22 июня 2022
Далеко не все вещества безобидны для контактирующих с ними измерительных приборов. И далеко не каждый резервуар удобен для установки этих приборов внутри. Во множестве случаев стоит отдать предпочтение бесконтактным устройствам. Поговорим об одной из популярных их разновидностей —ультразвуковых датчиках уровня.
Принцип работы
Ультразвуковые уровнемеры — интеллектуальные приборы для измерения уровня жидких или сыпучих материалов без соприкосновения со средой. Принцип измерений схож с работой эхолота. Сенсор прибора, установленного, как правило, вверху емкости, посылает импульс к поверхности рабочей среды, а затем считывает отраженный сигнал. На основании данных о скорости сигнала и затраченного времени рассчитывается пройденное расстояние, а затем определяется значение уровня по формуле L=H-D (где L - уровень, H - расстояние от дна емкости до сенсорной мембраны уровнемера, D - расстояние, пройденное сигналом).
При этом интеллектуальный прибор компенсирует изменение скорости звука из-за изменений температуры с помощью встроенного температурного сенсора. Как производные могут быть рассчитаны значения расхода. Кроме того, прибор может включать сигнализатор, уведомляющий о неполадках посредством GPS, GSM и SMS.
Области применения
Работа без прямого контакта с измеряемым продуктом определяет возможность применения "ультразвуков" там, где приборы другого типа не справляются. Одна из самых распространенных задач — измерение уровня и объема жидких веществ, а также гранул или порошков на химических производствах. Ультразвуковой уровнемер незаменим на КНС и очистных, опреснительных сооружениях. Приборы этого типа широко применяются в нефтепереработке, агропромышленном комплексе и пищевой промышленности, фармацевтике, производстве строительных материалов, а также для контроля уровня в передвижных емкостях транспортных составов.
Уровнемеры ультразвукового типа не подходят разве что для измерений в вакууме, а также для работы с пенящимися жидкостями или веществами, образующими газовую подушку (емкости с азотной кислотой).
Преимущества ультразвуковых уровнемеров
Ультразвуковые датчики уровня обладают рядом достоинств. В первую очередь, это проведение измерений без контакта с измеряемым продуктом. А значит к приборам не предъявляется особых требований по прочности или износостойкости. При этом ультразвуковые уровнемеры отличаются высокой точностью сигнала и предоставляют надежные данные независимо от свойств продукта, могут работать автономно.
На результаты измерений ультразвуковыми уровнемерами не влияют ни плотность среды, ни ее физико-химические свойства. Этот тип приборов подходит для работы с вязкими, агрессивными, сильно загрязненными средами. К тому же ультразвуковые приборы отличаются компактными габаритами и доступной стоимостью по сравнению с другими бесконтактными устройствами.
Недостатки и их компенсация
Излучаемый ультразвуковыми приборами сигнал движется по конусной траектории. Поэтому он в значительной степени рассеивается, что приводит к появлению множества паразитных отражений (например, от стенок и наслоений на них, конструктивных элементов емкости, арматуры и т.п.). Чтобы минимизировать рассеивание, нужно правильно выбирать место расположения прибора и правильно осуществлять монтаж. Если же рабочая емкость высокая и узкая, лучше остановить свой выбор на гидростатических или радарных уровнемерах.
Из-за сравнительно малой скорости ультразвука возникают довольно большие "слепые зоны" — это расстояния от датчика до среды, где излучаемый и отраженный сигнал накладываются друг на друга. Границы "слепой зоны" минимальны в датчиках с двумя головками (исполнение с отдельным излучателем и приемником ультразвука).
Ультразвуковые приборы не подходят для работы в вакууме и резервуарах под давлением. Так как корректно функционируют только при нормальном атмосферном давлении.
Несмотря на то, что приборы данного типа работают с сильнозагрязненными средами, присутствие большого количества пыли или сильный ветер могут снизить точность показаний. Кроме того, на сигнал влияют сильные испарения или пена, искажают его и очень мелкодисперсные или пористые гранулированные продукты. Во многих случаях нивелировать проблему можно путем подбора оптимальной частоты ультразвуковых волн. В остальных же стоит использовать уровнемеры контактного типа или микроволновые радарные.
Источник: poltraf.ru
