Dans de nombreuses industries, les matériaux liquides et en vrac sont utilisés comme supports technologiques. Dans les modes de production en ligne de produits, et en particulier avec des contrôles automatiques, une surveillance constante des paramètres des matériaux de travail est requise. Le moyen le plus courant d'un tel contrôle est la mesure de niveau, au cours de laquelle le degré de remplissage de l'un ou l'autre équipement capacitif est surveillé.
Mise en œuvre de la technologie
Dans ce cas, le niveau s'entend comme la hauteur de remplissage de l'installation technologique (réservoir, réservoir, réservoir, piston) avec le fluide de travail. En soi, la connaissance de cette valeur est nécessaire à la gestion et au contrôle du processus de production. En particulier, de telles mesures sont une opération nécessaire dans les industries chimiques, pétrolières et alimentaires. Connaissant le niveau de remplissage du réservoir de collecte d'huile purifiée, par exemple, l'opérateur peut définir les paramètres optimaux pour le fonctionnement de la pompe de pompagegares. Et encore une fois, de nombreuses industries fonctionnent sur l'automatisation, de sorte que les données de sortie peuvent être traitées par des contrôleurs qui, même sans la participation d'un opérateur, donnent des commandes aux unités exécutives, en tenant compte des informations reçues sur le niveau de remplissage de l'appareil contrôlé. Selon le fonctionnement technologique spécifique et les exigences comptables, différentes unités de mesure de niveau peuvent changer - par exemple, il existe des méthodes avec une large plage de mesure de 0,5 à 20 m, ainsi que des schémas de contrôle de laboratoire spécialisés qui prennent en compte une plage étroite de 0 à 500 millimètres. La mesure directe est effectuée par des appareils physiques, électromagnétiques et à ultrasons, dont certains enregistrent également les propriétés du milieu - composition chimique, pression, température, etc.
Commandes visuelles
La façon la plus simple de résoudre le problème, dans laquelle il suffit d'utiliser un outil de mesure standard. Des roulettes, des règles, des voyants et d'autres dispositifs sont utilisés, qui, en principe, peuvent être utilisés dans les conditions données d'un environnement de production spécifique. Le moyen le plus technologique de mesurer le niveau de ce type est un indicateur à distance ou de dérivation. Il est installé sur le côté du réservoir au moyen de raccords filetés, à brides ou soudés. Le processus d'indication est assuré par un tube transparent qui se remplit à mesure que le niveau de liquide dans le réservoir cible augmente. Les dérivations plus modernes utilisent des flotteurs cylindriques avec aimantsystème d'indications. Mais même une telle conception est considérée comme obsolète en raison des limitations importantes des capacités de communication de l'interface avec l'électronique de contrôle et l'équipement d'automatisation.
Méthode de mesure du flotteur
Également l'un des moyens traditionnels les plus simples de contrôler le niveau de remplissage des fluides liquides. Il est basé sur la fixation de la position du flotteur sur la surface même du liquide desservi. Le contrôle est effectué selon différents principes - mécaniques, magnétiques et magnétostrictifs. Au cours du déplacement, la nature de la connexion entre le flotteur et l'élément le contrôlant, par exemple un levier fixé de manière rigide, change. L'angle de fixation change lorsque le flotteur monte, ce qui est fixé par le système de mesure. Généralement, ce type de mesure de niveau se produit lors du processus de conversion du même angle en un signal électrique. Le plus souvent, nous ne parlons même pas de prendre en compte des indications spécifiques, mais d'enregistrer le moment où une valeur spécifique est atteinte. En d'autres termes, lorsque le flotteur atteint le niveau de hauteur défini, le commutateur de niveau est activé. Dans les circuits les plus simples, les contacts se ferment, ce qui entraîne certaines actions technologiques - par exemple, la fonction d'une pompe à liquide s'arrête.
Mesures hydrostatiques de fluides
Le facteur de mesure clé dans ce système de jauge de niveau est la pression hydrostatique. C'est-à-dire qu'un manomètre avec des caractéristiques appropriées et un capteur de pression submersible sont utilisés. De plus, une condition importante pour le contrôle estséparation du capteur du fluide de travail par une membrane spéciale d'une part, et d'autre part, la pression atmosphérique doit être fournie par l'alimentation capillaire de la charge. Lors du processus de mesure avec ce type de niveau, une surpression est contrôlée, dont l'indicateur affecte les caractéristiques de la génération d'un signal unifié. De plus, un appareil électrique avec un convertisseur est connecté au manomètre, qui est chargé de notifier certains changements survenus dans l'environnement contrôlé. Comme alternative à cette méthode de mesure de la pression hydrostatique, il est possible de contrôler la pression d'un gaz qui est pompé dans un analogue d'un tube capillaire du côté du liquide remplissant le réservoir. Ce modèle de manomètre hydrostatique est appelé piézométrique.
Jauges de niveau radar
Dans certaines industries, une approche universelle est utilisée pour mesurer les niveaux de hauteur de remplissage avec des fluides de traitement. Pour travailler avec des liquides, des gaz et des matériaux en vrac, les équipements radar sont parfaitement adaptés, dont le fonctionnement est basé sur l'analyse des oscillations modulées en fréquence. Le temps de propagation et de retour des oscillations non amorties des antennes spéciales vers l'environnement desservi est mesuré. Les bandes d'ondes peuvent varier de un à plusieurs dizaines de GHz. Les antennes d'émission-réception elles-mêmes peuvent avoir un dispositif et des caractéristiques de rayonnement différents. Pour mesurer le niveau de liquides dans les industries chimiques, par exemple, des antennes tiges sont utilisées.avec une plage de mesure de hauteur allant jusqu'à 20 m. Pour les milieux dont le contrôle a des exigences accrues en termes de précision, des dispositifs paraboliques et planaires sont utilisés. Ce sont généralement des domaines de la comptabilité technique, où il est important de fixer des mesures jusqu'à 1 mm.
Utilisation des techniques radio-isotopiques
La principale spécialisation de ce type de jauges de niveau est le contrôle des matériaux en vrac et des fluides liquides dans des réservoirs fermés. Le principe de fonctionnement de l'appareil à radio-isotopes est basé sur l'absorption des rayons gamma qui traversent la couche du milieu cible. Techniquement, le processus de mesure est organisé à l'aide d'une source de rayonnement et d'un récepteur. Les deux appareils sont suspendus ou montés sur une structure porteuse et sont commandés par un moteur électrique réversible qui change de position en hauteur en fonction du niveau de remplissage en cours. Si le système de mesure du niveau du milieu de travail est au-dessus de sa surface, le rayonnement du signal de réception sera fort, car il n'y a aucun obstacle sur son chemin. Par conséquent, le moteur électrique du contrôleur reçoit un signal pour abaisser l'équipement. La position de l'appareil de mesure contrôlera le signal dans le réservoir en alimentant et en traitant en continu les formes d'onde.
Méthodes de contrôle par ultrasons
Le principe de fonctionnement dans ce cas est à bien des égards similaire au contrôle par radiofréquence, dans lequel un signal radio est émis et le degré de remplissage de la zone de production est fixé par les caractéristiques de sa réflexion par le milieu mesuréconteneurs. Cependant, la méthode par ultrasons utilise des instruments acoustiques spéciaux pour mesurer le niveau de remplissage. Autrement dit, les ondes sonores se propagent et le fonctionnement de l'équipement est similaire aux principes de localisation. Les indicateurs sont fixes en fonction du temps de passage des fluctuations de distance de l'émetteur à la ligne de séparation des médias et de retour au dispositif de réception. L'emplacement de l'interface est déterminé à partir des côtés de l'air (gaz) et du milieu de travail cible. C'est ainsi que fonctionnent les appareils combinés de haute précision, mais dans le groupe des jauges de niveau à ultrasons, il existe des appareils qui peuvent contrôler à dessein uniquement le gaz-air (non rempli) ou uniquement l'environnement de travail.
Méthodes micro-ondes
L'une des technologies de mesure sans contact les plus populaires qui combine les techniques et les principes du contrôle électromagnétique des radars. La technique la plus prometteuse de cette classe peut être appelée mesure électromagnétique directionnelle, dans laquelle le coefficient de réflexion du signal est déterminé sur la base d'impulsions micro-ondes pouvant pénétrer au fond du réservoir, en contournant divers types d'impuretés indésirables et de particules de boue. Le signal renvoyé, ou une partie de celui-ci, est mesuré pour des caractéristiques d'exhaustivité et de vitesse. En tenant compte de l'heure de son passage, le degré de plénitude est déterminé. Les méthodes à micro-ondes pour mesurer le niveau des fluides de travail sont largement utilisées dans les tâches technologiques de contrôle du remplissage des matériaux granulaires et en poudre. Dans ces industries, des sondes sont utiliséesavec une seule suspension sur câbles, tandis que par rapport aux liquides, des structures de support doubles et à tiges sont utilisées. De manière générale, l'optimisation des outillages dans le cas des solides se justifie pour des raisons de propriétés physiques et mécaniques associées à des limitations techniques dans l'organisation des processus de mesure.
Conclusion
Au cours des dernières années, les technologies pour le développement de jauges de niveau pour la surveillance des fluides de processus ont traversé plusieurs étapes de développement fondamentalement importantes qui ont changé les principes de ces mesures. Parmi les plus importants d'entre eux figurent la transition vers des méthodes de mesure sans contact et l'expansion des capacités lors du travail avec des liquides agressifs. Aujourd'hui, la même méthode RF ou électromagnétique sans contact peut fournir un contrôle précis du pétrole brut, de l'acide, du soufre fondu et de l'ammoniac liquide.
