Έλεγχος επιπέδου σε συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού
Πολλά συστήματα αυτοματισμού απαιτούν μέτρηση επιπέδου. Και υπάρχουν πολλές βιομηχανίες όπου απαιτείται μέτρηση επιπέδου. Σήμερα υπάρχουν πολλοί αισθητήρες στάθμης που σας επιτρέπουν να μετρήσετε πολλές φυσικές ποσότητες που σχετίζονται με την ποσότητα στη δεξαμενή ενός συγκεκριμένου υλικού.
Οι αισθητήρες πρώτου επιπέδου 1 λειτουργούσαν μόνο με υγρά, αλλά τώρα, χάρη στην πρόοδο, υπάρχουν αισθητήρες για χύμα υλικά. Οι μετρητές στάθμης και οι διακόπτες στάθμης σάς επιτρέπουν να παρακολουθείτε συνεχώς τη στάθμη και να ελέγχετε εάν το υλικό φτάνει στο καθορισμένο επίπεδο. Σε αυτό το άρθρο θα επικεντρωθούμε στους τύπους των σύγχρονων μετρητών στάθμης.
Σήμερα, οι αισθητήρες στάθμης μπορούν να λειτουργήσουν τόσο με υγρά όσο και με χύμα υλικά, ακόμη και με αέρια, και το υλικό μπορεί να βρίσκεται τόσο στο δοχείο όσο και στον αγωγό. Οι αισθητήρες χωρίζονται σε επαφή και χωρίς επαφή και σύμφωνα με τη μέθοδο εγκατάστασης μπορούν να σχεδιαστούν για εγκατάσταση είτε στο σώμα ενός αγωγού ή δοχείου με το μετρούμενο υλικό, είτε πάνω από το μετρούμενο υλικό.
Οι αισθητήρες πρώτου επιπέδου δούλευαν με την απλή αρχή του πλωτήρα και χρησιμοποιούσαν μια μέθοδο κλεισίματος των επαφών με το υλικό. Τώρα οι αισθητήρες έχουν υποστεί βελτιώσεις, περιέχουν κυκλώματα στη σχεδίασή τους που παρέχουν μια σειρά από πρόσθετες λειτουργίες, όπως μέτρηση όγκου, ταχύτητα ροής, σηματοδότηση όταν επιτυγχάνεται το όριο κ.λπ. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία και να αποθηκευτούν.
Είτε η βιομηχανία χειρίζεται υγρά, παχύρρευστα, αέρια, ελεύθερα ρέοντα, κολλώδη, κολλώδη υλικά, υπάρχει πάντα ο σωστός αισθητήρας στάθμης για το σωστό περιβάλλον. Νερό, διάλυμα, αλκάλια, οξύ, λάδι, λάδι, καύσιμα και λιπαντικά, πλαστικοί κόκκοι — το πεδίο εφαρμογής είναι πολύ ευρύ και οι αισθητήρες που βασίζονται σε διαφορετικές φυσικές αρχές σάς επιτρέπουν να επιλέξετε αυτόν που είναι κατάλληλος για συγκεκριμένες συνθήκες και σχεδόν κάθε εργασία.
Το υλικό του αισθητήρα αποτελείται από δύο μέρη: τον ίδιο τον αισθητήρα και το εργαλείο οπτικοποίησης δεδομένων. Αισθητήρες επαφής και χωρίς επαφή, συνεχείς αλλαγές και παρακολούθηση συνόρων — το εύρος των δυνατοτήτων των αισθητήρων σήμερα είναι αρκετά πλούσιο.
Ο τύπος του αισθητήρα που θα επιλέξετε καθορίζεται από τις ιδιαιτερότητες της βιομηχανικής διαδικασίας και το περιβάλλον στο οποίο θα λειτουργήσει ο αισθητήρας. Με τα εργαλεία οπτικοποίησης, η διαδικασία μέτρησης μπορεί να δημιουργήσει γραφήματα για την ανάλυση πληροφοριών σε επίπεδο προϊόντος, διευκολύνοντας σημαντικά την αυτοματοποίηση.
Οι μετρητές στάθμης χρησιμοποιούνται για τη συνεχή παρακολούθηση της στάθμης χύδην υλικών ή υγρών σε φυσικές και τεχνητές δεξαμενές. Μετρούν το επίπεδο με ανάλυση μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου έως δεκάδων δευτερολέπτων.
Χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της στάθμης υδατικών διαλυμάτων, οξέων, βάσεων, αλκοολών κ.λπ., καθώς και χύδην υλικών.Είναι επαφής και μη επαφής και σύμφωνα με τις φυσικές αρχές είναι εντελώς διαφορετικές. Ας δούμε κάθε τύπο με περισσότερες λεπτομέρειες.
Μετρητές στάθμης ραντάρ μικροκυμάτων
Χρησιμοποιούνται για συνεχή παρακολούθηση του επιπέδου, είναι καθολικά. Η εργασία χρησιμοποιεί το φαινόμενο της ανάκλασης ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος από τη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων. Η συχνότητα των κυμάτων είναι από 6 έως 95 GHz και όσο μεγαλύτερη είναι τόσο χαμηλότερη είναι τη διηλεκτρική σταθερά μετρούμενο υλικό, για παράδειγμα για προϊόντα πετρελαίου, η συχνότητα των κυμάτων πρέπει να είναι μέγιστη. Αλλά η διηλεκτρική σταθερά δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 1,6.
Δεδομένου ότι ο αισθητήρας λειτουργεί σαν ραντάρ, δεν φοβάται τις παρεμβολές και η υψηλή συχνότητα των κυμάτων ελαχιστοποιεί την παρασιτική επίδραση της πίεσης και της θερμοκρασίας στο σκάφος. Οι αισθητήρες ραντάρ με τόσο υψηλές συχνότητες λειτουργίας είναι ανθεκτικοί στη σκόνη, τους ατμούς και τον αφρό.
Ανάλογα με τον τύπο και το μέγεθος της κεραίας του αισθητήρα, η ακρίβεια της συσκευής μπορεί να διαφέρει. Όσο μεγαλύτερη και ευρύτερη είναι η κεραία, τόσο ισχυρότερο και ακριβέστερο θα είναι το σήμα, όσο μεγαλύτερη είναι η εμβέλεια, τόσο καλύτερη είναι η ανάλυση. Η ακρίβεια των αισθητήρων ραντάρ μικροκυμάτων είναι εντός 1 mm, μπορούν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασίες έως +250 ºС και να μετρήσουν το επίπεδο έως και 50 m.
Οι μετρητές στάθμης ραντάρ χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες όπου γίνεται χειρισμός χύδην υλικών: στις κατασκευές, στην επεξεργασία ξύλου, στη χημική βιομηχανία, στη βιομηχανία τροφίμων, στην παραγωγή πλαστικών, γυαλιού και κεραμικών. Ισχύουν επίσης για τη μέτρηση της στάθμης των υγρών.
Ακουστικά όργανα μέτρησης
Χρησιμοποιούνται ακουστικά κύματα, τα οποία, όταν ανακλώνται από την παρατηρούμενη ουσία, λαμβάνονται και επεξεργάζονται.Το λογισμικό φιλτράρει το επιθυμητό σήμα ανιχνεύοντας ψευδείς ηχώ.
Το σήμα μεταδίδεται με ισχυρό παλμό, επομένως οι απώλειες και η εξασθένηση είναι ελάχιστες. Ανάλογα με τη θερμοκρασία, το σήμα αντισταθμίζεται και η ακρίβεια παραμένει υψηλή, μέσα στο ένα τέταρτο του τοις εκατό. Ο αισθητήρας είναι τοποθετημένος κατακόρυφα ή υπό γωνία. Το επίπεδο αλλαγής μπορεί να είναι έως και 60 μέτρα. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +150 ºС. Αντιεκκρηκτικοί.
Τα ακουστικά μανόμετρα χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες, από συστήματα αυτοματισμού φόρτωσης γερανών και συστήματα παρακολούθησης της στάθμης λυμάτων σε σηπτικές δεξαμενές, μέχρι την κατασκευή σοκολάτας.
Μετρητές στάθμης υπερήχων
Λαμβάνονται δονήσεις υπερήχων που ανακλώνται από τη διεπαφή μεταξύ των δύο μέσων και μετράται το χρονικό διάστημα μεταξύ της στιγμής αποστολής και λήψης του σήματος. Η διακριτικότητα είναι μερικά δευτερόλεπτα, αυτό οφείλεται στην πεπερασμένη ταχύτητα του ήχου στον αέρα. Το μέγιστο επίπεδο μέτρησης φτάνει τα 25 μέτρα.
Το λογισμικό σάς επιτρέπει να ρυθμίσετε εκ των προτέρων τον αισθητήρα ώστε να απενεργοποιείται κατά την περίοδο που περνά κάποιος μηχανισμός από κάτω του, για παράδειγμα μια λεπίδα ανάδευσης. Είναι δυνατός ο έλεγχος του αισθητήρα από υπολογιστή. Τοποθετείται κάθετα πάνω από το υλικό ή υπό γωνία. Ακρίβεια μέσα στο ένα τέταρτο του τοις εκατό. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +90 ºС. Αντιεκκρηκτικοί.
Οι μετρητές στάθμης υπερήχων χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της στάθμης των χύδην υλικών σε πολλούς τομείς, από εργοστάσια τσιμέντου έως τη χημική βιομηχανία και τη βιομηχανία τροφίμων.
Υδροστατικοί μετρητές στάθμης
Μετρήστε την πίεση του υγρού στο κάτω μέρος του δοχείου. Η παραμόρφωση του ευαίσθητου στοιχείου μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα. Κατά τη μέτρηση της διαφορικής πίεσης, απαιτείται σύνδεση με την ατμόσφαιρα.Κατάλληλο για εργασία με νερό και άλλα μη επιθετικά υγρά, για πάστες κλπ. Μπορεί να λειτουργήσει τόσο σε ανοιχτούς όσο και σε κλειστούς χώρους, σε πισίνες, πηγάδια κ.λπ.
Η ποσότητα της πίεσης εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού και τον όγκο του στη δεξαμενή, από το ύψος της στήλης του υγρού. Ο μετρητής στάθμης μπορεί να είναι βυθισμένος ή κανονικός - είτε αφαιρείται ένας τριχοειδής σωλήνας για επαφή με την ατμόσφαιρα, είτε ο πομπός κόβεται απευθείας στον πυθμένα της δεξαμενής.
Κατά την εγκατάσταση, είναι απαραίτητο να αποκλείεται η ψευδής στερέωση της πίεσης της ροής του υγρού όταν αντλείται στη δεξαμενή. Ακρίβεια μέσα στο ένα τέταρτο του τοις εκατό. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +125 ºС.
Οι υδροστατικοί μετρητές στάθμης χρησιμοποιούνται ευρέως στη χημική βιομηχανία σε δεξαμενές, στη στέγαση και κοινοτικές υπηρεσίες σε πηγάδια, στη βιομηχανία τροφίμων είναι εξοπλισμένοι με δοχεία με υγρά προϊόντα, στη μεταλλουργία, στη φαρμακοβιομηχανία, στη βιομηχανία πετρελαίου κ.λπ.
Χωρητικοί μετρητές στάθμης
Ο αισθητήρας αισθητήρα και το αγώγιμο τοίχωμα της δεξαμενής σχηματίζουν α πλάκες πυκνωτών… Αντί για αγώγιμο τοίχο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας ειδικός σωλήνας για να τοποθετηθεί στον καθετήρα ή ένας δεύτερος ξεχωριστός γειωμένος καθετήρας. Η ουσία μεταξύ των πλακών χρησιμεύει ως το διηλεκτρικό του πυκνωτή — αέρας ή υλικό του οποίου η στάθμη παρακολουθείται.
Προφανώς, όταν γεμίσει η δεξαμενή, η ηλεκτρική χωρητικότητα του πυκνωτή θα αλλάξει σταδιακά. Με μια άδεια δεξαμενή, η ηλεκτρική χωρητικότητα θα έχει μια ορισμένη τιμή και κατά τη διαδικασία μετατόπισης αέρα, θα αλλάξει. Η αύξηση του προϊόντος στη δεξαμενή αλλάζει την χωρητικότητα του πυκνωτή που σχηματίζεται από τον αισθητήρα και τη δεξαμενή.
Τα ηλεκτρονικά του αισθητήρα μετατρέπουν την αλλαγή της χωρητικότητας σε αλλαγή επιπέδου.Εάν το σχήμα της δεξαμενής είναι ασυνήθιστο, τότε χρησιμοποιείται ένας δεύτερος καθετήρας, καθώς οι πλάκες του διαμορφωμένου πυκνωτή πρέπει να βρίσκονται κατακόρυφα. Το μέγιστο επίπεδο φτάνει τα 30 μέτρα. Η ακρίβεια δεν είναι μικρότερη από το ένα τρίτο του ποσοστού. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +800 ºС, ανάλογα με το μοντέλο. Ο χρόνος καθυστέρησης είναι ρυθμιζόμενος.
Οι χωρητικοί αισθητήρες στάθμης χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρακολούθηση της στάθμης των υγρών σε πολλούς τομείς όπου είναι απαραίτητο να διατηρηθεί ένα ορισμένο επίπεδο του προϊόντος: στην παραγωγή ποτών, οικιακών χημικών, σε εγκαταστάσεις παραγωγής νερού, στη γεωργία κ.λπ. .
Μαγνητικά μετρητές στάθμης
Υπάρχει ένας μόνιμος μαγνήτης πλωτήρας στον οδηγό. Στο εσωτερικό του προγράμματος οδήγησης είναι εγκατεστημένοι μαγνητικά ευαίσθητοι διακόπτες. Η διαδοχική λειτουργία των διακοπτών κατά το γέμισμα ή το άδειασμα της δεξαμενής προκαλεί αλλαγή του ρεύματος σε μεμονωμένα μέρη.
Η αρχή είναι τόσο απλή που αυτοί οι μετρητές στάθμης δεν απαιτούν ρύθμιση και επομένως είναι φθηνοί και δημοφιλείς. Οι περιορισμοί εισάγονται μόνο από την πυκνότητα του υγρού. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +120 ºС. Το όριο βάρδιας είναι 6 μέτρα.
Το μαγνητικό μανόμετρο είναι μια οικονομικά αποδοτική λύση για τη μέτρηση της στάθμης του υγρού σε πολλές βιομηχανίες.
Μετρητές αντανακλαστικών μικροκυμάτων
Σε αντίθεση με τις συσκευές μέτρησης ραντάρ, εδώ το κύμα διαδίδεται όχι στον ανοιχτό αέρα, αλλά κατά μήκος του καθετήρα της συσκευής, που μπορεί να είναι ένα σχοινί ή ένα ραβδί. Ο παλμός κύματος υφίσταται ανάκλαση από τη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων με διαφορετικές διηλεκτρικές σταθερές και επιστρέφει πίσω, και ο χρόνος μεταξύ της στιγμής μετάδοσης και της στιγμής λήψης καθορίζεται από τα ηλεκτρονικά και μετατρέπεται σε τιμή επιπέδου.
Η χρήση κυματοδηγού αποφεύγει την παρασιτική επίδραση της σκόνης, του αφρού, του βρασμού, καθώς και την επίδραση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Η διηλεκτρική σταθερά του μετρούμενου μέσου δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 1,3e.
Οι μετρητές στάθμης ανακλαστήρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπου το ραντάρ δεν μπορεί να λειτουργήσει λόγω του σχεδίου ακτινοβολίας, για παράδειγμα σε στενές ψηλές δεξαμενές. Όριο μέτρησης 30 μέτρα. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +200 ºС. Ακρίβεια εντός 5 mm.
Οι πομποί στάθμης μικροκυμάτων Reflex μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συνεχή παρακολούθηση της στάθμης των μη αγώγιμων και αγώγιμων υγρών και στερεών, καθώς και για τη μέτρηση της μάζας και του όγκου τους. Εφαρμόζεται σε πολλές βιομηχανίες.
Πομποί στάθμης παράκαμψης
Μια στήλη μέτρησης βρίσκεται στο πλάι του αγγείου. Το υγρό γεμίζει το σωλήνα και μετράται η στάθμη του. Η αρχή της επικοινωνίας του σκάφους. Ένας μαγνήτης επιπλέει στην επιφάνεια του υγρού στο σωλήνα και κοντά στον σωλήνα επιπλέει ένας μαγνητοσυστολικός αισθητήρας που μετατρέπει την απόσταση από τον μαγνήτη σε σήμα ρεύματος.
Ο σωλήνας έχει πλάκες ένδειξης διαφορετικών χρωμάτων που αλλάζουν τη θέση τους υπό την επίδραση του μαγνητικού πεδίου του μαγνήτη. Λόγω του γεγονότος ότι δεν υπάρχει επαφή του υγρού με το εξωτερικό περιβάλλον, οι πομποί παράκαμψης είναι εφαρμόσιμοι στις βιομηχανίες τροφίμων και φαρμάκων. Περιορισμός επιπέδου μέτρησης στα 3,5 μέτρα. Ακρίβεια εντός 0,5 mm. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +250 ºС.
Οι συσκευές μέτρησης παράκαμψης εφαρμόζονται όταν απαιτείται οπτικός έλεγχος της στάθμης του υγρού: στη βιομηχανία θερμικής ενέργειας, στη χημική βιομηχανία, στον οικιακό τομέα, στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας, στη βιομηχανία τροφίμων και στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Πομποί μαγνητοσυστολής επιπέδου
Ο εύκαμπτος ή άκαμπτος οδηγός περιέχει έναν πλωτήρα με ενσωματωμένο μαγνήτη. Ένας κυματοδηγός βρίσκεται κατά μήκος του αγωγού, γύρω από τον οποίο διεγείρεται ένα ακτινικό μαγνητικό πεδίο από παλμούς ρεύματος μέσω του πηνίου. Όταν αυτό το μαγνητικό πεδίο συγκρούεται με το μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη του πλωτήρα, ο μαγνητοσυσταλτικός κυματοδηγός υφίσταται εξαιρετικά δυναμική πλαστική παραμόρφωση.
Ως αποτέλεσμα αυτής της παραμόρφωσης, το υπερηχητικό κύμα διαδίδεται κατά μήκος του κυματοδηγού και στερεώνεται από έναν ηλεκτρονικό μορφοτροπέα στο ένα άκρο. Η σύγκριση κατά τη στιγμή του παλμού σκανδάλης και του χρόνου εμφάνισης του παλμού παραμόρφωσης καθορίζει τη θέση του πλωτήρα. Το όριο στάθμης μέτρησης φτάνει τα 15 μέτρα. Ακρίβεια εντός 1 mm. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +200 ºС.
Τα μαγνητοσυσταλτικά μανόμετρα χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία για την παρακολούθηση του επιπέδου των αφριστικών υγρών, στη βιομηχανία τροφίμων και στη μεταλλουργία για την παρακολούθηση του επιπέδου των υγρών τροφίμων και καυσίμων.
Πολλά μετρητές στάθμης
Ένα φορτίο είναι προσαρτημένο σε ένα καλώδιο ή ταινία που τυλίγεται σε ένα τύμπανο. Κατά την εγκατάσταση του αισθητήρα στο κάλυμμα της δεξαμενής, καθίσταται δυνατή η μείωση του φορτίου στη δεξαμενή. Ο ηλεκτροκινητήρας περιστρέφει το τύμπανο και το φορτίο κατεβαίνει στο καλώδιο. Όταν το βάρος αγγίζει την επιφάνεια του προς μέτρηση υλικού, η τάση στο σχοινί απελευθερώνεται και αυτό σηματοδοτεί τη στάθμη του υλικού. Το σχοινί τυλίγεται ξανά γύρω από το τύμπανο, σηκώνοντας ξανά το φορτίο.
Τα ηλεκτρονικά υπολογίζουν το επίπεδο με βάση τον αριθμό των στροφών του τυμπάνου. Για την ανίχνευση ουσιών με πυκνότητα 20 kg ανά m3, ένας τέτοιος αισθητήρας είναι κατάλληλος. Περιορισμός στάθμης μέτρησης στα 40 μέτρα.Ακρίβεια από 1 έως 10 cm, ανάλογα με την τροποποίηση. Το διάστημα μέτρησης ορίζεται από τον χρήστη και μπορεί να είναι από 6 λεπτά έως 100 ώρες. Θερμοκρασία λειτουργίας έως +250 ºС.
Μετρητές πολλαπλών παρτίδων χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες για τον έλεγχο του επιπέδου των χύδην υλικών σε αυτοματοποιημένα συστήματα.