Уровнемер является прибором, предназначенным для непрерывного измерения в промышленном масштабе уровней жидких и сыпучих продуктов находящихся в различных емкостях, резервуарах, технологических хранилищах и аппаратах. Также широко применяемое название уровнемеров это датчики уровня или преобразователи уровня. Использование уровнемеров позволяет автоматизировать технологические процессы на производстве. Автоматизация всегда позволяет снизить влияние от так называемого человеческого фактора, это с одной стороны повышает качество выпускаемой продукции и оптимизация по расходу используемого сырья.
Уровнемеры делятся на группы по используемому ими режиму работы:
Непрерывный режим работы датчика (указатели уровня, преобразователи уровня, уровнемеры)
Точечный (дискретный) режим работы датчика (датчики предельного уровня, сигнализаторы уровня, переключатели уровня, датчики реле уровня)
Уровнемеры можно разделить по типу измеряемого продукта:
- приборы для измерения уровня жидких продуктов (водные растворы, пульпы, суспензии, уровень нефтепродуктов, технических масел);
- приборы по измерению уровня сыпучих продуктов (порошко образные продукты, гранулы и подобные продукты)
Уровнемеры делятся по используемому принципу действия:
Уровнемеры для измерения уровня жидкости делятся на следующие типы:
- механического типа;
- гидростатического типа;
- электрического (емкостного) типа;
- акустического типа;
- радарного типа;
- рефлексного микроволнового (волноводного) типа;
При измерении уровня жидких продуктов вы можете столкнуться со следующими сложностями:
- наличие широкого температурного перепада и давления в емкости с продуктом;
- наличие широкого разброса по химическим свойствам измеряемого продукта, в следствии чего необходим индивидуальный подбор уровнемера к измеряемой жидкости;
- работа по измерению уровня высоко агрессивных и ядовитых веществ;
- из-за химической агрессивности измеряемых сред возможно возникновение коррозии контактирующих с продуктом измерения частей уровнемера;
- образование налипания продукта на части уровнемера, контактирующие со средой;
- наличие широкого диапазона значений плотности измеряемого продукта (причем в одном и том же процессе измерения);
- наличие модификации уровнемера во взрывозащищенном исполнении (особенно это актуально для измерения уровня нефтепродуктов);
- наличие на поверхности измеряемого продукта плотных слоев пены и присутствующего в процессе бурления жидкости;
- для коммерческого учета необходима сверх высокая точность измерения уровня;
- отсутствие возможности по проникновению в части уровнемера насыщенных паров продукта с их последующим конденсированием;
- необходимость в исполнении уровнемеров в гигиеническом исполнении для соблюдения санитарных норм для измерения уровня пищевых продуктов и питьевой воды;
- измерение уровня жидкостей с разной плотностью, находящихся в одной емкости (общего уровня или уровня раздела сред).
Уровнемеры механического принципа действия можно разделить:
- на уровнемеры поплавкового типа действия, имеющих в качестве чувствительного элемента поплавок, который плавает на поверхности жидкости;
- буйкового принципа действия, работа которого основана на измерении силы, с которой буек выталкивается на поверхность;
- вибрационного принципа действия.
Вызванное изменением уровнем жидкости перемещение поплавка (буйка) отслеживается либо через жесткую механическую связь, либо с использованием дистанционной связи (электрического или пневматического типа) и далее сообщается с измерительной системой самого прибора. При измерении уровня приборами гидростатического типа используется метод уравновешивания давления от измеряемого столба жидкости реакцией пружины механического индикатора или силой от мембраны пьезоэлемента в электрическом датчике. Использование уровнемеров вибрационного типа является наилучшем выбором для изменения уровня высоко липких сред.
Уровнемер магнитострикционного принципа работы серии NivoTRACK
Сигнализатор уровня магнитного принципа работы серии NivoPOINT
Сигнализатор уровня поплавкового принципа работы серии NivoFLOAT
Сигнализатор уровня магнитного принципа работы серии NivoMAG
Сигнализатор уровня вибрационного принципа работы серии NivoSWITCH
Уровнемеры гидростатического типа по принципу работы являются наиболее близким родственником датчиком избыточного давления. По конструкции это наиболее простые и дешевые датчики для измерения уровня, но по принципу действия имеют ряд ограничений: постоянная плотности продукта и температуры, измерение только выше места установки прибора. Непосредственный контакт с продуктом также накладывает ряд ограничений из-за материала мембраны и химического состава продукта. Модификация датчиков имеет в своем составе погружные зонды разработанные специально для измерения уровня в скважинах маленького диаметра. Мембрана и электроника датчика расположена в тонком металлическом цилиндре с герметичным выходным кабелем, который является несущим для подвешивания прибора в скважине и съема информации.
Уровнемер гидростатического принципа работы серии NivoPRESS N (скважинный погружной зонд)
Уровнемер гидростатического принципа работы серии NivoPRESS D (монтаж в стену емкости)
Уровнемеры электрического принципа обычно делятся на следующие типы:
- емкостного типа действия;
- кондуктометрического типа действия
В уровнемерах ёмкостного типа в качестве чувствительного элемента используется опорный зонд, создающий с токопроводящей стенкой емкости своеобразный конденсатор. Емкость этого конденсатора изменяется строго пропорционально измеряемому уровню продукта. Измеряя электроникой эту емкость на выходе пропорционально измеренному значению формируется выходной сигнал. Действия датчика уровня кондуктометрического принципа действия основывается на изменении сопротивления между двумя электродами, которые помещаются в продукт измерения (в качестве одного из электродов может быть токопроводящая стенка емкости или резервуара).
Уровнемер емкостного принципа работы серии NivoCAP
Датчик уровня кондуктивного принципа работы серии NivoCONT K
Емкостной сигнализатор уровня NivoCAP CK
В уровнемерах акустического типа (ультразвуковых) используется принцип отражения генерируемых уровнемером ультразвуковых колебаний от поверхности раздела между жидкостью и газовой средой. Модификации акустических уровнемеров имеют исполнения накладных датчиков предельного уровня. Эти датчики устанавливаются на наружные поверхности емкости и определяют заполнение емкости измеряемым продуктом до места размещения датчика (пустой/полный). В настоящее время все большее распространение получают уровнемеры, которые работают на сверх низких частотах (ниже 20 кГц). Но из-за их большей стоимости они пока не получили столь широкого распространения, как используемые с большей частотой. Уровенемеры акустического типа наиболее простые и дешевые в сравнении с другими бесконтактными уровнемерами.
Уровнемер ультразвукового типа серии EasyTREK для жидкостей
Уровнемер ультразвукового типа серии EasyTREK для сыпучих материалов
Уровнемеры радарного типа, аналогично уровнемерам акустического типа используют в своей работе явление отражения от поверхности измеряемого продукта электромагнитных колебаний. Так же как и акустические уровнемеры радарные датчики это бесконтактные уровнемеры не имеющие непосредственного контакта с измеряемым продуктом. Это свойство позволяет использовать данный тип уровнемера с высоко агрессивными продуктами и более тяжелые условия работы (наличие в емкости высокого избыточного давления, высоких температур, наличие плотного пара и различных газов над измеряемой поверхностью продукта). В отличии от ультразвуковых уровнемеров, использование радарных уровнемеров позволяют обеспечивать более высокую точность измеренных значений уровня, имеют более низкую зону не чувствительности, и обеспечить работоспособность при высоких температурах и давлениях.
Радарный уровнемер серии PiloTREK
Уровнемеры рефлексного (волноводного) типа работают по аналогичному, бесконтактным радарным, типу, но сигнал распространяется не по воздуху (газовой среде) а по рабочему зонду волноводу (который может быть тросом, группой из 2-х тросов, жесткой направляющей группой стержней или зонда коаксиального типа (труба в трубе). Особенностью рефлексных уровнемеров является возможность их работы в очень жестких условиях:
- максимальная температура продукта измерения не более 200°С;
- максимальное давление в емкости с продуктом не более 40 бар;
- наличие в емкости сильного бурления в продукте; например в резервуарах с работающими мешалками;
- наличие насыщенных паров и плотных газов над поверхностью измеряемой жидкости.
Рефлексный микроволновый уровнемер MicroTREK
Уровнемеры для измерения уровня сыпучих продуктов обычно можно разделить на:
- механического типа;
- электрического типа;
- акустического типа;
- бесконтактного радарного типа;
- контактного рефлесного (волноводного) типа;
- радиационного типа.
Принимаемые во внимание особенности при измерения уровня сыпучих продуктов:
- большие по размерам емкости, бункера и силоса;
- измерение уровня происходит с меньшей точностью, ежели при измерении уровня жидкости;
- более сложная по форме поверхность измеряемого продукта (наличие горки, воронки, большие по размерам части продукта);
- наличие большая отрывной или изгибающей нагрузки при измерении уровня контактными датчиками;
- наличие на поверхности уровнемера оседающей на нем пыли и частиц не большого размера.
Уровнемеры механического типа делятся на:
- ротационного (лепесткового) типа;
- вибрационного типа.
Принцип работы датчика наиболее простой: измеряемый продукт контактирует с чувствительным элементом датчика и вызывает срабатывание электронной схемы прибора, что вызывает срабатывание релейного выхода.
Ротационный сигнализатор уровня серии NivoROTA
Вибрационный сигнализатор уровня серии NivoCONT R
Существует большое разнообразие уровнемеров, некоторые из которых были описаны выше, и объясняется это многообразием задач измерения уровня продукта: продукты различного типа, условия различного типа, различная точность по измерению уровня, различная степень надежности и стоимости. Необходимо знать что в настоящее время универсального уровнемера не существует. Существует большое разнообразие модификаций датчиков и опций, позволяющих подобрать оптимальное решение для измерения уровня продукта.