Теплоприбор

ГК «Теплоприбор» – производство, продвижение и комплексная поставка контрольно-измерительных приборов и автоматики — КИПиА.

email: @ teplokip@yandex.ru телефон:* +7 (495) 799-60-93

5. Уровень

Приборы и системы контроля уровня: уровнемеры-преобразователи, датчики-реле и сигнализаторы

Предприятиями, входящими в группу компаний ГК «Теплоприбор», и нашими партнерами производятся и поставляются следующие виды измерительных приборов, систем и оборудования для контроля и регулирования уровня (далее У.) жидкостей и сыпучих продуктов:

1. Уровнемеры — ультразвуковые (акустические) и радарные.

2. Преобразователи (датчики) уровня с унифицированным выходным сигналом 4-20мА и/или цифровым выходом (RS485, HART-протокол и пр.): уровнемеры электрические, пневматические, гидростатические, буйковые (поплавковые), радиолокационные (радиоволновые) и прочие ).

3. Датчики-реле и сигнализаторы уровня с релейным выходом для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений значений (контрольных точек) У.: поплавковые, кондуктометрические, ёмкостные, ультозвуковые и вибрационные и других принципов действия.

4. Регуляторы, контроллеры, приборы и дополнительное оборудование (обогреватели ОУр, арматура, импульсные линии, сосуды, разделители, охладители).

Общая информация о методах и приборах контроля уровня — уровнемерах

Перепад уровня – это разность измеряемых высот (между верхней и нижней контрольными отметками столба жидкости или сыпучего материала) в резервуаре.
Измеряется уровень (далее У.) в линейных единицах измерения длины (в СИ — метр) – мм, см, м.

Методы измерения уровня

Все наиболее распространённым методы измерения уровня, которые позволяют преобразовать значение У. в электрическую величину и передавать её значение в виде унифицированного сигнала, пригодного для системы АСУТП, можно разделить на контактные и бесконтактные:

контактные методы измерения уровня:
волноводный,
поплавковый,
емкостной,
гидростатический,
буйковый;

бесконтактные методы измерения уровня:
зондирование звуком,
зондирование электромагнитным излучением,
зондирование радиационным излучением.

С развитием контрольно-измерительной техники каждый метод приобретает характерный набор своих технических реализаций, которые в каждом конкретном случае имеют как преимущества, так и недостатки.

Наибольшее применение в промышленности для измерения уровня жидкости получили поплавковый и гидростатический методы измерений. Для первого используют поплавковые уровнемеры, действие которых основано на следящем положении поплавка, а у второго – на измерении гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты её уровня в резервуаре.
Для измерения уровня жидкости, также широко используют буйковые, пьезометрические, емкостные, акустические, высокочастотные и другие уровнемеры.
Также, существуют методы и специальные приборы для измерения уровня сыпучих материалов (зерна, муки, комбикорма, песка, гравия, химикатов, порошков и пр.).

Виды и принципы действия уровнемеров

Уровнемер (далее УРМ.) – это прибор, предназначенный для определения (измерения, контроля) уровня содержимого в открытых и закрытых сосудах, резервуарах, хранилищах, технологических аппаратах и других ёмкостях. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей (в том числе и газообразующие), а также сыпучие и другие материалы. Уровнемеры (преобразователи, датчики У.) отличаются от сигнализатора (датчика-реле) уровня возможностью измерять градации уровня по всем диапазоне перепада, а не только его граничные значения (заданные точки).

Поэтому, Уровнемеры – это преобразователи У. в непрерывный выходной сигнал во всем диапазоне измерения ( в унифицированный выход 4-20мА и/или в цифрой код (интерфейс RS485, HART-протокол и пр.), а
Сигнализаторы (датчики-реле) уровня — это устройства для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений заданных значений (точек) уровня, изменяющие состояние выходного реле при его достижении (релейный выход — замыкание/размыкание контактов).

Благодаря своей технологичности и разнообразию исполнений для решения разных задач приборы измерения, контроля и регулирования уровня нашли самое широкое применение в промышленности, в энергетике (в автоматических системах управления и регулирования технологических процессов — АСУ ТП), ЖКХ, химической и других отраслях.

Физические принципы действия уровнемеров

По принципу действия уровнемеры для жидкостей разделяются на механические, гидростатические, электрические, акустические, радиоактивные и другие.
Простейший визуальный Уровнемер – водомерное стекло  (водоуказательное стекло Клингера), в котором использован принцип сообщающихся сосудов, служит для непосредственного наблюдения за уровнем жидкости в закрытом сосуде.
Механические Уровнемеры бывают поплавковые, с чувствительным элементом (поплавком), плавающим на поверхности жидкости, и буйковые, действие которых основано на измерении выталкивающей силы, действующей на буёк (разница гидростатической (Архимедовой) силы * и силы тяжести). Перемещение поплавка или буйка через механические связи или систему дистанционной (электрической или пневматической) передачи сообщается измерительной системе прибора.

Измерение уровня гидростатическими Уровнемером основано на уравновешивании давления столба жидкости в резервуаре давлением столба жидкости, заполняющей измерительный прибор, или реакцией пружинного механизма прибора, измерение ведется относительно атмосферного-Ратм (открытый резервуар) или «давления наддува»-Рн поверх зеркала жидкости в резервуаре под давлением, по формуле:
ΔP = Р — Рн,  где Р = ρgh + Рн *,
где ρ-плотность жидкости (кг/м3), g-ускорение свободного падения (g=9,81м/с2), h-высота столба жидкости (м).
(см. также Дифманометры-УРМ.).

Электрические Уровнемеры бывают ёмкостные и кондуктометрические.
В ёмкостных уровнеметрах чувствительным элементом служит конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально изменению уровня жидкости.
Действие кондуктометрического датчика-реле У. основано на измерении сопротивления между электродами, помещенными в измеряемую среду (одним из электродов может быть токопроводящая стенка резервуара или аппарата).

В акустических, или ультразвуковых Уровнемерах используется явление отражения ультразвуковых колебаний от плоскости раздела сред жидкость – газ.
В радиоактивных УРМ. используют просвечивание объекта измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества.

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

Виды приборов для контроля уровня жидкости:

 

Виды датчиков У. жидкости (слева на право) — байпасный*, кабельно-поплавковый (вертикальный), магнитострикционный, ультразвуковой, гидростатический (погружной), емкостной, герконовый (магнито-поплавковый), радарный, поплавковый, радиочастотный, вибрационный, ёмкостной, боковой поплавковый (горизонтальный), лопастное реле протока жидкости, температурный датчик протока жидкости, мини-поплавковый датчик-реле У.

Виды приборов для контроля уровня сыпучих продуктов:

Простейшие УРМ. для сыпучих веществ выполняются с чувствительными элементами в виде пластин, соприкасающихся с поверхностью вещества (в.т.ч. мембранные УРМ.). Изменение уровня дистанционно передаётся на вторичный измерительный прибор. Для измерения уровня сыпучих веществ применяют также электрические ёмкостные и радиоактивные УРМ.

Виды датчиков У. сыпучих продуктов (слева на право) — вибратор, мембранный, горизонтально-лопастной, вибрационный концевик, емкостной, вертикально-лопастной, электро-механический, ультразвуковой, вибрационный концевик, радарный, радиочастотный (на основе радиочастотной проводимости), ёмкостной, вибрационный датчик сыпучих продуктов.

* — Примечания и разъяснения:

1. Закон Архимеда

Закон Архимеда — один из законов статики жидкостей (гидростатики) и газов (аэростатики):
на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая или подъёмная сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ.
Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также называется Архимедовой или гидростатической подъёмной силой:

Fa = ρgV  ,
где:
ρ — плотность жидкости или газа, кг/м3;
g — ускорение свободного падения, м/с2 (g=9,81м/с2);
V — объём части тела, погружённой в жидкость или газ, м3;
Fa — сила Архимеда, Н.

2. Давление столба жидкости

Гидростатическое давление столба жидкости,  действующее на чувствительный элемент (сенсор — мембрану, сильфон, трубку Бурдона и пр.) прибора (дифманометра — уровнемера), измеряется  относительно атмосферного — Ратм (для открытых резервуаров) или «давления наддува» — Рн поверх зеркала жидкости в резервуаре (для резервуаров находящихся под давлением) по формуле:

ΔP = Р — Рн ,  где Р = ρgh + Рн ,

где ρ — плотность жидкости (кг/м3),
g — ускорение свободного падения (g=9,81м/с2),
h — высота столба жидкости (м).

3. Байпасный уровнемер

Байпас (англ. bypass — обход) — резервный путь, запасной маршрут для непременного обеспечения функционирования системы при наступлении нештатного (аварийного) состояния.
На базе байпасной камеры, установленной сбоку на резервуаре в виде сообщающегося сосуда, основан принцип действия водомерных стекол (водоуказательное стекло Клингера),
байпасных показывающих уровнемеров (с магнитным роликовым индикатором),
буйковых преобразователей уровня с токовым выходом 4-20мА,
и других.

 

Copyright © ТЕПЛОПРИБОР.рф все права и текст защищены, авт.-ФМВ
ГК «Теплоприбор» — КИПиА по цене производителя из наличия со склада в Москве.