keičiasi jutiklio ir bako suformuoto kondensatoriaus talpa.

Jutiklio elektronika konvertuoja talpos pokytį į lygio pokytį.Jei bako forma yra neįprasta, naudojamas antrasis zondas, nes suformuoto kondensatoriaus plokštės turi būti vertikaliai. Didžiausias lygis siekia 30 metrų. Tikslumas yra ne mažesnis kaip trečdalis procento. Darbinė temperatūra iki +800 ºС, priklausomai nuo modelio. Vėlavimo laikas yra reguliuojamas.

Talpiniai lygio jutikliai daugiausia naudojami skysčių lygio stebėjimui daugelyje sričių, kur būtina palaikyti tam tikrą produkto lygį: gėrimų, buitinės chemijos gamyboje, vandens gamybos įmonėse, žemės ūkyje ir kt.

Magnetiniai lygio matuokliai

Ant vairuotojo yra nuolatinio magneto plūdė. Vairuotojo viduje sumontuoti magnetiškai jautrūs jungikliai. Nuoseklus jungiklių veikimas pildant arba ištuštinant baką sukelia srovės pasikeitimą atskirose dalyse.

Principas toks paprastas, kad šių lygio matuoklių reguliavimo nereikia, todėl jie yra pigūs ir populiarūs. Suvaržymus įveda tik skysčio tankis. Darbinė temperatūra iki +120 ºС. Pamainos riba yra 6 metrai.

Magnetinis manometras yra ekonomiškas sprendimas skysčio lygio matavimui daugelyje pramonės šakų.

Mikrobangų refleksiniai matuokliai

Skirtingai nuo radarų matavimo prietaisų, čia banga sklinda ne atvirame ore, o palei prietaiso zondą, kuris gali būti virvė ar lazda. Bangos impulsas atsispindi nuo sąsajos tarp dviejų terpių su skirtingomis dielektrinėmis konstantomis ir grįžta atgal, o laikas nuo perdavimo momento iki priėmimo momento yra fiksuojamas elektronikos ir paverčiamas lygio verte.

Naudojant bangolaidį išvengiama parazitinio dulkių, putų, virimo poveikio, taip pat aplinkos temperatūros įtakos. Matuojamos terpės dielektrinė konstanta turi būti ne mažesnė kaip 1,3e.

Atšvaito lygio matuoklius galima naudoti ten, kur radaras negali veikti dėl spinduliuotės modelio, pavyzdžiui, siauruose aukštuose rezervuaruose. Matavimo riba 30 metrų. Darbinė temperatūra iki +200 ºС. Tikslumas 5 mm.

Reflex mikrobangų lygio siųstuvai gali būti naudojami nuolat stebėti nelaidžių ir laidžių skysčių ir kietųjų medžiagų lygį, taip pat matuoti jų masę ir tūrį. Taikoma daugelyje pramonės šakų.

Apėjimo lygio siųstuvai

Indo šone yra matavimo kolonėlė. Skystis užpildo vamzdelį ir išmatuojamas jo lygis. Laivo ryšio principas. Vamzdelyje esančio skysčio paviršiuje plūduriuoja magnetas, o šalia vamzdelio plūduriuoja magnetostrikcinis jutiklis, kuris atstumą iki magneto paverčia srovės signalu.

Vamzdis turi skirtingų spalvų indikatoriaus plokšteles, kurios keičia savo padėtį veikiant magneto magnetiniam laukui. Dėl to, kad nėra skysčio kontakto su išorine aplinka, aplinkkelio siųstuvai yra taikomi maisto ir farmacijos pramonėje. Matavimo lygio apribojimas iki 3,5 metro. Tikslumas 0,5 mm. Darbinė temperatūra iki +250 ºС.

Aplenkimo matavimo prietaisai taikomi, kai reikalinga vizualinė skysčio lygio kontrolė: šiluminės energetikos pramonėje, chemijos pramonėje, gyvenamajame sektoriuje, elektros pramonėje, maisto pramonėje ir naftos bei dujų pramonėje.

Magnetostrikciniai lygio siųstuvai

Lankstus arba standus kreiptuvas turi plūdę su įmontuotu magnetu. Išilgai laidininko yra bangolaidis, aplink kurį srovės impulsais per ritę sužadinamas radialinis magnetinis laukas. Kai šis magnetinis laukas susiduria su plūdės nuolatinio magneto magnetiniu lauku, magnetostrikcinis bangolaidis patiria labai dinamišką plastinę deformaciją.

Dėl šios deformacijos ultragarso banga sklinda išilgai bangolaidžio ir viename gale fiksuojama elektroniniu keitikliu. Palyginus trigerio impulso momentą ir deformacijos impulso atsiradimo laiką, nustatoma plūdės vieta. Matavimo lygio riba siekia 15 metrų. Tikslumas per 1 mm. Darbinė temperatūra iki +200 ºС.

Magnetostrikciniai manometrai naudojami chemijos pramonėje putojančių skysčių lygiui stebėti, maisto pramonėje ir metalurgijoje skystų maisto produktų ir kuro lygiui stebėti.

Daug lygio matuoklių

Krovinys pritvirtintas prie kabelio arba juostos, suvyniotos ant būgno. Sumontavus jutiklį ant bako dangčio, tampa įmanoma sumažinti bako apkrovą. Elektros variklis suka būgną, o apkrova nusileidžia kabeliu. Svoriui palietus matuojamos medžiagos paviršių, lyno įtempimas atsipalaiduoja ir tai signalizuoja apie medžiagos lygį. Virvė vėl vingiuoja aplink būgną, pakeldama krovinį atgal.

Elektronika apskaičiuoja lygį pagal būgno apsisukimų skaičių. Toks jutiklis tinka aptikti medžiagas, kurių tankis yra 20 kg/m3. Matavimo lygio apribojimas iki 40 metrų.Tikslumas nuo 1 iki 10 cm, priklausomai nuo modifikacijos. Matavimo intervalą nustato vartotojas ir jis gali būti nuo 6 minučių iki 100 valandų. Darbinė temperatūra iki +250 ºС.

Kelių partijų skaitikliai yra naudojami įvairiose pramonės šakose, siekiant kontroliuoti birių medžiagų lygį automatizuotose sistemose.