Руководство по выбору точек измерения уровня для уровнемеров.

Приборы для измерения уровня — это промышленные автоматизированные приборы, предназначенные для измерения уровня и высоты загрузки жидких и порошкообразных материалов.

Измерение уровня комков, частиц, порошков и других твердых материалов, таких как высота скопления или положение поверхности, называется уровнемером материала; измерение уровня жидкости в резервуарах, башнях и других емкостях, а также измерение уровня жидкости в емкостях, находящихся на границе раздела фаз, называется уровнемером жидкости; измерение уровня жидкости в емкостях, содержащих нерастворимые жидкости или твердые вещества, называется уровнемером фазы. Итак, как выбрать подходящий уровнемер? Сегодня мы рассмотрим конкретные вопросы выбора уровнемеров, чтобы помочь вам разобраться в этом!

Общие принципы

1) Необходимо иметь полное представление об условиях процесса, природе измеряемой среды, требованиях к системе измерения и контроля, чтобы провести всестороннюю оценку технических характеристик и экономической эффективности прибора, что позволит ему должным образом способствовать обеспечению стабильности производства, улучшению качества продукции и увеличению экономической выгоды.

2) Для измерения уровня жидкости и границы раздела фаз следует использовать приборы дифференциального давления, поплавковые приборы и приборы поплавкового типа. При несоответствии требованиям можно использовать емкостные, резистивные (электрический контакт) или акустические волновые приборы. При измерении поверхности материала следует учитывать размер частиц материала, угол естественного откоса материала, проводимость материала, структуру формы силоса и требования к измерению.

3) Конструкция и материал прибора должны определяться исходя из характеристик измеряемой среды. Основные факторы, которые следует учитывать, включают давление, температуру, коррозионную активность, электропроводность; наличие полимеризации, вязкости, осаждения, кристаллизации, образования пленки, газификации, вздутия и других явлений; плотность и изменения плотности; содержание взвешенных частиц в жидкости; степень нарушения поверхности жидкости и размер частиц твердых веществ.

4) Режим отображения и функции прибора должны определяться в соответствии с требованиями технологического процесса и составом системы. При наличии требований к передаче сигнала можно выбрать функцию аналогового или цифрового вывода сигнала.

5) Диапазон измерения прибора должен основываться на фактической необходимости отображения диапазона параметров процесса или фактического диапазона изменений, которые необходимо определить. Помимо объемного измерения уровня, нормальный уровень, как правило, должен находиться в пределах диапазона измерения прибора, составляющего около 50%.

6) Точность измерительных приборов следует выбирать в соответствии с требованиями технологического процесса, но для приборов, измеряющих объемный уровень, уровень точности должен быть выше 0,5.

7) для горючих газов, паров, горючей пыли и других взрывоопасных зон электронных уровнемеров. Следует определить в соответствии с категорией опасных зон и степенью опасности измеряемой среды, выбрать соответствующую взрывозащищенную конструкцию или принять другие защитные меры.

8) Для мест с коррозионными газами, опасной пылью и другими электронными измерительными приборами следует выбирать соответствующий тип защитного кожуха в зависимости от условий окружающей среды.

Выбор приборов для измерения уровня жидкости и границы раздела фаз

1. Прибор для измерения перепада давления

Для непрерывного измерения уровня жидкости предпочтительны приборы дифференциального давления. Для измерения границы раздела фаз можно использовать приборы дифференциального давления, но общий уровень жидкости всегда должен быть выше верхнего порта давления. Для измерения с высокой точностью требуется более сложная и точная измерительная система, а с помощью обычных аналоговых приборов это сложно реализовать; в этом случае можно использовать интеллектуальные приборы дифференциального давления с передачей сигнала, точность которых превышает 0,2 уровня. Если плотность жидкости в нормальных условиях эксплуатации значительно изменяется, использование приборов дифференциального давления нецелесообразно. Для коррозионных, кристаллических, вязких, легкоиспаряющихся жидкостей, жидкостей, содержащих взвешенные твердые частицы, следует выбирать приборы дифференциального давления с плоским фланцем. Для высококристаллических, высоковязких, желатинизированных и осажденных жидкостей следует использовать приборы дифференциального давления с вставным фланцем. При превышении уровня измеряемой среды, если в газовой фазе образуется много конденсата и осадка, или необходимо изолировать высокотемпературную жидкость от датчика, или требуется строгая очистка измерительной головки при замене измеряемой среды, можно выбрать двухфланцевый дифференциальный манометр. Для измерения уровня коррозионных, вязких, кристаллических, расплавленных, осажденных жидкостей, а также в случаях, когда использование фланцевых дифференциальных манометров затруднительно, можно использовать метод продувки или промывки, применяя обычные манометры, датчики давления или дифференциальные датчики давления. При температуре окружающей среды, когда газовая фаза может быть конденсирована, жидкая фаза может быть испарена, или газовая фаза является объектом разделения жидкости, и в этом случае трудно использовать фланцевые дифференциальные манометры и обычные дифференциальные манометры для измерения. Необходимо соответствующим образом настроить систему, используя изолятор, сепаратор, парогенератор, балансировочный сосуд и другие компоненты, или же проводить измерение с учетом теплоизоляции трубопровода. При измерении уровня жидкости в котловом ковше с помощью прибора дифференциального давления следует использовать двухкамерный балансировочный сосуд с температурной компенсацией. При выборе диапазона измерения дифференциального давления следует учитывать наличие положительной и отрицательной миграции .

2. Измерительный прибор поплавкового типа

Для диапазона измерений в пределах 2000 мм, при удельной плотности 0,5–1,5 и непрерывном измерении уровня жидкости, а также для диапазона измерений в пределах 1200 мм, при разности удельных плотностей 0,1–0,5 и непрерывном измерении границы раздела жидкостей, целесообразно использовать поплавковые приборы. Для вакуумных объектов и легко испаряющихся жидкостей также следует использовать поплавковые приборы. Предпочтительнее использовать пневматические поплавковые приборы для индикации или регулировки уровня на месте. Поплавковые приборы необходимо использовать для чистых жидкостей. При выборе поплавковых приборов, если требования к точности высоки и требуется дистанционная передача сигнала, целесообразно использовать поплавковые; если требования к точности невысоки, для индикации или регулировки на месте можно использовать поплавковые с вытеснительным механизмом. Для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах целесообразно использовать внутренние поплавки. Для жидкостей, которые не кристаллизуются или не являются вязкими при рабочей температуре, но могут кристаллизоваться или быть вязкими при комнатной температуре, также целесообразно использовать внутренний поплавок. Для технологического оборудования, не допускающего остановки, внутренний поплавок не следует выбирать, а следует выбрать внешний поплавок. Для высоковязких, кристаллических или высокотемпературных жидкостей внешний поплавок выбирать не следует. При больших колебаниях уровня жидкости в емкости следует установить внутренний поплавок, чтобы предотвратить воздействие колебаний на гладкий корпус. Для электрических поплавковых приборов, используемых при частых колебаниях уровня, к выходному сигналу следует добавить демпферы.

3. Измерительные приборы поплавкового типа

Для непрерывного измерения и объемного учета уровня чистой жидкости в больших резервуарах, а также для измерения уровня чистой жидкости и границы раздела фаз в резервуарах всех типов следует использовать поплавковые приборы. Для грязных жидкостей, а также жидкостей, замерзших при комнатной температуре, поплавковые приборы использовать не следует. Непрерывное измерение вязких жидкостей и многоточечное измерение также не рекомендуется. При измерении границы раздела фаз удельная плотность двух жидкостей должна быть постоянной, а разница удельных плотностей не должна быть менее 0,2. Для измерения уровня жидкости в больших резервуарах с помощью поплавковых приборов, во избежание дрейфа поплавка, следует использовать направляющие устройства; для предотвращения воздействия на поплавки возмущений уровня жидкости следует добавить гладкий корпус. Для непрерывного измерения уровня или объема жидкости в больших резервуарах, в резервуарах с одним или несколькими резервуарами, предъявляющих высокие требования к точности измерения, целесообразно использовать фотопроводящие уровнемеры. Для измерения уровня жидкости в одном резервуаре, отвечающем общим требованиям к точности, можно использовать поплавковый уровнемер со стальной лентой. Для высокоточного непрерывного измерения уровня, границы раздела фаз, объема и качества жидкости в одном или нескольких резервуарах следует выбрать соответствующую систему измерения. Для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах, а также для измерения уровня коррозионных, токсичных и других опасных жидкостей в нескольких точках, целесообразно использовать магнитный поплавковый уровнемер. Для измерения уровня вязких жидкостей целесообразно использовать рычажный поплавковый уровнемер.

4. Акустические измерительные приборы

Для измерения уровня коррозионных, высоковязких, токсичных и других жидкостей с помощью обычных уровнемеров, требующих непрерывного измерения, целесообразно использовать акустические измерительные приборы. Выбор конкретной модели и типа акустического прибора должен определяться в зависимости от характеристик измеряемой среды и других факторов. Для измерения уровня в емкости необходимо использовать акустические приборы, учитывающие отражение и распространение звуковых волн; их нельзя использовать в вакуумных емкостях. Не следует использовать их для жидкостей, содержащих газовые пузырьки, и жидкостей, содержащих твердые частицы. При наличии внутренних препятствий, влияющих на распространение звуковых волн в емкости, акустические приборы использовать нельзя. При непрерывном измерении уровня жидкости с помощью акустических приборов, если температура и состав измеряемой жидкости значительно изменяются, следует предусмотреть компенсацию изменений скорости распространения звуковых волн для повышения точности измерения. Кабель между детектором и преобразователем должен быть экранированным или следует рассмотреть возможность использования мер защиты от электромагнитных помех.

5. Измерительные приборы на основе лазеров

Для непрерывного измерения уровня жидкости в сосудах со сложной конструкцией или механическими препятствиями, а также в сосудах, которые трудно установить традиционными методами, следует использовать лазерные измерительные приборы. Для полностью прозрачных жидкостей без отражения лазерные измерительные приборы использовать нельзя.

Выбор приборов для измерения поверхности материалов

1. Емкостной измерительный прибор　　

Для измерения параметров поверхности гранулированных и порошкообразных материалов, таких как уголь, пластиковый мономер, удобрения, песок и другие, как непрерывным методом, так и с помощью битового метода, целесообразно использовать емкостные измерительные приборы. Кабель-удлинитель детектора должен быть экранированным, или следует рассмотреть возможность применения мер защиты от электромагнитных помех.

2. Ультразвуковой измерительный прибор

Для измерения уровня в небольших силосах или бункерах с частицами размером 10 мм и менее, при отсутствии вибрации или при вибрации, можно использовать камертонный уровнемер. Для измерения уровня порошкообразных материалов с частицами размером 5 мм и менее следует использовать ультразвуковой уровнемер звукового типа. Для непрерывного измерения уровня микропорошкообразных материалов целесообразно использовать отражательный ультразвуковой уровнемер. Отражательный ультразвуковой уровнемер не следует использовать для измерения уровня в силосах и бункерах, заполненных пылью, а также для измерения уровня на неровных поверхностях.

3. Резистивные (электроконтактные) измерительные приборы　　

Для измерения проводимости с хорошей или плохой проводимостью, но содержащей воду, гранулированных и порошкообразных материалов, таких как уголь, кокс и другие, можно выбрать измерительный прибор резистивного типа. Необходимо, чтобы значения сопротивления электрода относительно заземления соответствовали техническим характеристикам изделия, что обеспечит надежность и чувствительность измерения.

4. Измерительный прибор лазерного типа

Для непрерывного измерения поверхности материала сосудов со сложной конструкцией или механическими препятствиями, а также сосудов, которые трудно установить традиционными методами, следует использовать лазерные измерительные приборы. Для неотражающих и полностью прозрачных материалов лазерные измерительные приборы использовать нельзя.

5. Поворотный измерительный прибор

Для измерения плотности гранулированных и порошкообразных материалов с плотностью 0,2 и более, при небольшом давлении в подшипниках, отсутствии пульсации давления в силосе или бункере, а также при измерении поверхностного давления материала в виде бита, можно выбрать измерительный прибор вращающегося типа. Размер ротора следует выбирать в соответствии с удельной плотностью материала. Во избежание повреждения ротора из-за ударов о материал, приводящих к неисправности прибора, следует установить защитную пластину над ротором.

6. Измерительный прибор диафрагменного типа

Для измерения уровня гранулированных или порошкообразных материалов в силосах и бункерах можно использовать диафрагменный измерительный прибор. Однако, поскольку диафрагма чувствительна к влиянию адгезии порошка и давления потока порошка, она не подходит для случаев с высокими требованиями к точности.

7. Микроволновый измерительный прибор

Для измерения высоких температур, адгезии, коррозионной активности, токсичности крупных комков, гранулированных материалов и непрерывного измерения уровня поверхности материала целесообразно использовать микроволновые измерительные приборы. Они не подходят для измерения уровня неровной поверхности.

8. Тяжелый измерительный инструмент молоткового типа.

Для измерения уровня материала в больших силосах, складах сыпучих материалов, открытых или закрытых герметичных контейнерах, а также для непрерывного измерения уровня гранулированных и сыпучих материалов, при наличии их прилипания к поверхности, следует использовать измерительный прибор с тяжелым молотком. Форма молотка должна выбираться в зависимости от размера материала, его сухости, влажности и других факторов. Для измерения уровня материала в силосах и контейнерах с сильным пылеобразованием следует использовать измерительный прибор с тяжелым молотком и устройством для продувки.