U mnogim industrijama tekući i rasuti materijali se koriste kao tehnološki mediji. U načinima in-line proizvodnje proizvoda, a posebno s automatskim upravljanjem, potrebno je stalno praćenje parametara radnih materijala. Najčešći način takve kontrole je mjerenje razine, tijekom kojeg se prati stupanj napunjenosti jedne ili druge kapacitivne opreme.
Implementacija tehnologije
U ovom slučaju, razina se podrazumijeva kao visina punjenja tehnološke instalacije (rezervoar, rezervoar, spremnik, klip) radnim medijem. Samo po sebi, poznavanje ove vrijednosti neophodno je za upravljanje i kontrolu proizvodnog procesa. Posebno su takva mjerenja nužna operacija u kemijskoj, naftnoj i prehrambenoj industriji. Poznavajući razinu napunjenosti spremnika za skupljanje pročišćenog ulja, na primjer, operater može postaviti optimalne parametre za rad crpne pumpestanice. I opet, mnoge industrije rade na automatizaciji, tako da izlazne podatke mogu obraditi kontrolori, koji čak i bez sudjelovanja operatera daju naredbe izvršnim jedinicama, uzimajući u obzir primljene informacije o razini punjenja kontroliranog uređaja. Ovisno o specifičnoj tehnološkoj operaciji i računovodstvenim zahtjevima, različite jedinice mjerenja razine mogu se mijenjati - na primjer, postoje metode sa širokim rasponom mjerenja od 0,5 do 20 m, kao i specijalizirane laboratorijske kontrolne sheme koje uzimaju u obzir uski raspon od 0 do 500 mm. Izravno mjerenje se provodi fizičkim, elektromagnetskim i ultrazvučnim uređajima, od kojih neki bilježe i svojstva medija - kemijski sastav, tlak, temperatura itd.
Vizualne kontrole
Najjednostavniji način rješavanja problema, u kojem je dovoljno koristiti standardni mjerni alat. Koriste se ruleti, ravnala, naočale i drugi uređaji koji se u principu mogu koristiti u zadanim uvjetima specifičnog proizvodnog okruženja. Najtehnološko sredstvo za mjerenje razine ove vrste je daljinski ili premosni indikator. Ugrađuje se u bočnu stranu spremnika pomoću navojnih, prirubničkih ili zavarenih spojeva. Proces indikacije osigurava prozirna cijev koja se puni kako razina tekućine u ciljnom spremniku raste. Modernije premosnice koriste cilindrične plovke s magnetskimsustav indikacije. Ali čak se i takav dizajn smatra zastarjelim zbog značajnih ograničenja u komunikacijskim mogućnostima sučelja s upravljačkom elektronikom i opremom za automatizaciju.
Način mjerenja s plutanjem
Također jedan od najjednostavnijih tradicionalnih načina kontrole razine punjenja tekućih medija. Temelji se na fiksiranju položaja plovka na samoj površini servisirane tekućine. Kontrola se provodi prema različitim principima - mehaničkim, magnetskim i magnetostriktivnim. U procesu kretanja mijenja se priroda veze između plovka i elementa koji ga kontrolira, na primjer, kruto učvršćena poluga. Kut pričvršćivanja se mijenja kada se plovak podigne, što je fiksirano mjernim sustavom. Obično se ova vrsta mjerenja razine događa u procesu pretvaranja istog kuta u električni signal. Najčešće se ne radi niti o uzimanju u obzir specifičnih indikacija, već o registraciji trenutka kada se postigne određena vrijednost. Drugim riječima, kada plovak dosegne zadanu razinu visine, aktivira se prekidač razine. U najjednostavnijim krugovima kontakti se zatvaraju, što dovodi do određenih tehnoloških radnji - na primjer, prestaje funkcija pumpe za tekućinu.
Hidrostatička mjerenja tekućina
Ključni faktor mjerenja u ovom sustavu mjerača razine je hidrostatski tlak. Odnosno, koristi se mjerač tlaka s prikladnim karakteristikama i potopljeni senzor tlaka. Štoviše, važan uvjet za kontrolu jeodvajanje senzora od radnog medija posebnom membranom s jedne strane, as druge strane, atmosferski tlak mora se dovoditi kroz kapilarni dovod iz punila. U procesu mjerenja s ovom vrstom razine kontrolira se višak tlaka, čiji pokazatelj utječe na karakteristike generiranja jedinstvenog signala. Također, na manometar je spojen električni uređaj s pretvaračem koji je odgovoran za obavještavanje o određenim promjenama koje su se dogodile u kontroliranom okruženju. Kao alternativa ovoj metodi mjerenja hidrostatskog tlaka, moguće je kontrolirati tlak plina koji se upumpava u analognu kapilarnu cijev sa strane tekućine koja puni spremnik. Ovaj model hidrostatskog manometra naziva se piezometrijski.
Radarski mjerači razine
U nekim industrijama koristi se univerzalni pristup za mjerenje razine visine punjenja procesnim medijima. Za rad s tekućinama, plinovima i rasutim materijalima optimalno je prikladna radarska oprema čiji se rad temelji na analizi frekvencijsko moduliranih oscilacija. Mjeri se vrijeme širenja i povratka neprigušenih oscilacija sa posebnih antena u servisirano okruženje. Valni pojasevi mogu varirati od jednog do nekoliko desetaka GHz. Same antene za odašiljanje-prijem mogu imati različite karakteristike uređaja i zračenja. Za mjerenje razine tekućina u kemijskoj industriji, na primjer, koriste se šipke antene.s rasponom mjerenja visine do 20 m. Za medije, čije upravljanje ima povećane zahtjeve u pogledu točnosti, koriste se parabolični i ravninski uređaji. Obično su to područja tehničkog računovodstva, gdje je važno popraviti mjere do 1 mm.
Upotreba radioizotopskih tehnika
Glavna specijalizacija ove vrste mjerača razine je kontrola rasutih materijala i tekućih medija u zatvorenim spremnicima. Princip rada radioizotopnog aparata temelji se na apsorpciji gama zraka koje prolaze kroz sloj ciljnog medija. Tehnički, proces mjerenja organiziran je korištenjem izvora zračenja i prijemnika. Dva su uređaja ovješena ili montirana na noseću konstrukciju i upravljana su pomoću reverzibilnog elektromotora koji mijenja njihov položaj u visini ovisno o trenutnoj razini punjenja. Ako je sustav za mjerenje razine radnog medija iznad njegove površine, tada će zračenje prijemnog signala biti jako, jer na njegovom putu nema prepreka. Stoga se elektromotoru iz regulatora daje signal za spuštanje opreme. Položaj mjernog uređaja kontrolirat će signal u spremniku kontinuiranim unosom i obradom valnih oblika.
Ultrazvučne metode kontrole
Princip rada u ovom slučaju u mnogočemu je sličan radiofrekvencijskoj kontroli, u kojoj se emitira radio signal, a stupanj ispunjenosti proizvodnog područja fiksiran je karakteristikama njegove refleksije od mjerenog medijaposude. Međutim, ultrazvučna metoda koristi posebne akustične instrumente za mjerenje razine punjenja. Odnosno, zvučni valovi se šire, a funkcioniranje opreme slično je principima lokacije. Indikatori su fiksirani prema vremenu prolaska fluktuacija udaljenosti od emitera do linije za razdvajanje medija i natrag do prijemnog uređaja. Položaj sučelja određuje se sa strane zraka (plina) i ciljnog radnog medija. Ovako rade kombinirani uređaji visoke preciznosti, ali u skupini ultrazvučnih mjerača razine postoje uređaji koji namjenski mogu kontrolirati samo plin-zrak (nenapunjen) ili samo radnu okolinu.
Metode mikrovalne pećnice
Jedna od najpopularnijih beskontaktnih mjernih tehnologija koja kombinira tehnike i principe radarske elektromagnetske kontrole. Najperspektivnija tehnika ove klase može se nazvati usmjerenim elektromagnetskim mjerenjem, u kojem se koeficijent refleksije signala određuje na temelju mikrovalnih impulsa koji mogu prodrijeti do dna spremnika, zaobilazeći razne vrste neželjenih nečistoća i čestica mulja. Vraćeni signal, ili njegov dio, mjeri se za potpunost i karakteristike brzine. Uzimajući u obzir vrijeme njegovog prolaska, određuje se stupanj punoće. Mikrovalne metode za mjerenje razine radnih medija imaju široku primjenu u tehnološkim zadacima kontrole punjenja zrnatih i praškastih materijala. U takvim se industrijama koriste sondes jednostrukim ovjesom na sajle, dok se u odnosu na tekućine koriste dvostruke i šipke noseće konstrukcije. Općenito, optimizacija alata pri radu s čvrstim tvarima opravdava se razlozima fizičkih i mehaničkih svojstava koja su povezana s tehničkim ograničenjima u organizaciji mjernih procesa.
Zaključak
Posljednjih godina tehnologije za razvoj mjerača razine za praćenje procesnih medija prošle su kroz nekoliko temeljno važnih faza razvoja koje su promijenile principe takvih mjerenja. Među najvažnijim od njih su prijelaz na beskontaktne metode mjerenja i proširenje mogućnosti pri radu s agresivnim tekućinama. Danas, ista beskontaktna RF ili elektromagnetska metoda može pružiti točnu kontrolu sirove nafte, kiseline, rastaljenog sumpora i tekućeg amonijaka.
