Параметры датчиков уровнемера

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Виды уровнемеров

2. Устройство уровнемеров

3. Промышленно изготовляемые уровнемеры

4. Уровнемеры, применяемые для измерения уровня угля в металлургической промышленности

4.1 Уровнемеры УЛМ

4.2 Конструкция датчиков уровня УЛМ-11

4.3 Датчик уровня радиолокационный РДУ-Х2

4.4 Конструкция датчика уровня радиолокационного РДУ-Х2

Заключение



Введение

Датчик уровня является измерительным преобразователем уровня жидкости, сыпучего или кускового материала в механический, электрический или пневматический сигнал, удобный для последующей передачи, обработки и регистрации.

Датчиками уровня (сигнализаторами) еще называют уровнемеры. В отличие от сигнализатора уровня, который измеряет только граничные отметки, последние способны измерять общие градации полного уровня.

Датчики уровня - абсолютно необходимые приборы в современной промышленности и технике.

В данном реферате нами будут рассмотрены основные виды уровнемеров, а так же будут выделены уровнемеры, используемые для измерения уровня угля в металлургической и энергетической промышленности.

На данный момент существует огромное множество датчиков уровня, обладающих различными функциями, применяемых для различных материалов, уровень которых необходимо измерять и контролировать.

Самым существенным отличием разных датчиков уровня являются технологии и принципы их работы, от которых также зависит применение приборов, качество их работы, стоимость и доступность.

уровнемер радиолокационный датчик



1. Виды уровнемеров

По принципу действия уровнемеры делятся на визуальные, механические, гидростатические, электрические, акустические, радиоактивные.

Визуальные - являются наиболее простым видом измерителей уровня. Их работа основана на принципе сообщающихся сосудов, а за уровнем жидкости следят напрямую через водомерное стекло.

Механические уровнемеры - в них отсчет уровня происходит: либо по оценке положения предмета на поверхности жидкости относительно двух точек измерений - это поплавковые уровнемеры; либо по оценке уровня жидкости, вытесненной при погружении предмета, закон Архимеда

FA = сgV,

где с - плотность жидкости (газа), g - ускорение свободного падения, а V - объём погружённого тела) - буйковые уровнемеры. Лопастные датчики уровня, использующие вращательное движение.

Гидростатические уровнемеры - принцип их действия основан на уравновешивании давления столба измеряемой жидкости и столба жидкости, которая заполняет измерительный прибор на каком-либо производстве.

Гидростатические датчики уровня измеряют давление жидкости и преобразуют его в значение уровня, поскольку гидростатическое давление зависит от уровня и плотности жидкости, но не зависит от формы и объема резервуара. Они представляют собой дифференциальные датчики давления, к которым подается давление среды и для сравнения второй вход соединяется с атмосферой или с областью избыточного давления в случае емкости под давлением. Гидростатические уровнемеры применяются для однородных жидкостей в резервуарах без существенного движения жидкости и могут использоваться для вязких жидкостей, суспензий и паст.

Конструктивно гидростатические датчики бывают двух типов: мембранные и погружные. В первом случае тензорезистивный или емкостной датчик непосредственно соединен с мембраной, и весь прибор находится в нижней части резервуара, при этом расположение мембраны датчика соответствует минимальному уровню. В случае погружного датчика мембрана находится в жидкости и передает давление на тензорезистивный сенсор через столб воздуха запаянный в подводящей трубке. Гидростатические уровнемеры обеспечивают высокую точность при невысокой стоимости и простоте конструкции.

Электрические уровнемеры промышленной специализации - их делят на емкостные и кондуктометрические. В ёмкостных уровнемерах чувствительным элементом служит конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально изменению уровня жидкости. Действие кондуктометрического уровнемера основано на измерении сопротивления между электродами, помещенными в измеряемую среду (одним из электродов может быть стенка резервуара или аппарата).

Акустические уровнемеры - принцип действия основан на измерении времени отражения звуковых колебаний от поверхности раздела газ - контролируемая среда. Разновидностью акустических уровнемеров являются ультразвуковые уровнемеры.

Ультразвуковые уровнемеры зондируют рабочую зону волнами ультразвука, т.е. волнами давления с частотой свыше 20 кГц. Конструктивно такой уровнемер состоит из излучателя и приемника колебаний, выполненных на кварцевой пластине, на которой измеряется напряжение отражённого сигнала. Ультразвуковой датчик устанавливается в верхней части резервуара. При этом сигнал проходит через воздух и отражается от границы с твердой (жидкой) средой.

Скорость распространения ультразвука зависит от температуры, поэтому применяется термокомпенсация с помощью встроенного термодатчика. Ультразвуковые уровнемеры могут использоваться для агрессивных сред и для сред с самыми различными физическими свойствами, за исключением сильнопарящих, сильнопенящихся жидкостей, мелкодисперсных и пористых гранулированных сыпучих продуктов.

Наиболее современным является радарный уровнемер. Радарные уровнемеры - это наиболее высокотехнологичные средства измерения уровня. Для зондирования рабочей зоны и определения расстояния до объекта используется электромагнитное излучение СВЧ диапазона. В непрерывных уровнемерах идёт как излучение частотно модулированного сигнала, так и одновременно прием отраженного сигнала с помощью одной и той же антенны. На выходе получается смешаный сигнал, который анализируется с применением специального ПО. Импульсные микроволновые уровнемеры излучают сигнал с паузами, в которых происходит прием отраженного сигнала. Прибор вычисляет время прохождения прямого и обратного сигналов и определяет значение расстояния до поверхности.

Радарные уровнемеры не имеют непосредственного контакта с контролируемой средой, они могут применяться для агрессивных, вязких, неоднородных жидких и сыпучих материалов. От ультразвуковых бесконтактных уровнемеров их отличает меньшая чувствительность к температуре и давлению, а также устойчивость к запыленности, испарению, пенообразованию. Радарные уровнемеры обеспечивают высокую точность, что позволяет использовать их в системах коммерческого учета, они позволяют производить измерения уровня сред с низкой диэлектрической проницаемостью и, следовательно, слабой отражательной способностью. Они удобны в емкостях, где присутствует различное оборудование, сокращающее свободную зону для работы радара.

Важную роль в работе радарного уровнемера играет размер антенны, чем она больше, тем более сильный и узконаправленный сигнал она излучает и, в тоже время, тем лучше прием отраженного сигнала. Рупорная антенна применяется в больших емкостях, позволяет работать с широким спектром сред по диэлектрической проницаемости, применима в сложных условиях и обеспечивает диапазон измерения до 35…40 м. Стержневая антенна применяется в небольших емкостях с химически агрессивными средами или гигиеническими продуктами, а также в случае, когда доступ в емкость ограничен малыми размерами патрубка. Диапазон измерения - до 20 м. Поверхность стержневой антенны покрыта слоем защитной изоляции. Трубчатая антенна представляет собой удлиненный волновод. Она позволяет формировать наиболее сильный сигнал за счет снижения рассеивания и используется в особо сложных случаях при наличии сильного волнения поверхности среды или большого слоя густой пены либо для случая сред с низкой диэлектрической проницаемостью.

Радиоактивные (радиоизотопные) уровнемеры - используют просвечивание объекта измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества.

Конструктивно все уровнемеры для жидкостей выполняются для открытых резервуаров и для аппаратов, находящихся под давлением.



2. Устройство уровнемеров

Визуальные уровнемеры (рис. 1) - простейшие измерители уровня жидкости. К технологическому аппарату 1 через запорные вентили 2 подсоединено указательное стекло (трубка 3). Аппарат и трубка представляют собой сообщающиеся сосуды, поэтому уровень H жидкости в трубке всегда равен ее уровню в аппарате и отсчитывается по шкале.

Поплавковые уровнемеры. Чувствительный элемент - поплавок, находящийся на поверхности жидкости (рис. 2, а). Поплавок 1 уравновешивается грузом 3, который связан с поплавком гибким тросом 2. Уровень жидкости определяется положением груза относительно шкалы 4. Пределы измерений устанавливают в соответствии с принятыми значениями верхнего и нижнего уровней.

Значительно надежнее тонущие поплавки - массивные буйки (рис. 2, б). При изменении уровня жидкости по закону Архимеда изменяется действующая на конец рычага 2 выталкивающая сила (вес буйка 1). Соотв. изменяющийся момент сил, действующих на рычаг 2, от буйка передается через вал 5, закрепленный в донышке 7, на трубку 6 и уравновешивается моментом ее скручивания. Изменение угла скручивания трубки пропорционально величине уровня.

Рис. 2. Поплавковые уровнемеры: а - с плавающим поплавком; б - с тонущим поплавком

Лопастной датчик (схема 1) монтируется в силос на нужном уровне, главным рабочим элементом датчика является вращающаяся лопатка. Датчик представляет собой простой и надежный электродвигатель, медленно вращающий свой вал с насаженными удлинителями различной величины (до 1200 мм) с лопатками нужной конфигурации, установленными на конце. Двигатель постоянно вращает вал с лопаткой, но до тех пор, пока засыпаемые в силос материалы не достигнут уровня вращающейся лопатки. При этом вращение лопатки приостанавливается или останавливается совсем, что приводит к резкому увеличению момента на валу датчика, а это в свою очередь приводит к срабатыванию соответствующего реле, которое замыкает или размыкает контакты, сигнализирующие о достижении заданного уровня в емкости. Как только уровень продукта в емкости уменьшится на столько, что лопатка снова начнет вращаться, то вышеупомянутое реле вернется в исходное состояние.



Схема 1. Лопастной датчик

Гидростатические уровнемеры. Их действие основано на уравновешивании давления столба жидкости p в аппарате (хранилище) давлением столба жидкости, заполняющей измерит, прибор, или пружинным механизмом. При достаточно больших значениях уровня и в отсутствие избыточного давления над жидкостью в качестве уровнемера можно применять манометр с трубчатой пружиной, устанавливаемый на отметке так называемого нулевого уровня (рис. 3).

Дифманометрические уровнемеры позволяют измерять уровень в открытых (атм. давление) или закрытых (давление либо разрежение) резервуарах (рис. 4). Относительно постоянный уровень жидкости в одном из колен измерит, прибора (дифманометра), а, следовательно, и в контролируемом аппарате обеспечивается уравнительным сосудом (наполнен до определенного уровня той же жидкостью, что и в аппарате). Высота столба жидкости в другом колене дифманометра изменяется с изменением уровня в аппарате.



Каждому значению уровня в нем отвечает некоторый перепад давления, обусловленный расстоянием по высоте между аппаратом и прибором. Если аппарат работает при атм. давлении, уравнительный сосуд размещают на отметке нулевого уровня (рис. 4, а), если под давлением - на высоте макс. уровня (рис. 4, б).

Рис. 4. Дифманометрические уровнемеры: измерение уровня в открытом резервуаре (а) и аппарате, работающем под давлением (б)



Пьезометрические уровнемеры (рис. 5) основаны на принципе гидравлического затвора (обычно водяного). Для измерения уровня используют воздух или инертный газ, который под давлением р продувают через слой жидкости (р_х - давление над ней). Кол-во воздуха ограничивают диафрагмой 1 или регулирующими вентилями 2 так, чтобы скорость движения его в трубопроводе была минимальна (с целью уменьшения потерь на трение). Для контроля расхода воздуха устанавливают спец. стаканчики 3 или ротаметры. Уровень жидкости

H=(р - р_x)/p_ж,

где р_ж - плотность замыкающей жидкости в дифманометре. Перепад давления (р, р_х) определяется по высоте столба жидкости h в манометре. В случае измерения уровня агрессивных жидкостей необходимо подводить воздух в обе линии, подсоединяемые к дифманометру.

Пьезометрические приборы широко применяются для измерения уровня жидкости в подземных резервуарах.



Электрические уровнемеры. (рис. 6) В них измеряемые значения уровня жидкости преобразуются в соответствующие электрические сигналы. Наиболее распространены емкостные и омические приборы.

Емкостные уровнемеры. (рис. 6) Вместе со стенками сосуда 1 электрод 2 образует чувствительный элемент - цилиндрический конденсатор, электрическая емкость которого изменяется пропорционально уровню жидкости. Емкость измеряется электронным блоком 3, сигнал из которого поступает в блок 4, представляющий собой релейный элемент (в схемах сигнализации достижения определенного уровня) или указывающий прибор (в схемах измеренного уровня).

Омические (кондуктометрические) уровнемеры (рис. 6б) основаны на измерении сопротивления при замыкании электрической цепи, образованной электромагнитным реле 1, электродом 2 и контролируемой средой (уровень У) электропроводностью от 2·10~3 См.

Рис. 6. Электрические уровнемеры: а - емкостный; б - омический



Ультразвуковые уровнемеры (рис. 7). В них используется явление отражения ультразвуковых колебаний (импульсов) от плоскости раздела жидкость-газ (обычно воздух). Время между моментом посылки первичного импульса и моментом возвращения отраженного импульса является функцией высоты измеряемого уровня. Эти приборы позволяют измерять уровень без контакта с контролируемой средой в труднодоступных местах.

Рис. 7. Ультразвуковой уровнемер: 1, 2 - генераторы, соотв., управляющий и импульсов; 3 - пьезоэлектрический излучатель; 4 - усилитель импульсов; 5 - измеритель времени; 6 - вторичный прибор

Радиоизотопные уровнемеры основаны на сравнении интенсивностей потоков a- или b-излучения, проходящих выше либо ниже уровня раздела двух сред разной плотности. Применение этих приборов целесообразно в случае невозможности использовать иные уровнемеры.

Уровнемеры для сыпучих материалов, уровнемеры для сыпучих тел имеют свои особенности. Характерным отличием сыпучих материалов от жидкостей является непропорциональность передачи давления на дно и стенки емкости в зависимости от уровня в ней контролируемого вещества. Простейшие уровнемеры для сыпучих материалов выполняются с чувствительными элементами, соприкасающимися с поверхностью вещества. Изменение уровня дистанционно передается на вторичный измерительный прибор.

Наиболее, распространены лотовые уровнемеры (рис. 8). В них зонд (лот) 5 и груз 7 подвешены на блоке храпового колеса 4. Зонд периодически приподнимается с помощью управляемого пневматическим генератором импульсов пневматического мембранного привода 2 (воздействующего на колесо через собачку 3) и опускается на поверхность сыпучего материала 6 под действием силы тяжести. Если уровень не изменяется, зонд поднимается и опускается на одно и то же расстояние. При понижении уровня материала зонд опускается на большее расстояние, чем поднимается, и наоборот. Уровнемер должен работать так, чтобы при изменении уровня в заданных пределах давление сжатого воздуха на выходе прибора изменялось от 20 до 100 кПа. С выхода пневмопреобразователя 8 воздух подается на вторичный прибор.

Лотовые уровнемеры позволяют измерять уровень до 20 м. В меньшей степени для определения уровня сыпучих материалов применяют также поплавковые, массовые, электрические (емкостные) и радиоизотопные уровнемеры.



3. Промышленно изготовляемые уровнемеры

Визуальные уровнемеры производит компания Seetru. Одним из уровнемеров, производимых данной компанией, является промышленный уровнемер модели G27 Mini (рисунок 9). Характеристики данного уровнемера приведены в таблице 1.

Уровнемер модели Mini представляет собой конструкцию трубчатого указателя уровня жидкости. Он оснащен бесклапанным концевым соединением, которое привинчивается непосредственно к емкости и обычно используется для небольших водяных емкостей и емкостей для смазочного масла компрессоров и, кроме того, может быть использован для множества прочих жидкостей, так как поставляется с широким ассортиментом наконечников, смотровых стекол и уплотнительных материалов.

Рис. 9. Уровнемер модели G27 Mini

Таблица 1.

Максимальная рабочая температура	180 °
Максимальное рабочее давление	19 bar g
Материалы клапана	Никелированная латунь или нержавеющая сталь
Соединения	Резьба: Gј» BSP, M12 или Ѕ» - 20 UNF
Уплотнительные материалы	Эластомер
Смотровое стекло	Боросиликатное стекло или поликарбонатная пластмасса
Материалы защитного пенала трубки	Поликарбонат как стандартный (металлический по заказу)
Длина	Минимум: 100 мм Максимум: 1000 мм
Типы клапана	Бесклапанный

Поплавковые уровнемеры производит компания «Альбатрос». Одним из уровнемеров, производимых данной компанией, является промышленный уровнемер модели ДУУ4МА (рисунок 10). Поплавковые уровнемеры «ДУУ4М» служат для измерения уровня жидких сред, уровней границ раздела сред многофазных жидкостей (эмульсия - нефть - подтоварная вода и т.п.), а также для измерения у контролируемой среды температуры и давления.

Рис. 10. Уровнемер модели ДУУ4МА

Уровнемеры используются в системах автоматизации объектов производства химической, энергетической, нефтегазовой, нефтехимической, пищевой, металлургической, и других отраслей промышленности в системах с атмосферным или избыточным (до 2,0 МПа) давлением.

Характеристики данного уровнемера приведены в таблице 2.



Таблица 2.

Характеристики	Датчик ДУУ2М исполнения 1 уровнемера ДУУ4М	Блоки БТВИ3, БИИ3
Длина чувствительного элемента	от 1,5 до 4 м (жесткий ЧЭ); от 1,5 до 25 м (гибкий ЧЭ)	-
Температура контролируемой среды	от -45 до +65 °С (для датчиков ДУУ2М-01, … -08, -10, -12, -14, -16)	-
	от -45 до +120 °С (для датчиков ДУУ2М-02Т)
	от -10 до +100 °С (для датчиков ДУУ2М-10Т)
Давление контролируемой среды	до 2,0 МПа (жесткий ЧЭ), до 0,15 МПа (гибкий ЧЭ)	-
Плотность контролируемой среды	от 600 до 1500 кг/м3	-
Маркировка взрывозащиты	1ExibIIBT5 X	IIBX
Степень защиты	IP68 по ГОСТ 14254	IP50 по ГОСТ 14254
Климатическое исполнение	ОМ1,5 по ГОСТ 15150	УХЛ4 по ГОСТ 15150
Температура внешней среды	от -45 до +75 °С	от +5 до +45 °С
Пределы изменения атмосферного давления	от 84 до 106,7 кПа	от 84 до 106,7 кПа
Тип атмосферы	III, IV (морская и приморско-промышленная)	II (промышленная)
Срок службы	не менее 10 лет для ДУУ2М-01, -02, -02Т, -03, ...-08	не менее 10 лет
	8 лет для ДУУ4М-10, -10Т, -12, -14, -16
Масса	не более 13,5 кг	не более 0,4 кг
Габаритные размеры	не превышают 145Ч215Ч (130+LЧЭ*) мм	не превышают 100Ч75Ч109,5 мм

Гидростатические уровнемеры производит ООО «ПО «РИЗУР» - официальный представитель KOBOLD Messring GmbH Германия на территории России.

Глубинный зонд NTB-R (рисунок 11) состоит из датчика, двухпроводного трансмиттера и специального кабеля с капиллярной трубкой. Корпус прибора изготовлен из нержавеющей стали, имеющаяся на корпусе, реагирующая на давление диафрагма, защищена пластиковым колпачком. Если атмосферное давление отличается от давления водяного столба, то информация об этом по капиллярной трубке подается на зонд и при помощи пьезорезистивной ячейки и встроенной электроники превращается в 4-20мА аналоговый сигнал.

Рис. 11. Глубинный зонд NTB-R

Глубинный зонд NTB используется для гидростатического измерения уровня в колодцах, резервуарах, водоосветлительных установках и т.д. Благодаря маленькому размеру прибор очень легок в установке и идеально подходит для защиты погружных насосов в глубоких колодцах.

Характеристики данного уровнемера приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Диапазон измерений:	NTB-R-1 от 0 до 200 мВт-с
Материал/ погруж. части	Сенсор: нерж. сталь 1.4404 Зонд: нерж.сталь 1.4571 Кабель: полиуретан Уплотнение ФК Крышка: АБС
Макс. допустимая мощность:	3 диапазона измерений
Выходной сигнал:	4 - 20 мА, двухпроводной
Линейность:	± 0.25 %
Влияние температуры среды:	± 0.1 % /10 K
Мощность собственных нужд:	12... 30 В пост.т.
Степень защиты:	IP 68
Рабочая температура:	-10°C ... + 60°C
Размеры зонда: провод в поперечном сечении:	Ш 22 x 179 мм 0.34 мм
Длина кабеля:	до 300 м (см. код заказа)
Защита от перенапряжения NTB-OVP12: NTB-OVP32:	полевой монтаж рельс DIN 46277-3
Макс. напряжение: Медлен.: Быстр.:	90 В пп 30 В пп
Последовательный резистор:	13 Щ ±10 %
Импульсная сила:	600 В / 1 мс
Степень защиты:	IP 54 (NTB-OVP 12) IP 20 (NTB-OVP 32)

Электрические уровнемеры производит компания «БВС». Электрический уровнемер типа ЭУ предназначен для измерения уровня воды в скважинах с различными диаметрами обсадных труб из различных материалов и в колодцах. Характеристики данного уровнемера приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Максимальный уровень измерения для ЭУ-35	35 м
сигнализация при достижении датчиком уровня воды	- световая - звуковая
Источник питания	два элемента типа ААА
Максимальный диаметр датчика	11 мм
Габаритные размеры ЭУ-35	не превышают190x160x260
Масса ЭУ-35	не превышает 1,1 кг

Акустические уровнемеры производит компания «Прибор-сервис». Ультразвуковой уровнемер ЭХО-АС-01 (рисунок 12) предназначен для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред.



Рис. 12. Ультразвуковой уровнемер ЭХО-АС-01

Принцип действия ультразвукового уровнемера ЭХО-АС-01 основан на локации уровня звуковыми импульсами, проходящими через газовую среду и отражающимися от границы раздела «газ - измеряемая среда».

Ультразвуковой уровнемер ЭХО-АС-01 состоит из акустического преобразователя АП и блока измерительного БИ-1 и выпускается в пылеводозащищенном исполнении. АП имеет ряд модификаций для различных условий эксплуатации.

Ультразвуковой уровнемер ЭХО-АС-01 имеет жидкокристаллический дисплей, на который выводится текущие значения измеряемых величин: уровня в процентах и метрах; объема контролируемого вещества в резервуаре; расстояния до объекта; содержимое архивов; диагностические сообщения о неисправностях.

Ультразвуковой уровнемер ЭХО-АС-01 имеет релейные выходные сигналы (три пары сухих контактов реле), предназначенные для сигнализации верхнего, номинального и нижнего уровней. Возможен вывод информации на компьютер через встроенный интерфейс RS-232 (RS-485).

Для функционирования ультразвукового уровнемера ЭХО-АС-01 акустический преобразователь устанавливается в верхней части резервуара, а электронный блок - в отапливаемом помещении. Преобразователь и блок соединены 5-жильным медным кабелем.

Характеристики данного уровнемера приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Основная погрешность датчика,%	1
Выходной сигнал, мА	0 - 5; 0 - 20; 4 - 20
Напряжение питания, В	220
Диапазоны измерения, м	(0 - 0,1) - (0 - 20)
Метрологическая поверка датчика проводится по МИ 1112-96	один раз в год



4. Уровнемеры, применяемые для измерения уровня угля в металлургической промышленности

Уголь применяется наиболее широко в металлургической промышленности и в энергетической сфере. Уголь хранится в вертикальных бункерах и имеет «кусковую» структуру с достаточно большими размерами «частиц». Точное измерение уровня угля позволяет оптимизировать расход угля в техпроцессе и снизить его прямые потери.

При выборе уровнемера для угля учитывают несколько факторов связанных с особенностями данного продукта:

Применение контаткных уровнемеров для решения задачи по измерению уровня угля является малонадежным вариантом - размеры кусков угля достаточно большие и в процессе загрузки они будут непрерывно ударять по чувствительному элементу, что, в конце концов, приведет к выходу из строя уровнемера.

Как и все прочие сыпучие материалы, уголь, при засыпке, образует на поверхности конусные неровности, а при отгрузке - впадины. При этом, из-за больших размеров кусков угля, эти поверхности очень далеки от регулярной структуры. Поэтому, наиболее надежно, при измерении уровня угля, будет работать наиболее чувствительный радарный уровнемер. Т.е. уровнемер имеющий наименьший угол расхождения измерительного луча и имеющий внутреннюю схему обработки способную работать в условиях слабых отражений.

4.1 Уровнемеры УЛМ

Уровнемеры УЛМ, производимые компанией «ЛИМАКО», применяются для измерения уровня угля на электростанциях и металлургических комбинатах России и зарубежья. Отличительной особенностью модельного ряда радарных уровнемеров УЛМ является наличие моделей с очень узким измерительным лучом и обработкой сигнала построенной по принципу FMCW-локатора. Благодаря этому уровнемеры УЛМ можно использовать как уровнемеры угля в весьма широких диапазонах высот бункеров.

При установке на бункеры угля уровнемеров УЛМ-11 (ширина измерительного луча 40), благодаря тому, что УЛМ-11 имеет очень узкий луч, можно учитывать объем угля находящийся и в нижней конусной части бункера, а так же учитывать и неровности на поверхности угля и вести более точный учет объема хранимого продукта.

Радарный уровнемер УЛМ-11 предназначен для высокоточного бесконтактного измерения уровня жидких продуктов и сыпучих материалов в резервуарах.

Уровнемер УЛМ-11 оптимизирован для построения систем коммерческого учета и для решения задач по измерению уровня, требующих максимально возможной точности и чувствительности.

Точность измерения и конструктивные особенности позволяют, на основе данных приборов, легко и быстро стоить разветвленные системы измерения уровня для резервуарных парков любой конфигурации и любой степени сложности, а также легко интегрировать уровнемеры УЛМ-11 в уже существующие измерительные комплексы.

Универсальность уровнемера УЛМ-11 обусловлена использованием для измерения уровня продукта максимально возможной, на сегодняшний день, частотой электро-магнитного сигнала (СВЧ). Она составляет 94 ГГц.

Применение такой высокой частоты позволяет добиться уникальных характеристик : из курса физики известно, что чем выше частота излучаемого сигнала, тем уже «измерительный» луч, тем большая часть отраженного сигнала возвращается обратно в антенну датчика уровня, тем выше чувствительность уровнемера. Поэтому, при внешнем диаметре антенны датчика уровня уровнемера УЛМ-11 всего 90 мм, ширина измерительного луча составляет 4⁰ (лучшее значение в отрасли), максимальная абсолютная погрешность ±1 мм не зависит от температуры окружающей среды, а наилучшая инструментальная погрешность достигает ±0,05 мм.

Помимо измерения уровня угля, уровнемер УЛМ-11 может быть применён для контроля уровня различных по отражательной способности продуктов, таких как сыпучие продукты, жидкости и сжиженные газы.

4.2 Конструкция датчиков уровня УЛМ-11

Рабочая температура окружающей среды в месте установки датчика уровня находится в диапазоне от -60⁰ С до +50⁰ С, при этом никаких дополнительных утеплителей и обогревателей не требуется. Нормальное функционирование уровнемера при столь низких температурах обеспечивается внутренней, автономной системой подогрева, которая поддерживает необходимую рабочую температуру внутри датчика уровня.

В датчиках уровня уровнемера УЛМ-11 применен защищенный принцип размещения антенны - антенна целиком находится внутри корпуса датчика и изолирована от внешнего пространства фторопластовой линзой специальной выпуклой формы. Форма линзы способствует стеканию влаги с ее поверхности, а температура на внешней поверхности защитной линзы всегда выше температуры окружающей среды (роса всегда выпадает на более холодных поверхностях). Такой комплекс мер гарантирует невыпадение росы на антенне и отсутствие загрязнений способных повлиять на точность и стабильность измерения уровня.

При такой конструкции датчика уровня отсутствует необходимость опускания внутрь резервуара антенны, поэтому датчик уровня уровнемера УЛМ-11 можно целиком изолировать от внутреннего объема резервуара при помощи радиопрозрачной прокладки (фторопластовой, кварцевой, керамической и т.д.). Эта опция удобна при измерении уровня агрессивных веществ (кислот, щелочей и т.д.), пищевых продуктов, перегретых продуктов и продуктов, хранящихся в резервуарах с избыточным давлением.

Уровнемеры УЛМ сертифицированы ГОССТАНДАРТом России - регистрационный номер в государственном реестре 16861-08.

Технические характеристики уровнемеров УЛМ-11 приведены в таблице 6.

Таблица 6.

Максимальная абсолютная погрешность, мм	1
Ширина измерительного луча, 0	4
Диапазон измерения уровня, м	0,6 ч 30
Рабочая температура окружающей среды, 0С	-60 до +50
Температура контролируемого продукта, 0С	не ограничена
Напряжение питания, В	24 постоянного тока, либо 220 / 50Гц
Исполнение	взрывозащищенное 1ExdIIBT6
Цифровой интерфейс	RS485, Modbus
Аналоговый выход, мА	4-20

4.3 Датчик уровня радиолокационный РДУ-Х2

Радиолокационный датчик уровня, производимый ЗАО «Оптимум», предназначен для непрерывного бесконтактного измерения уровня заполнения крупногабаритных емкостей, как в автономном режиме, так и в составе АСУ ТП. Результат измерения уровня выдается на выходном разъеме датчика в виде токового либо цифрового сигнала, пропорционального измеренному уровню.

РДУ-Х2 как радиолокационное бесконтактное устройство имеет универсальное применение как с точки зрения видов контролируемых веществ, так и условий внутри контролируемых емкостей. Допускается применение датчика для контроля уровня жидких, сыпучих, твердых, шлакообразных и смешанных фракций веществ, в том числе и для измерения уровня угля.

Допускается применение датчиков РДУ при наличии в емкостях пыли и тумана (испарений), запыленности поверхности и барботажа жидкостей, при наличии в емкостях перемешивающих агрегатов (мешалок).

Допускается эксплуатация РДУ на открытых, незащищенных от погодных условий площадках. Однако для защиты корпуса от коррозии под действием дождя и снега желательно устанавливать РДУ под навесом либо укрытым пленкой, фольгой и т.д.

В случае применения датчика при температурах за пределами оговоренных в РЭ границ не гарантируется заданная точность измерения уровня.

4.4 Конструкция датчика уровня радиолокационного РДУ-Х2

Основу РДУ составляет рупорная антенна. На антенне устанавливается ППУ и основание, к которому в свою очередь крепится печатная плата. Сверху на основание надевается цилиндрический колпак. В рупор вкладывается фторопластовая линза и зажимается крепежным фланцем.

К датчику может быть подключена система измерения уровня, которая включает в себя бесконтактные радиолокационные датчики уровня с токовым выходом (4:20) мА и универсальные индикаторы-самописцы.

При расширении линии связи, по проводам осциллографом можно контролировать выходной сигнал. Также через линию связи может передаваться через интерфейс RS-485 на ПЭВМ картина анализатора спектра. При этом более полная информация позволяет точнее выставить на крыше прибор и, в конечном итоге, снижать погрешность измерений.

Применение ПЭВМ позволяет построить систему измерения с использованием разработанного специального программного обеспечения.

Интерфейс данного программного обеспечения позволяет получать подробную информацию об уровне угля в ёмкости и сохранять её в текстовых файлах, задавать нижний и верхний допустимый уровень, работать в режиме расходометра, следить за работоспособностью устройства и линии связи.

Технические характеристики датчика уровня РДУ-Х2 приведены в таблице 7.

Таблица 7.

Диапазон измеряемых расстояний, М	R=0,5 - 20
Погрешность измерения уровня: - с внешним компьютером, см. - в режиме расходомера, см.	R=+1,5 R=+0,1
Максимальная скорость измерения расстояния, мм/с	30
Количество одновременно контролируемых объектов	до 16



Заключение

Анализируя вышесказанное можно отметить, что на данный момент отечественными и зарубежными компаниями производятся уровнемеры для решения большинства задач во всех сферах промышленности.

Благодаря большому количеству фирм, некоторые датчики уровня выпускаются сразу несколькими компаниями. Например, уровнемеры, которые могут применяться для измерения уровня угля, производит ЗАО Конструкторское бюро «Оптимум», ЗАО «Росприбор» и компания «ЛИМАКО».

Это обстоятельство позволяет подобрать необходимую аппаратуру высокого качества по приемлемой цене.

Размещено на Allbest.ru

...