In molti settori, i materiali liquidi e sfusi vengono utilizzati come mezzi tecnologici. Nelle modalità di produzione in linea di prodotti, e soprattutto con controlli automatici, è richiesto un monitoraggio costante dei parametri dei materiali in lavorazione. Il mezzo più comune di tale controllo è la misurazione del livello, durante la quale viene monitorato il grado di riempimento dell'una o dell' altra apparecchiatura capacitiva.
Implementazione della tecnologia
In questo caso, il livello è inteso come l' altezza di riempimento dell'impianto tecnologico (serbatoio, serbatoio, serbatoio, pistone) con il fluido di lavoro. La conoscenza di questo valore è di per sé necessaria per la gestione e il controllo del processo produttivo. In particolare, tali misurazioni sono un'operazione necessaria nell'industria chimica, della raffinazione del petrolio e alimentare. Conoscendo il livello di riempimento del serbatoio per la raccolta dell'olio purificato, ad esempio, l'operatore può impostare i parametri ottimali per il funzionamento della pompa di pompaggiostazioni. E ancora, molte industrie operano sull'automazione, quindi i dati in uscita possono essere elaborati dai controllori, che, anche senza la partecipazione di un operatore, danno comandi alle unità esecutive, tenendo conto delle informazioni ricevute sul livello di riempimento degli apparati controllati. A seconda della specifica operazione tecnologica e dei requisiti contabili, diverse unità di misura di livello possono cambiare - ad esempio, esistono metodi con un ampio intervallo di misurazione da 0,5 a 20 m, nonché schemi di controllo di laboratorio specializzati che tengono conto di un intervallo ristretto da Da 0 a 500 mm. La misurazione diretta viene eseguita da dispositivi fisici, elettromagnetici e ultrasonici, alcuni dei quali registrano anche le proprietà del mezzo: composizione chimica, pressione, temperatura, ecc.
Controlli visivi
Il modo più semplice per risolvere il problema, in cui è sufficiente utilizzare uno strumento di misura standard. Vengono utilizzate roulette, righelli, occhiali da vista e altri dispositivi che, in linea di principio, possono essere utilizzati nelle condizioni date di uno specifico ambiente di produzione. Il mezzo più tecnologico per misurare il livello di questo tipo è un indicatore remoto o bypass. Si installa a lato della vasca mediante attacchi filettati, flangiati o saldati. Il processo di indicazione è fornito da un tubo trasparente che si riempie man mano che il livello del liquido nel serbatoio target aumenta. I bypass più moderni utilizzano galleggianti cilindrici con magneticosistema di indicazione. Ma anche un progetto del genere è considerato obsoleto a causa di limitazioni significative nelle capacità di comunicazione dell'interfaccia con l'elettronica di controllo e le apparecchiature di automazione.
Metodo di misurazione flottante
Anche uno dei metodi tradizionali più semplici per controllare il livello di riempimento dei liquidi. Si basa sul fissaggio della posizione del galleggiante sulla superficie stessa del liquido servito. Il controllo viene effettuato secondo diversi principi: meccanico, magnetico e magnetostrittivo. Nel processo di spostamento, cambia la natura della connessione tra il galleggiante e l'elemento che lo controlla, ad esempio una leva rigidamente fissata. L'angolo di attacco cambia quando il galleggiante si alza, che è fissato dal sistema di misurazione. Tipicamente, questo tipo di misurazione del livello si verifica nel processo di conversione dello stesso angolo in un segnale elettrico. Molto spesso non si tratta nemmeno di tenere conto di indicazioni specifiche, ma di registrare il momento in cui si raggiunge un determinato valore. In altre parole, quando il galleggiante raggiunge il livello di altezza impostato, l'interruttore di livello viene attivato. Nei circuiti più semplici, i contatti si chiudono, il che porta a determinate azioni tecnologiche, ad esempio la funzione di una pompa del liquido si interrompe.
Misure idrostatiche dei fluidi
Il fattore di misurazione chiave in questo sistema di misuratori di livello è la pressione idrostatica. Si utilizza cioè un manometro con caratteristiche idonee e un sensore di pressione immergibile. Inoltre, è una condizione importante per il controlloseparazione del sensore dal mezzo di lavoro mediante una membrana speciale da un lato e, dall' altro, la pressione atmosferica deve essere fornita attraverso l'alimentazione capillare dal riempitivo. Nel processo di misurazione con questo tipo di livello, viene controllata la pressione in eccesso, il cui indicatore influisce sulle caratteristiche della generazione di un segnale unificato. Inoltre, al manometro è collegato un dispositivo elettrico con un convertitore, che è responsabile della notifica di determinati cambiamenti avvenuti nell'ambiente controllato. In alternativa a questo metodo di misurazione della pressione idrostatica, è possibile controllare la pressione di un gas che viene pompato in un analogo di un tubo capillare dal lato del liquido che riempie il serbatoio. Questo modello di manometro idrostatico è chiamato piezometrico.
Indicatori di livello radar
In alcuni settori, viene utilizzato un approccio universale per misurare i livelli di altezza di riempimento con i fluidi di processo. Per lavorare con liquidi, gas e materiali sfusi, l'apparecchiatura radar è adatta in modo ottimale, il cui funzionamento si basa sull'analisi delle oscillazioni a modulazione di frequenza. Viene misurato il tempo di propagazione e ritorno delle oscillazioni non smorzate da speciali antenne all'ambiente servito. Le bande d'onda possono variare da uno a decine di GHz. Le stesse antenne di trasmissione-ricezione possono avere un dispositivo e caratteristiche di radiazione differenti. Per misurare il livello dei liquidi nelle industrie chimiche, ad esempio, vengono utilizzate antenne a stelo.con un campo di misurazione dell' altezza fino a 20 m Per i fluidi, il cui controllo ha requisiti elevati in termini di precisione, vengono utilizzati dispositivi parabolici e planari. Di solito si tratta di aree della contabilità tecnica, dove è importante fissare misure fino a 1 mm.
Uso di tecniche di radioisotopi
La specializzazione principale di questo tipo di indicatori di livello è il controllo di materiali sfusi e liquidi in serbatoi chiusi. Il principio di funzionamento dell'apparato radioisotopico si basa sull'assorbimento dei raggi gamma che passano attraverso lo strato del mezzo bersaglio. Tecnicamente, il processo di misurazione è organizzato utilizzando una sorgente di radiazione e un ricevitore. I due dispositivi sono sospesi o montati su una struttura portante e sono comandati da un motore elettrico reversibile che cambia posizione in altezza a seconda del livello di riempimento attuale. Se il sistema per misurare il livello del mezzo di lavoro è al di sopra della sua superficie, la radiazione del segnale di ricezione sarà forte, poiché non ci sono ostacoli nel suo percorso. Pertanto, il motore elettrico dal controller riceve un segnale per abbassare l'apparecchiatura. La posizione del dispositivo di misurazione controllerà il segnale nel serbatoio alimentando ed elaborando continuamente le forme d'onda.
Metodi di controllo a ultrasuoni
Il principio di funzionamento in questo caso è per molti aspetti simile al controllo a radiofrequenza, in cui viene emesso un segnale radio e il grado di riempimento dell'area di produzione è fissato dalle caratteristiche della sua riflessione dal mezzo misuratocontenitori. Tuttavia, il metodo ad ultrasuoni utilizza speciali strumenti acustici per misurare il livello di riempimento. Cioè, le onde sonore si propagano e il funzionamento dell'apparecchiatura è simile ai principi di localizzazione. Gli indicatori sono fissi in base al tempo di passaggio delle fluttuazioni di distanza dall'emettitore alla linea di separazione del materiale e di nuovo al dispositivo ricevente. La posizione dell'interfaccia è determinata dai lati dell'aria (gas) e dal mezzo di lavoro target. È così che funzionano i dispositivi combinati ad alta precisione, ma nel gruppo dei misuratori di livello ad ultrasuoni ci sono dispositivi che possono controllare di proposito solo gas-aria (vuoto) o solo l'ambiente di lavoro.
Metodi a microonde
Una delle più popolari tecnologie di misurazione senza contatto che combina le tecniche ei principi del controllo elettromagnetico radar. La tecnica più promettente di questa classe può essere definita misurazione elettromagnetica direzionale, in cui il coefficiente di riflessione del segnale è determinato sulla base di impulsi a microonde che possono penetrare fino al fondo del serbatoio, bypassando vari tipi di impurità indesiderate e particelle di fango. Il segnale restituito, o parte di esso, viene misurato per la completezza e le caratteristiche di velocità. Tenendo conto del tempo del suo passaggio, si determina il grado di pienezza. I metodi a microonde per misurare il livello dei mezzi di lavoro sono ampiamente utilizzati nelle attività tecnologiche di controllo del riempimento di materiali granulari e in polvere. In tali settori vengono utilizzate sondecon un'unica sospensione su cavi, mentre in relazione ai liquidi si utilizzano strutture di sostegno doppie e in tondino. In generale, l'ottimizzazione degli utensili quando si lavora con i solidi si giustifica per ragioni di proprietà fisiche e meccaniche associate a limitazioni tecniche nell'organizzazione dei processi di misura.
Conclusione
Negli ultimi anni, le tecnologie per lo sviluppo di indicatori di livello per il monitoraggio dei mezzi di processo hanno attraversato diverse fasi di sviluppo di fondamentale importanza che hanno cambiato i principi di tali misurazioni. Tra i più importanti vi sono il passaggio a metodi di misurazione senza contatto e l'espansione delle capacità quando si lavora con liquidi aggressivi. Oggi, lo stesso metodo RF o elettromagnetico senza contatto può fornire un controllo accurato di petrolio greggio, acido, zolfo fuso e ammoniaca liquida.
