Merenje nivoa

1. Savremena Merenja i Regulacija Merenje nivoa • Nivoje visina tečnog ili usitnjenog (sipkastog, praškastog) materijala u posudi. • Senzori za merenje nivoa nazivaju se nivometrima. • Nivo se izražava u jedinicama dužine. • Merenje količine(zapremine) tečnog i usitnjenog materijala u rezervoaru vrši se na osnovu informacija o nivou. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

2. Savremena Merenja i Regulacija Opseg: • nivometri širokog opsega (0,5 -25 m); • nivometri sa uskim opsegom (od 0 do ±100 mm, od 0 do ±450 mm). Metode merenja nivoa: • detekcija nivoa: • Plovne kruške, • Konduktivni detektori, • Detektori nivoa na principu plovka ili ronila, • Vibracione viljuške, • Vibracione šipke. • kontinualne metode merenja: • Hidrostatski senzori, • Senzori na principu plovka, • Kapacitivni senzori, • Otpornički senzori nivoa, • Ultrazvučni senzori. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

3. Savremena Merenja i Regulacija Plovne kruške Plovak Teg Uvod • Upotrebljavaju se za detekciju nivoa od pijaće vode do kanalizacije; • primenjuju se pri kontroli rada pumpi kao i zaštiti pumpe od rada na suvo. Princip rada plovnih kruški • Plovak plovne kruške je loptastog oblika, prečnika 80 -120 mm. Pluta na površini tečnosti čiji se nivo meri. Način ugradnje plovnih kruški • Ugradnja je vrlo jednostavna i vrši se samo polaganjem plovka na površinutečnosti čiji nivo se meri. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

4. Savremena Merenja i Regulacija Plovne kruške • Praktična primena plovnih kruški je pri detekciji nivoa od pijaće vode do kanalizacije, • zaštita pumpi od rada na suvo kao i kontrola rada pumpi pri procesu punjenja odnosno pražnjenja rezervoara. (a) Kontrola pražnjenja (c) Kontrola punjenja (b) Zaštita pumpe Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

5. Savremena Merenja i Regulacija Konduktivni detektori nivoa Uvod • Primenjuju se za pouzdanu detekciju nivoa i kontrolu rada pumpi. Princip rada konduktivnih detektora nivoa • Konduktivni detektor nivoa baziran je na principu detekcije provodnosti. Praktična realizacija konduktivnih detektora nivoa • Izrađuju se u dve verzije: • kompaktna izvedba sa dva nezavisna prekidača • sa odvojenom sondom i kontrolerom sa prekidačima Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

6. E1 E3 E1 E3 E1 E3 E1 E3 Savremena Instrumentacija i Upravljanje Konduktivni detektori nivoa Način ugradnje konduktivnih detektora nivoa • Pri procesu ugradnje konduktivnih detektora nivoa potrebno je obratiti pažnju na provodnost zida rezervoara tečnosti čiji nivo se detektuje. nizak nivo visok nivonizak nivo visok nivo Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

7. Savremena Merenja i Regulacija Detektori na principu plovka Uvod • Upotrebljavaju se kao kontrolni i zaštitni detektori nivoa u rezervoarima. • Imaju veliku primeni u petrohemijskoj, farmaceutskoj industriji kao i u rezervoarima za balans prekookeanskih brodova. Princip rada detektora nivoa sa plovkom • Plovak pliva na površini tečnosti čiji se nivo meri. • Mehaničkom vezom položaj plovka prenosi se na kazaljku ili senzor ugaonog pomeraja (read relej). Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

8. Savremena Merenja i Regulacija Detektori na principu plovka Praktična realizacija detektora nivoa sa plovkom • Konstrukcioni parametri plovka proračunavaju se tako da se obezbedi ravnotežno stanje na određenoj dubini F = Fp –Sh1rtg • Detektori nivoa sa plovkom koji imaju mogućnost detekcije više nivoa nazivaju se višepoložajni detektori sa plovkom. Način ugradnje detektora sa plovkom • Postoje izvedbe detektora sa plovkom za montažu sa strane ili od gore. • U oba slučaja postoji mogućnost fiksnog ili podesivog histerezisa. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

9. Savremena Merenja i Regulacija Detektori na principu plovka Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

10. Senzor sile Izlaz F Fg L Fu H h0 Savremena Merenja i Regulacija Detektori nivoa sa ronilom Uvod • Nivo se pretvara u silu, koja se meri odgovarajućim senzorom sile: induktivnim, kapacitivnim ili pijezoelektričnim. Princip rada detektora nivoa sa ronilom • Senzori sa ronilom rade na principu sile uzgona. tj. Arhimedovog zakona. F=Fg-Fu =rgSL—rtgS(h—ho). odakle proizilazi da je mereni nivo proporcionalan sili F h =rL/rt+h0-F/rtgS=k1-k2F. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

11. Savremena Merenja i Regulacija Vibracione viljuške i šipke Uvod • Moguće ih je primenjivati u gotovo proizvoljnoj vrsti medija: • eksplozivnim i neeksplozivnim tečnostima, • agresivnim tečnostima, • visokoviskoznim tečnostima, itd Princip rada vibracionih viljuški i šipki • Vibracione viljuške i šipke rade na principu praćenja promene rezonantnih karakteristika senzora. Praktična realizacija vibracionih viljuški i šipki • Očitavanjem rezonantnih karakterisitika viljuške dolazi se do informacije da li je viljuška zaronjena ili ne. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

12. Savremena Merenja i Regulacija Vibracione viljuške i šipke Način ugradnje vibracionih viljuški i šipki • Pri postupku ugrađivanja vibracionih viljuški kod tečnosti potrebno je obratiti pažnju da rezonantna viljuška bude dovoljno uronjena u tečnost, kao i da procep u viljušci bude tako postavljen da obezbeđuje nesmetan protok tečnosti • Kada se merenivo praškastih i sitnozrnastih materijala, vibracione viljuške se ne ugrađuju u delovima rezervoara gde zaostaje materijal. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

13. Savremena Merenja i Regulacija Hidrostatski senzori Uvod • Hidrostatski senzori se primenjuju za merenje nivoa: zapaljivih tečnosti, hemikalija sa gustim isparenjima ili gasom iznad površine, viskoznih ili korozivnih tečnosti, itd. Princip rada hidrostatskih senzora nivoa • Princip radaovih senzora zasniva se na primeni Paskalovog zakona. P =rgh. Praktična realizacija hidrostatskih senzora nivoa • Postoje tri tipa hidrostatskih senzora: • senzor relativnog pritiska koji meri pritisak stuba tečnosti na dnu rezervoara; • senzor diferencijalnog pritiska; • senzor relativnog pritiska koji meri pritisak u povratnom vazdušnom vodu, koji ima pritisak proporcionalan merenom nivou. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

14. Savremena Merenja i Regulacija Hidrostatski senzori P/I • Drugi tip hidrostatskih senzora nivoa izvodi se najčešće u dve varijante: • hidrostatičko utopni senzor nivoa i • hidrostatički senzor nivoa. DP/I Izvor vazduha P/I Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

15. Savremena Merenja i Regulacija Hidrostatski senzori Način ugradnje hidrostatskih senzora • Hidrostatičko utopni senzori nivoa se primenjuju pre svega kod merenja nivoa u cevima ili rezervoarima malog prečnika. • Hidrostatički senzori se primenjuju za merenje nivoa većine fluida u rezervoarima i tankovima. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

16. Savremena Merenja i Regulacija Senzori na principu plovka Uvod • Senzori sa plovkom se primenjuju za merenje nivoa: zapaljivih tečnosti, hemikalija sa gustim isparenjima ili gasom iznad površine, penušavih tačnosti, a idealni su za merenje nivoa u višenamenskim tankovima. Princip rada senzora nivoa sa plovkom • Promenom nivoa tečnosti menja se i položaj plovka na fiksiranoj sondi. • Promena položaja plovka se registuje na različite načine. • Tačnost senzora zavisi od načina registracije položaja plovka. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

17. Savremena Merenja i Regulacija Senzori na principu plovka Praktična realizacija senzora nivoa sa plovkom • U zavisnosti od načina registrovanja položaja plovka na fiksiranoj sondi razlikujemo dva osnova tipa senzora: • Senzori nivoa kod kojih kretanje plovka utiče na promenu otpornosti kontrolnog provodnika u fiksiranoj sondi. • Senzori nivoa kod kojih kretanje plovka utiče na promenu rezonantnih karakteristika unutar fiksirane sonde. Sonda Read relej Magnet Plovak Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

18. Ce C1 eg C2 et C3 R d D Savremena Merenja i Regulacija Kapacitivni senzori nivoa Uvod • Primenjuju se za merenje nivoa tečnih, praškastih i granulastih materijala sa relativnom dielektričnom konstantnome>2. Princip rada kapacitivnih senzora nivoa • Prave se kao pločasti ili cilindrični kondenzatori, između kojih se nalazi tečnost čijise nivo meri. Praktična realizacija kapacitivnih senzora nivoa • Tečnost može biti provodna ilineprovodna. • Za neprovodne tečnosti: Ce = C1+C2+C3, Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

19. Ce C1 C2 C2’ C3 C2’ R Savremena Merenja i Regulacija Kapacitivni senzori nivoa • Za merenje nivoa provodnih tečnosti, unutrašnja elektroda presvučena je slojem kvalitetnog čvrstog izolacionog materijala. Način ugradnje kapacitivnih senzora • Senzor ne sme biti izložen mehaničkim udarima. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

20. Savremena Merenja i Regulacija Kapacitivni senzori nivoa Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

21. Izolator Otpornik Metalna traka Savremena Merenja i Regulacija Otpornički senzori nivoa Uvod • Primenjuju se za nivoe do 60 m. • Najbolji rezultati u kontinualnom merenju nivoa suvih granulastih materijala u silosima. Princip rada otporničkih senzora nivoa • Rade na principu promene otpornosti otpornika sa promenom njegovih dimenzija. Praktična realizacija otporničkog senzora nivoa • Otpor u petlji iznad površine proporcionalan je merenom nivou • Za neprovodne tečnosti upotrebljava se isti senzor, pri čemu su traka i otpornik obavijeni elastičnom folijom. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

22. Ulrazvučni predajnik/ prijemnik Savremena Merenja i Regulacija Ultrazvučni senzori nivoa Uvod • Imaju veliku primeni pri računanju zapremine, težine ili merenja protoka na otvorenom kanalu. Princip rada ultrazvučnih senzora nivoa • Nivo je proporcionalan vremenu T za koje talas pređe od izvora do prijemnika zračenja: Praktična realizacija ultrazvučnih senzora nivoa • Kao izvor ultrazvuka uzima se kvarcni ili keramički pijezoelement, koji se pobuđuje električnim impulsima frekvencije oko 30 KHz. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

23. Savremena Merenja i Regulacija Ultrazvučni senzori nivoa • Veličina impulsa odbijenog od razdelne površine media čiji se nivo meri proporcionalan je rastojanju razdelne površine od senzora. Amplituda impulsa Emitovani impuls Primljeni impulsa Vremenska osa Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

24. Savremena Merenja i Regulacija Ultrazvučni senzori nivoa • Na slabljenje impulsa tokom prostiranja utiče više faktora: • Snaga emitovanog ultrazvučnog signala • Gubitak snage usled vlaženja • Snaga ultrazvučnog signala na razdelnoj površini • Gubitak snage usled upijanja od strane razdelne površine • Snaga ultrazvučnog signala reflektovanog o razdelnu površinu • Gubitak snage usled vlaženja • Snaga ultrazvučnog signala na prijemniku senzora 7 1 6 2 3 5 4 Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima

25. Savremena Merenja i Regulacija Ultrazvučni senzori nivoa Način ugradnje ultrazvučnih senzora • Potrebno je obraditi pažnju da senzor registruje nivo najmirnijeg dela razdelne površine, kao i pravilno usmeravanje ultrazvučnog snopa. • Mogu se primeniti i za merenje protoka na otvorenom kanalu. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima