240 likes | 669 Views
SNÍMAČE VÝŠKY HLADINY princípy a vlastnosti. Snímače a meracie členy výšky hladiny.
E N D
Snímače a meracie členy výšky hladiny • Meranie výšky hladiny materiálov(kvapalín a sypkých látok) v nádobách, najčastejšie v zásobníkoch a nádržiach, predstavuje špecifickémeranie polohy, tj. polohy rozhraní skladovaných látok alebo len samotnej výšky hladiny • Uplatnenie - hlavne chemický, potravinársky a energetický priemysel • Sledovanie • s kontinuálnym (spojitým) meraním výšky hladiny, • s vyhodnocovaním medzných stavov (limitné merania), • s ochranou proti pretečeniu (preplneniu) nádob
Snímače s plavákom Funkciavýstupný signál odvodený od pohybu telesa plávajúceho na hladine kvapaliny, čiže od jeho polohy. Ak je vzťažná plocha plaváka S dostatočná, výstup → úmernývýške hladiny a nezávislý na hustote kvapaliny Konštrukcia a elektrické zapojenie Plavák s vyvažovaním Agresívne kvapaliny
Poruchové veličiny necitlivosť (napr. pri vyvažovanom plaváku), Výhody nezávislosť od hustoty kvapaliny Nevýhody vyhodnocovanie (dĺžka, tlaková nádoba), tienenie plaváka Prevádzkové vlastnosti sú závislé na konštrukčnom riešení meracieho systému, Metrologickévlastnosti sú závislé najmä od návrhu vzťažnej plochy plaváka a vhodného prevodového meracieho mechanizmu
Príklady Plavák s magnetickým spínačom Príklady plavákov (kvázi analógový výstup) Príklad plaváka s magnetostričným snímačom polohy
pre kvapaliny Kontakt spínač Materiál ušľachtilá oceľ 1.4305 Max. tlak 5 bar, Max.teplota120°C (ATEX: 60 °C) , Hustota kvapaliny od 0,7 g/ml
Kapacitné snímače FunkciaElektródy (vnútorná, vonkajšia) vytvárajú kondenzátor, ktorého priestor do výšky elektródy h je vyplnený meranou kvapalinou (C2) a priestor (H – h) vyplnený napr. paroplynovou zmesou (C1). Elektródy sú navzájom upevnené pomocou izolačného prvku (C0). Konštrukcia a elektrické zapojenie Pre nevodivý materiál Pre vodivý materiál
Platí εr = permitivitaakt. dielektrika Poruchové veličiny nepravidelný tvar plášťa zásobníka - obe pracovné elektródy, zvodový odpor kvapaliny Výhody robustnosť, kvapaliny aj sypké hmoty Nevýhody náročné vyhodnocovacie obvody, vodivá kvapalina - izolácia Prevádzkové vlastnosti - vhodné pre vyššie tlaky (do 6,3 MPa) a teploty (až 400 °C) Metrologické vlastnosti - 1%, pri kalibrácii až 0,5 %
Snímače s meraním hydrostatického tlaku FunkciaZo vzájomného vzťahu pre ekvivalenty potenciálnych energií kvapalín (polohová a tlaková) vyplýva kde je hustota kvapaliny,g gravitačné zrýchlenie,h výška stĺpca kvapaliny,p0tlak nad hladinou kvapaliny,k konštanta merania Vhodné na meranie výšky hladiny prostredníctvom merania tlaku a tlakového spádu, tj. tlakovej diferencie
Konštrukcia a zapojenie Otvorená nádrž Uzavretá nádrž Uzavretá nádrž, kondenzujúce pary
Ovplyvňujúce veličiny zmena teploty a hustoty kvapaliny Výhody jednoduchosť a robustnosť, Nevýhody pri väčších hodnotách p0 znižovanie citlivosti meracej metódy Prevádzkové vlastnosti - v závislosti od snímačov tlaku Metrologické vlastnosti - v závislosti od snímačov tlaku
Bezdotykové snímače • Ultrazvukové, mikrovlnové merajú časový interval medzi vyslaným a od hladiny kvapaliny alebo sypkej látky odrazeným impulzom (alebo sériou impulzov), vysielač s úzkou vyžarovacou charakteristikou je umiestnený nad alebo pod hladinou, prevažujú kombinované prvky vysielač – prijímač v jednom bloku (so snímačom teploty). hlavná poruchová veličina - teplota a nehomogénnosť prostredia, komplikovanejšie spracovanie údajov - dĺžka časového intervalu, číslicové analýzy odrazov (nelineárne číslicové filtrácie, určovanie stredných hodnôt, metódy fuzzy logiky a pod). turbulencie hladiny - filtrácia údajov úprava prahovej citlivosti - rušivé odrazy, (usadeniny na stenách zásobníkov), presnosť až 0,25 % pri pracovnom rozpätí až desiatky metrov (napr. 60 m) a pri teplotnom rozsahu od - 20 °C až po 80 °C
kde je hmotnostný absorbčný koeficient (lineárny koeficient zoslabenia), objemová hmotnosť materiálu x hrúbka prežiareného materiálu. • Žiaričové meracie členy pracujú na intenzitnom princípe, čiže indikujú prítomnosť materiálu v dráhe zdroj – detektor žiarenia a sledujú úroveň (intenzitu) žiarenia, žiariče - zdroje svetla a infračerveného, elektromagnetického žiarenia, v zložitých podmienkach aj rádioaktívneho (ionizujúceho) žiarenia s možnosťou merať aj cez steny nádoby (hlavne na meranie výšky sypkých materiálov)
Príklady Radarový hladinoměr k bilančnímu měření obsahu nádrží Nádoba na skladování čpavku: vlevo v obtokové trubce radarový snímač polohy hladiny, vpravo v nádobě limitní spínač
Ostatné používané princípy Elektromechanický princíp - nenahraditelný pre svoju mimoriadnu robustnosť, presnosť až 0,5 % • meranie výšky hladiny vážením pripojenej nádoby • s ponorným telesom • vodivostné snímače • prevzdušňovaním • vibračné snímače