Tasonsäätö teollisuusautomaatiojärjestelmissä

Monet automaatiojärjestelmät vaativat tasonmittauksen. Ja on monia aloja, joilla tasonmittausta tarvitaan. Nykyään on olemassa monia tasoantureita, joiden avulla voit mitata monia fyysisiä suureita, jotka liittyvät tietyn materiaalin määrään säiliössä.

Ensimmäisen tason anturit toimivat vain nesteiden kanssa, mutta nyt edistyksen ansiosta on olemassa antureita bulkkimateriaaleille. Tasomittarit ja tasokytkimet mahdollistavat tason jatkuvan valvonnan ja sen, saavuttaako materiaali määritellyn tason. Tässä artikkelissa keskitymme nykyaikaisten tasomittareiden tyyppeihin.

Nykyään tasoanturit voivat toimia sekä nesteiden että bulkkimateriaalien ja jopa kaasujen kanssa, ja materiaali voi sijaita sekä säiliössä että putkistossa. Anturit jaetaan kosketus- ja kosketuksettomiin, ja asennustavan mukaan ne voidaan suunnitella asennettavaksi joko putkiston tai säiliön runkoon, jossa on mitattu materiaali, tai mitattavan materiaalin yläpuolelle.

Ensimmäisen tason anturit toimivat yksinkertaisella kellukkeen periaatteella ja käyttivät menetelmää kosketusten sulkemiseen materiaalin kanssa. Nyt antureissa on tehty parannuksia, niiden suunnittelussa on piirejä, jotka tarjoavat useita lisätoimintoja, kuten tilavuuden, virtausnopeuden mittaamisen, signaalin rajan saavuttamisesta jne. Mittaustulokset voidaan käsitellä ja tallentaa.

Käsitteleepä teollisuus nestemäisiä, viskoosisia, kaasumaisia, vapaasti virtaavia, tahmeita, tahnamaisia ​​materiaaleja, aina löytyy oikea tasoanturi oikeaan ympäristöön. Vesi, liuos, alkali, happo, öljy, öljy, polttoaineet ja voiteluaineet, muovirakeet – käyttöalue on erittäin laaja, ja erilaisiin fysikaalisiin periaatteisiin perustuvien antureiden avulla voit valita sopivan tietyn olosuhteisiin ja lähes mihin tahansa tehtävään.

Anturilaitteisto koostuu kahdesta osasta: itse anturista ja datan visualisointityökalusta. Kosketusanturit ja kosketuksettomat anturit, jatkuva muutos ja rajojen seuranta – anturiominaisuuksien valikoima on nykyään melko laaja.

Valitsemasi anturin tyyppi määräytyvät teollisuusprosessin ja ympäristön, jossa anturi toimii, mukaan. Visualisointityökalujen avulla mittausprosessi voi luoda kaavioita tuotetason tietojen analysoimiseksi, mikä helpottaa huomattavasti automaatiota.

Tasomittareita käytetään bulkkimateriaalien tai nesteiden tason jatkuvaan seurantaan luonnollisissa ja keinotekoisissa säiliöissä. Ne mittaavat tasoa muutaman millisekunnin - kymmenien sekuntien resoluutiolla.

Niitä käytetään vesiliuosten, happojen, emästen, alkoholien jne. sekä bulkkimateriaalien tason seurantaan.Ne ovat kontaktia ja ei-kontaktia, ja fyysisten periaatteiden mukaan ne ovat täysin erilaisia. Katsotaanpa jokaista tyyppiä yksityiskohtaisemmin.

Mikroaaltotutkan tasomittarit

Niitä käytetään jatkuvaan tason valvontaan, ne ovat universaaleja. Teoksessa hyödynnetään ilmiötä, jossa sähkömagneettinen aalto heijastuu kahden median rajapinnalta. Aaltojen taajuus on 6 - 95 GHz, ja mitä korkeampi se on, sitä pienempi se on dielektrisyysvakio mitattu materiaali, esimerkiksi öljytuotteiden osalta, aaltojen taajuuden tulee olla maksimi. Mutta dielektrisyysvakio ei saa olla suurempi kuin 1,6.

Koska anturi toimii kuin tutka, se ei pelkää häiriöitä ja aaltojen korkea taajuus minimoi paineen ja lämpötilan loisvaikutuksen aluksessa. Näin korkeilla toimintataajuuksilla varustetut tutkaanturit ovat immuuneja pölylle, höyrylle ja vaahdolle.

Anturin antennin tyypistä ja koosta riippuen laitteen tarkkuus voi vaihdella. Mitä suurempi ja leveämpi antenni, sitä vahvempi ja tarkempi signaali on, mitä suurempi kantama, sitä parempi resoluutio. Mikroaaltotutka-anturien tarkkuus on 1 mm, ne voivat toimia jopa +250 ºС lämpötiloissa ja mitata tasoa 50 metriin asti.

Tutkatason mittareita käytetään monilla bulkkimateriaalien käsittelytoimialoilla: rakentamisessa, puunjalostuksessa, kemianteollisuudessa, elintarviketeollisuudessa, muovin, lasin ja keramiikan tuotannossa. Ne soveltuvat myös nesteiden tason mittaamiseen.

Akustiset mittauslaitteet

Käytetään akustisia aaltoja, jotka heijastuessaan havaitusta aineesta vastaanotetaan ja käsitellään.Ohjelmisto suodattaa halutun signaalin havaitsemalla vääriä kaikuja.

Signaali välitetään voimakkaalla pulssilla, joten häviöt ja vaimennus ovat minimaalisia. Lämpötilasta riippuen signaali kompensoituu ja tarkkuus pysyy korkeana, neljänneksen prosentin sisällä. Anturi asennetaan pystysuoraan tai vinoon. Muutostaso voi olla jopa 60 metriä. Käyttölämpötila +150 ºС. Räjähdyssuojattu.

Akustisia painemittareita käytetään monilla teollisuudenaloilla nosturien lastausautomaatiojärjestelmistä ja saostussäiliöiden jätevesitason valvontajärjestelmistä suklaanvalmistukseen.

Ultraäänitason mittarit

Ultraäänivärähtelyt, jotka heijastuvat kahden median välisestä rajapinnasta, vastaanotetaan ja signaalin lähetys- ja vastaanottohetken välinen aikaväli mitataan. Diskreettisyys on muutama sekunti, tämä johtuu äänen äärellisestä nopeudesta ilmassa. Maksimimittaustaso on 25 metriä.

Ohjelmiston avulla voit esikonfiguroida anturin kytkeytymään pois päältä, kun jokin mekanismi kulkee sen alta, esimerkiksi sekoitusterä. Anturia on mahdollista ohjata tietokoneelta. Asennetaan pystysuoraan materiaalin yläpuolelle tai vinoon. Tarkkuus neljäsosan prosentin sisällä. Käyttölämpötila jopa +90 ºС. Räjähdyssuojattu.

Ultraäänitasomittareita käytetään bulkkimateriaalien tason seurantaan monilla alueilla sementtitehtaista kemian- ja elintarviketeollisuuteen.

Hydrostaattiset tasomittarit

Mittaa nesteen paine säiliön pohjasta. Herkän elementin muodonmuutos muunnetaan sähköiseksi signaaliksi. Paine-eroa mitattaessa tarvitaan yhteys ilmakehään.Soveltuu työskentelyyn veden ja muiden ei-aggressiivisten nesteiden kanssa, tahnoille jne. Se voi toimia sekä avoimissa että suljetuissa tiloissa, altaissa, kaivoissa jne.

Paineen määrä riippuu nesteen tiheydestä ja sen tilavuudesta säiliössä, nestepatsaan korkeudesta. Tasomittari voi olla upotettava tai tavallinen - joko kapillaariputki poistetaan ilmakehän kosketusta varten tai lähetin leikataan suoraan säiliön pohjaan.

Asennuksen aikana on välttämätöntä sulkea pois nestevirtauksen paineen väärä kiinnitys, kun se pumpataan säiliöön. Tarkkuus neljäsosan prosentin sisällä. Käyttölämpötila +125 ºС.

Hydrostaattisia tasomittareita käytetään laajalti kemianteollisuudessa säiliöissä, asunto- ja kunnallispalveluissa kaivoissa, elintarviketeollisuudessa ne on varustettu nestemäisten tuotteiden säiliöillä, metallurgiassa, lääketeollisuudessa, öljyteollisuudessa jne.

Kapasitiiviset tasomittarit

Anturin anturi ja johtava säiliön seinä muodostavat a kondensaattorilevyt… Johtavan seinän sijaan voidaan käyttää erityistä putkea anturiin kiinnittämiseen tai toiseen erilliseen maadoitettuun anturiin. Levyjen välissä oleva aine toimii kondensaattorin dielektrisenä - ilmana tai materiaalina, jonka tasoa valvotaan.

On selvää, että kun säiliö on täytetty, kondensaattorin sähköinen kapasiteetti muuttuu vähitellen. Tyhjällä säiliöllä sähkökapasiteetilla on tietty arvo, ja se muuttuu ilmanvaihdon aikana. Tuotteen lisääminen säiliössä muuttaa anturin ja säiliön muodostaman kondensaattorin kapasitanssia.

Anturielektroniikka muuntaa kapasitanssin muutoksen tason muutokseksi.Jos säiliön muoto on epätavallinen, käytetään toista anturia, koska muodostetun kondensaattorin levyt on sijoitettava pystysuoraan. Enimmäiskorkeus on 30 metriä. Tarkkuus on vähintään yksi kolmasosa prosentista. Käyttölämpötila jopa +800 ºС mallista riippuen. Viiveaika on säädettävissä.

Kapasitiivisia tasoantureita käytetään pääasiassa nesteiden tason valvontaan monilla alueilla, joilla on tarpeen ylläpitää tiettyä tuotteen tasoa: juomien, kotitalouskemikaalien valmistuksessa, vedentuotantolaitoksissa, maataloudessa jne. .

Magneettiset tasomittarit

Kuljettimessa on kestomagneettikelluke. Magneettisesti herkät kytkimet on asennettu ohjaimen sisään. Kytkimien peräkkäinen toiminta säiliötä täytettäessä tai tyhjennettäessä aiheuttaa virran muutoksen yksittäisissä osissa.

Periaate on niin yksinkertainen, että nämä tasomittarit eivät vaadi säätöä ja ovat siksi halpoja ja suosittuja. Rajoituksia aiheuttaa vain nesteen tiheys. Käyttölämpötila +120 ºС. Vaihtoraja on 6 metriä.

Magneettimanometri on kustannustehokas ratkaisu nestetason mittaukseen monilla teollisuudenaloilla.

Mikroaaltorefleksimittarit

Toisin kuin tutkamittauslaitteet, tässä aalto ei etene ulkoilmassa, vaan laitteen koetinta pitkin, joka voi olla köysi tai keppi. Aaltopulssi heijastuu kahden eri dielektrisyysvakion omaavan väliaineen rajapinnalta ja palaa takaisin, ja elektroniikka kiinnittää ajan lähetyshetken ja vastaanottohetken välillä ja muuntaa tasoarvoksi.

Aaltoputken käyttö välttää pölyn, vaahdon, kiehumisen loisvaikutuksen sekä ympäristön lämpötilan vaikutuksen. Mitattavan väliaineen dielektrisyysvakio ei saa olla pienempi kuin 1,3e.

Heijastintasomittareita voidaan käyttää siellä, missä tutka ei toimi säteilykuvion vuoksi, esimerkiksi kapeissa korkeissa säiliöissä. Mittausraja 30 metriä. Käyttölämpötila +200 ºС. Tarkkuus 5 mm.

Reflex-mikroaaltotasolähettimiä voidaan käyttää johtamattomien ja johtavien nesteiden ja kiinteiden aineiden tason jatkuvaan seurantaan sekä niiden massan ja tilavuuden mittaamiseen. Soveltuu monilla toimialoilla.

Ohitustasolähettimet

Mittauspylväs sijaitsee aluksen kyljessä. Neste täyttää putken ja sen taso mitataan. Aluksen viestinnän periaate. Magneetti kelluu putkessa olevan nesteen pinnalla ja putken lähellä kelluu magnetostriktiivinen anturi, joka muuntaa etäisyyden magneettiin virtasignaaliksi.

Putkessa on erivärisiä indikaattorilevyjä, jotka muuttavat sijaintiaan magneetin magneettikentän vaikutuksesta. Koska neste ei ole kosketuksissa ulkoiseen ympäristöön, ohituslähettimet ovat käyttökelpoisia elintarvike- ja lääketeollisuudessa. Mittaustason rajoitus 3,5 metriin. Tarkkuus 0,5 mm. Käyttölämpötila +250 ºС.

Ohitusmittalaitteita voidaan käyttää silloin, kun nestepinnan tasoa tarvitaan visuaalisesti: lämpövoimateollisuudessa, kemianteollisuudessa, asuinalalla, sähköteollisuudessa, elintarviketeollisuudessa sekä öljy- ja kaasuteollisuudessa.

Magnetostriktiiviset tasolähettimet

Joustava tai jäykkä ohjain sisältää kellukkeen, jossa on sisäänrakennettu magneetti. Johtimen varrella sijaitsee aaltoputki, jonka ympärillä säteittäinen magneettikenttä viritetään kelan läpi kulkevilla virtapulsseilla. Kun tämä magneettikenttä törmää kellukkeen kestomagneetin magneettikenttään, magnetostriktiivinen aaltoputki käy läpi erittäin dynaamisen plastisen muodonmuutoksen.

Tämän muodonmuutoksen seurauksena ultraääniaalto etenee aaltoputkea pitkin ja kiinnittyy toisesta päästään elektronisella muuntimella. Liipaisupulssin hetken ja muodonmuutospulssin esiintymisajan välinen vertailu määrittää kellukkeen sijainnin. Mittausraja on 15 metriä. Tarkkuus 1 mm. Käyttölämpötila +200 ºС.

Magnetostriktiivisia manometrejä käytetään kemianteollisuudessa vaahtoavien nesteiden tason seurantaan, elintarviketeollisuudessa ja metallurgiassa nestemäisten elintarvikkeiden ja polttoaineiden tason seurantaan.

Paljon tasomittareita

Rummulle kierrettyyn kaapeliin tai teippiin kiinnitetään kuorma. Kun anturi asennetaan säiliön kanteen, on mahdollista vähentää säiliön kuormitusta. Sähkömoottori pyörittää rumpua ja kuorma laskee alas kaapelia pitkin. Kun paino koskettaa mitattavan materiaalin pintaa, köyden jännitys vapautuu ja tämä ilmaisee materiaalin tason. Köysi kiertyy jälleen rummun ympärille nostaen kuormaa takaisin ylös.

Elektroniikka laskee tason rummun kierrosten lukumäärän perusteella. Sellainen anturi soveltuu sellaisten aineiden havaitsemiseen, joiden tiheys on 20 kg/m3. Mittaustason rajoitus 40 metriin.Tarkkuus 1-10 cm modifikaatiosta riippuen. Käyttäjä asettaa mittausvälin ja se voi olla 6 minuutista 100 tuntiin. Käyttölämpötila +250 ºС.

Monierämittareita käytetään useilla teollisuudenaloilla bulkkimateriaalien määrän säätelyyn automatisoiduissa järjestelmissä.