I mange industrier bruges flydende og bulkmaterialer som teknologiske medier. I tilstandene til in-line produktion af produkter, og især med automatiske kontroller, kræves konstant overvågning af parametrene for arbejdsmaterialer. Det mest almindelige middel til en sådan kontrol er niveaumåling, hvor fyldningsgraden af et eller andet kapacitivt udstyr overvåges.
Implementering af teknologi
I dette tilfælde forstås niveauet som højden af fyldning af den teknologiske installation (tank, reservoir, tank, stempel) med arbejdsmediet. I sig selv er viden om denne værdi nødvendig for styring og kontrol af produktionsprocessen. Især sådanne målinger er en nødvendig operation i kemisk industri, olieraffinering og fødevareindustri. Ved at kende tankens fyldningsniveau til opsamling af renset olie, for eksempel, kan operatøren indstille de optimale parametre for driften af pumpepumpenstationer. Og igen opererer mange industrier på automatisering, så outputdata kan behandles af controllere, som, selv uden deltagelse af en operatør, giver kommandoer til de udøvende enheder under hensyntagen til de modtagne oplysninger om fyldningsniveauet for det kontrollerede apparat.. Afhængig af de specifikke teknologiske drifts- og regnskabskrav kan forskellige niveaumålingsenheder ændre sig - for eksempel findes der metoder med et bredt måleområde fra 0,5 til 20 m, samt specialiserede laboratoriekontrolordninger, der tager højde for et snævert område fra 0 til 500 mm. Direkte måling udføres af fysiske, elektromagnetiske og ultralydsapparater, hvoraf nogle også registrerer mediets egenskaber - kemisk sammensætning, tryk, temperatur osv.
Visuelle kontroller
Den enkleste måde at løse problemet på, hvor det er nok at bruge et standard måleværktøj. Der anvendes rouletter, linealer, skueglas og andre enheder, som i princippet kan bruges under de givne forhold i et specifikt produktionsmiljø. Det mest teknologiske middel til at måle niveauet af denne type er en fjern- eller bypass-indikator. Den monteres i siden af tanken ved hjælp af gevind-, flange- eller svejsede forbindelser. Indikationsprocessen leveres af et gennemsigtigt rør, der fyldes op, når væskeniveauet i måltanken stiger. Mere moderne bypass bruger cylindriske flydere med magnetindikationssystem. Men selv et sådant design anses for at være forældet på grund af betydelige begrænsninger i kommunikationsmulighederne ved grænseflader med kontrolelektronik og automationsudstyr.
Float-målemetode
Også en af de enkleste traditionelle måder at kontrollere fyldningsniveauet for flydende medier. Den er baseret på at fastgøre flyderens position på selve overfladen af den servicerede væske. Kontrol udføres efter forskellige principper - mekanisk, magnetisk og magnetostriktiv. I bevægelsesprocessen ændres arten af forbindelsen mellem flyderen og det element, der styrer det, for eksempel et stift fast håndtag. Fastgørelsesvinklen ændres, når flyderen stiger, hvilket er fastgjort af målesystemet. Typisk forekommer denne type niveaumåling i processen med at konvertere den samme vinkel til et elektrisk signal. Oftest taler vi ikke engang om at tage højde for specifikke indikationer, men om at registrere det øjeblik, en bestemt værdi nås. Med andre ord, når flyderen når det indstillede højdeniveau, aktiveres niveaukontakten. I de enkleste kredsløb lukker kontakter, hvilket fører til visse teknologiske handlinger - for eksempel stopper funktionen af en væskepumpe.
Hydrostatiske målinger af væsker
Nøglemålefaktoren i dette niveaumålersystem er hydrostatisk tryk. Det vil sige, at der anvendes en trykmåler med passende egenskaber og en nedsænkelig tryksensor. Desuden er en vigtig betingelse for kontroladskillelse af sensoren fra arbejdsmediet med en speciel membran på den ene side, og på den anden side skal atmosfærisk tryk tilføres gennem kapillærforsyningen fra fyldstoffet. I processen med at måle med denne type niveau styres overtryk, hvis indikator påvirker egenskaberne ved genereringen af et samlet signal. Også en elektrisk enhed med en omformer er forbundet til trykmåleren, som er ansvarlig for at give besked om visse ændringer, der er sket i det kontrollerede miljø. Som et alternativ til denne metode til måling af hydrostatisk tryk er det muligt at styre trykket af en gas, der pumpes ind i en analog af et kapillarrør fra siden af væsken, der fylder tanken. Denne model af den hydrostatiske trykmåler kaldes piezometrisk.
Radarniveaumålere
I nogle industrier bruges en universel tilgang til at måle højdeniveauerne for påfyldning med procesmedier. Til arbejde med væsker, gasser og bulkmaterialer er radarudstyr optim alt egnet, hvis drift er baseret på analyse af frekvensmodulerede svingninger. Tidspunktet for udbredelse og tilbagevenden af udæmpede svingninger fra specielle antenner til det servicerede miljø måles. Bølgebånd kan variere fra et til snesevis af GHz. Selve sende- og modtageantennerne kan have en anden enhed og strålingskarakteristika. Til at måle niveauet af væsker i kemiske industrier bruges for eksempel stangantenner.med et højdemåleområde på op til 20 m. Til medier, hvis styring har øgede krav med hensyn til nøjagtighed, anvendes parabolske og plane enheder. Norm alt er disse områder inden for teknisk regnskab, hvor det er vigtigt at fastsætte mål op til 1 mm.
Brug af radioisotopteknikker
Hovedspecialiseringen af denne type niveaumålere er styring af bulkmaterialer og flydende medier i lukkede tanke. Funktionsprincippet for radioisotopapparatet er baseret på absorptionen af gammastråler, der passerer gennem laget af målmediet. Teknisk er måleprocessen organiseret ved hjælp af en strålingskilde og en modtager. De to enheder er ophængt eller monteret på en bærende struktur og styres af en reversibel elektrisk motor, der ændrer deres position i højden afhængigt af det aktuelle påfyldningsniveau. Hvis systemet til måling af niveauet af arbejdsmediet er over dets overflade, vil strålingen fra det modtagende signal være stærk, da der ikke er nogen hindring i dets vej. Derfor får elmotoren fra controlleren et signal om at sænke udstyret. Positionen af målearmaturet vil styre signalet i tanken ved kontinuerligt at tilføre og behandle bølgeformerne.
Ultralydkontrolmetoder
Funktionsprincippet i dette tilfælde ligner i mange henseender radiofrekvensstyring, hvor et radiosignal udsendes, og produktionsområdets fyldningsgrad er fastsat af karakteristikaene for dets refleksion fra det målte mediumcontainere. Ultralydsmetoden bruger dog specielle akustiske instrumenter til at måle fyldningsniveauet. Det vil sige, at lydbølger forplanter sig, og udstyrets funktion svarer til principperne for placering. Indikatorerne er faste i henhold til tidspunktet for passage af afstandsudsvingene fra emitteren til medieseparationslinjen og tilbage til modtageanordningen. Placeringen af grænsefladen bestemmes ud fra siderne af luften (gas) og målarbejdsmediet. Sådan fungerer kombinerede højpræcisionsenheder, men i gruppen af ultralydsniveaumålere er der enheder, der målrettet kun kan styre gas-luft (ufyldt) eller kun arbejdsmiljøet.
Mikrobølgemetoder
En af de mest populære berøringsfri måleteknologier, der kombinerer teknikkerne og principperne for elektromagnetisk radarkontrol. Den mest lovende teknik i denne klasse kan kaldes retningsbestemt elektromagnetisk måling, hvor signalreflektionskoefficienten bestemmes på grundlag af mikrobølgeimpulser, der kan trænge ind i bunden af tanken og omgå forskellige slags uønskede urenheder og slampartikler. Det returnerede signal, eller en del af det, måles for fuldstændighed og hastighedskarakteristika. Under hensyntagen til tidspunktet for dens passage bestemmes graden af fylde. Mikrobølgemetoder til måling af niveauet af arbejdsmedier anvendes i vid udstrækning i teknologiske opgaver med at kontrollere påfyldningen af granulære og pulvermaterialer. I sådanne industrier bruges sondermed enkelt ophæng på kabler, mens der i forhold til væsker anvendes dobbelt- og stangstøttestrukturer. Generelt retfærdiggør optimering af værktøj, når der arbejdes med faste stoffer, sig af fysiske og mekaniske egenskaber, der er forbundet med tekniske begrænsninger i tilrettelæggelsen af måleprocesser.
Konklusion
I de seneste år har teknologier til udvikling af niveaumålere til overvågning af procesmedier gennemgået flere fundament alt vigtige udviklingsstadier, som har ændret principperne for sådanne målinger. Blandt de vigtigste af disse er overgangen til berøringsfrie målemetoder og udvidelse af mulighederne, når der arbejdes med aggressive væsker. I dag kan den samme berøringsfri RF eller elektromagnetiske metode give nøjagtig kontrol af råolie, syre, smeltet svovl og flydende ammoniak.
