Daudzās nozarēs šķidrie un beztaras materiāli tiek izmantoti kā tehnoloģiskie līdzekļi. Produktu ražošanas režīmos un īpaši ar automātisko vadību ir nepieciešama pastāvīga darba materiālu parametru uzraudzība. Visizplatītākais šādas kontroles līdzeklis ir līmeņa mērīšana, kuras laikā tiek uzraudzīta vienas vai otras kapacitatīvās iekārtas uzpildes pakāpe.
Tehnoloģiju ieviešana
Šajā gadījumā ar līmeni saprot tehnoloģiskās instalācijas (tvertnes, rezervuāra, tvertnes, virzuļa) piepildīšanas augstumu ar darba vidi. Pats par sevi zināšanas par šo vērtību ir nepieciešamas ražošanas procesa vadīšanai un kontrolei. Jo īpaši šādi mērījumi ir nepieciešama darbība ķīmiskajā, naftas pārstrādes un pārtikas rūpniecībā. Piemēram, zinot tvertnes uzpildes līmeni attīrītas eļļas savākšanai, operators var iestatīt optimālos parametrus sūknēšanas sūkņa darbībaistacijas. Un atkal daudzas nozares darbojas ar automatizāciju, tāpēc izvaddatus var apstrādāt kontrolieri, kuri pat bez operatora līdzdalības dod komandas izpildstruktūrām, ņemot vērā saņemto informāciju par vadāmā aparāta piepildījuma līmeni.. Atkarībā no konkrētās tehnoloģiskās darbības un uzskaites prasībām dažādas līmeņa mērvienības var mainīties – piemēram, ir metodes ar plašu mērījumu diapazonu no 0,5 līdz 20 m, kā arī specializētas laboratorijas kontroles shēmas, kas ņem vērā šauru diapazonu no plkst. 0 līdz 500 mm. Tiešos mērījumus veic ar fizikālām, elektromagnētiskām un ultraskaņas ierīcēm, no kurām dažas reģistrē arī vides īpašības – ķīmisko sastāvu, spiedienu, temperatūru utt.
Vizuālās vadīklas
Vienkāršākais problēmas risināšanas veids, kurā pietiek izmantot standarta mērinstrumentu. Tiek izmantotas ruletes, lineāli, skata stikli un citas ierīces, kuras principā var izmantot konkrētas ražošanas vides dotajos apstākļos. Tehnoloģiskākais līdzeklis šāda veida līmeņa mērīšanai ir tālvadības vai apvedceļa indikators. To uzstāda tvertnes sānos, izmantojot vītņotus, atloku vai metinātus savienojumus. Indikācijas procesu nodrošina caurspīdīga caurule, kas piepildās, paaugstinoties šķidruma līmenim mērķa tvertnē. Mūsdienīgākos apvedceļos tiek izmantoti cilindriski pludiņi ar magnētiskiemindikācijas sistēma. Bet pat šāds dizains tiek uzskatīts par novecojušu, jo ir būtiski ierobežojumi sakaru spēju saskarnē ar vadības elektroniku un automatizācijas aprīkojumu.
Pludinātā mērīšanas metode
Arī viens no vienkāršākajiem tradicionālajiem veidiem, kā kontrolēt šķidrā materiāla uzpildes līmeni. Tas ir balstīts uz pludiņa stāvokļa fiksēšanu uz pašas apkalpojamā šķidruma virsmas. Kontrole tiek veikta pēc dažādiem principiem – mehāniskiem, magnētiskiem un magnetostriktīviem. Kustības procesā mainās pludiņa savienojuma raksturs ar to kontrolējošo elementu, piemēram, stingri fiksētu sviru. Piestiprināšanas leņķis mainās, kad pludiņš paceļas, ko fiksē mērīšanas sistēma. Parasti šāda veida līmeņa mērīšana notiek, pārveidojot to pašu leņķi elektriskajā signālā. Visbiežāk mēs pat nerunājam par konkrētu norāžu ņemšanu vērā, bet gan par konkrētas vērtības sasniegšanas brīža reģistrēšanu. Citiem vārdiem sakot, kad pludiņš sasniedz iestatīto augstuma līmeni, tiek aktivizēts līmeņa slēdzis. Vienkāršākajās shēmās kontakti aizveras, kas noved pie noteiktām tehnoloģiskām darbībām - piemēram, apstājas šķidruma sūkņa darbība.
Šķidrumu hidrostatiskie mērījumi
Galvenais mērīšanas faktors šajā līmeņa mērītāju sistēmā ir hidrostatiskais spiediens. Tas ir, tiek izmantots manometrs ar piemērotiem parametriem un zemūdens spiediena sensors. Turklāt svarīgs kontroles nosacījums irsensora atdalīšana no darba vides ar īpašu membrānu, no vienas puses, un, no otras puses, atmosfēras spiediens ir jāpiegādā caur kapilāro padevi no pildvielas. Mērīšanas procesā ar šāda veida līmeni tiek kontrolēts pārspiediens, kura indikators ietekmē vienota signāla ģenerēšanas īpašības. Tāpat manometram ir pievienota elektroierīce ar pārveidotāju, kas ir atbildīga par paziņošanu par noteiktām izmaiņām, kas notikušas kontrolējamā vidē. Kā alternatīvu šai hidrostatiskā spiediena mērīšanas metodei ir iespējams kontrolēt gāzes spiedienu, kas tiek iesūknēts kapilārās caurules analogā no šķidruma puses, kas piepilda tvertni. Šo hidrostatiskā manometra modeli sauc par pjezometrisko.
Radara līmeņa mērītāji
Dažās nozarēs tiek izmantota universāla pieeja, lai mērītu uzpildes augstuma līmeņus ar procesa materiālu. Darbam ar šķidrumiem, gāzēm un beztaras materiāliem optimāli piemērota radara iekārta, kuras darbība balstās uz frekvences modulēto svārstību analīzi. Tiek mērīts speciālo antenu neslāpēto svārstību izplatīšanās un atgriešanās laiks apkalpotajā vidē. Viļņu joslas var atšķirties no viena līdz desmitiem GHz. Pašām raidīšanas un uztveršanas antenām var būt atšķirīga ierīce un starojuma raksturlielumi. Šķidrumu līmeņa mērīšanai ķīmiskajā rūpniecībā, piemēram, tiek izmantotas stieņu antenas.ar augstuma mērīšanas diapazonu līdz 20 m. Materiāliem, kuru vadībai ir paaugstinātas prasības precizitātes ziņā, tiek izmantotas paraboliskas un plakanas ierīces. Parasti tās ir tehniskās uzskaites jomas, kur svarīgi fiksēt mērījumus līdz 1 mm.
Radioizotopu metožu izmantošana
Šā tipa līmeņa mērītāju galvenā specializācija ir beramo materiālu un šķidro vielu kontrole slēgtās tvertnēs. Radioizotopu aparāta darbības princips ir balstīts uz gamma staru absorbciju, kas iet caur mērķa vides slāni. Tehniski mērīšanas process tiek organizēts, izmantojot starojuma avotu un uztvērēju. Abas ierīces ir piekārtas vai uzstādītas uz atbalsta konstrukcijas, un tās vada reversīvs elektromotors, kas maina to pozīciju augstumā atkarībā no pašreizējā uzpildes līmeņa. Ja darba vides līmeņa mērīšanas sistēma atrodas virs tās virsmas, tad uztverošā signāla starojums būs spēcīgs, jo tā ceļā nav šķēršļu. Tāpēc elektromotoram no kontrollera tiek dots signāls iekārtas nolaišanai. Mērīšanas ierīces pozīcija kontrolēs signālu tvertnē, nepārtraukti padodot un apstrādājot viļņu formas.
Ultraskaņas vadības metodes
Darbības princips šajā gadījumā daudzējādā ziņā ir līdzīgs radiofrekvenču kontrolei, kurā tiek izstarots radiosignāls un ražošanas zonas piepildījuma pakāpi nosaka tā atstarošanas no mērītās vides īpašības.konteineri. Tomēr ultraskaņas metode izmanto īpašus akustiskos instrumentus, lai izmērītu piepildījuma līmeni. Tas ir, skaņas viļņi izplatās, un iekārtu darbība ir līdzīga atrašanās vietas noteikšanas principiem. Indikatori tiek fiksēti atkarībā no attāluma svārstību pārejas laika no emitētāja līdz mediju atdalīšanas līnijai un atpakaļ uz uztveršanas ierīci. Saskarnes atrašanās vieta tiek noteikta no gaisa (gāzes) un mērķa darba vides malām. Tā darbojas kombinētās augstas precizitātes ierīces, bet ultraskaņas līmeņa mērītāju grupā ir ierīces, kas var mērķtiecīgi kontrolēt tikai gāzi-gaisu (nepiepildīto) vai tikai darba vidi.
Mikroviļņu metodes
Viena no populārākajām bezkontakta mērīšanas tehnoloģijām, kas apvieno radara elektromagnētiskās vadības paņēmienus un principus. Par šīs klases perspektīvāko tehniku var saukt virziena elektromagnētisko mērījumu, kurā signāla atstarošanas koeficientu nosaka, pamatojoties uz mikroviļņu impulsiem, kas spēj iekļūt tvertnes apakšā, apejot dažāda veida nevēlamus piemaisījumus un dūņu daļiņas. Atgrieztais signāls vai tā daļa tiek mērīta pilnīgai un ātruma raksturlielumiem. Ņemot vērā tā caurbraukšanas laiku, tiek noteikta pilnības pakāpe. Mikroviļņu metodes darba vides līmeņa mērīšanai tiek plaši izmantotas granulēto un pulverveida materiālu pildījuma kontroles tehnoloģiskajos uzdevumos. Šādās nozarēs tiek izmantotas zondesar vienu piekari uz kabeļiem, savukārt attiecībā uz šķidrumiem tiek izmantotas dubultās un stieņu atbalsta konstrukcijas. Kopumā instrumentu optimizācija, strādājot ar cietām vielām, ir attaisnojama tādu fizisko un mehānisko īpašību dēļ, kas ir saistītas ar tehniskiem ierobežojumiem mērīšanas procesu organizēšanā.
Secinājums
Pēdējos gados tehnoloģiskās līmeņa mērītāju izstrādes procesa mediju monitoringam ir izgājušas vairākus principiāli svarīgus attīstības posmus, kas mainījuši šādu mērījumu principus. Starp svarīgākajiem no tiem ir pāreja uz bezkontakta mērīšanas metodēm un iespēju paplašināšana, strādājot ar agresīviem šķidrumiem. Mūsdienās tā pati bezkontakta RF jeb elektromagnētiskā metode var nodrošināt precīzu jēlnaftas, skābes, izkausēta sēra un šķidrā amonjaka kontroli.
