Szintmérés

A szintmérés (szintén szintmérés ), a szint (szintje) folyadékok és ömlesztett anyagok egy tartályba használatával van rögzítve szinten mérőeszközök. Különbséget tesznek a szintmérőkkel végzett folyamatos mérés és a szinthatár -kapcsolók között.

A folyamatos szintmérés, a mért értékek a kimeneti százalékban vagy egység hosszúságú, térfogata vagy tömege, mint egy analóg jel vagy digitális érték , attól függően, a magasságot, hogy lehet elérni . Lásd még: kijelző (technológia)

A szinthatár -kapcsolók figyelik a határértékeket, például a száraz futás vagy a tartály túltöltésének elkerülése érdekében. A mért értékek a relé kimeneteken (kapcsolóérintkezők) keresztül kerülnek kiadásra . Ha a végálláskapcsolók a tartály oldalfalába vannak beépítve, akkor azok helyzetét előzetesen meg kell határozni.

A kombinált eszközöket, amelyek folyamatos mérésekből állnak a reléegységekkel kapcsolatban, gyakran használják, ha biztonsági okokból ( szivárgás ) a tartály oldalnyílása nem megfelelő. A szondák felülről vannak felszerelve. A kapcsolási pontok a szintnek megfelelően szabadon választhatók. Nincs tervezés vagy összeszerelés.

A szintméréseknek különböző feladataik vannak az iparban. A megfelelő mérési módszer kiválasztása alapvetően attól függ, hogy folyadékokról vagy szilárd anyagokról van szó. Figyelembe kell venni a termék fizikai tulajdonságait, az üzemeltetési körülményeket is, például az Ex zónákat, a robbanásvédelmet , a WHG 19. § szerinti túlcsordulás elleni védelmet és a tartály jellegét.

Mérőrendszerek

Mechanikus szintmérés

úszó

A folyadékon lebegő kis sűrűségű test . Meghatározzák az úszó magasságát. Ebből a célból az úszót egy karhoz vagy egy vékony kötélhez lehet rögzíteni; ezáltal kapcsoló vagy elmozdulás -átalakító, mint például. B. egy potenciométer megmozdult. Az úszó függőleges csövön is vezethető. Az úszó helyzete ezután detektálható anélkül, hogy érintkezne egy induktív érzékelővel, vagy az úszóhoz rögzített mágnes mágneses kapcsolót ( nádérintkező ) működtethet, vagy mágneses szűkítő érzékelővel észlelhető.

Rezgésérzékelők

A hangvilla formájában lévő érzékelő izgatottan rezeg a rezonancia frekvenciáján. A hajtás általában piezoelektromos. A közegbe merítés megváltoztatja az oszcillációs frekvenciát vagy amplitúdót. Ezt a változást kiértékeli és kapcsolási jellé alakítja. Beállítás és karbantartásmentes működés. Minden folyadékra, még akkor is, ha felhalmozódás, turbulencia vagy légbuborékok vannak, függetlenül a közeg elektromos tulajdonságaitól.

forgó kapcsoló

A szárny tengely körüli forgását leállítják, ha azt ömlesztett anyaggal borítják; majd egy relé (végálláskapcsoló) kapcsol. Hagyományos szinkronmotor használatakor a szükséges tartási nyomatékot csak a szárny geometriájának megváltoztatásával lehet az ömlesztett anyaghoz igazítani. Modern léptetőmotor használatakor a szükséges nyomatékot a motor nyomatékának egyéni beállítása adja. Ezáltal nincs szükség a szárny geometriájának beállítására. A mérési módszer független a portól és a csomósodástól.

Elektromechanikus forrasztórendszerek

Az érzékelő súllyal súlyozott mérőszalagot leeresztik egy silóba. Amikor a súly a termék felületére üt, a mérőszalag húzóereje csökken, ami átkapcsolja a motort. A súly visszatér a kiindulási helyzetbe. A töltési szint a letekercselt szalag hosszából számítható ki. Alkalmazás: Ömlesztett szilárd anyagok folyamatos mérésére magas silókban, erős porképződés nélkül.

Hidrosztatikus szintmérés

A hidrosztatikus szintmérés a folyadék felületén és a tartály alján lévő nyomás közötti különbség mérésén alapul, amelyet a folyadékoszlop magassága generál. A mért nyomáskülönbség tehát közvetlenül méri a folyadék szintjét és magasságát az érzékelő felett, és nem függ például a habtól, a turbulenciától és a kazánberendezésektől.

Lásd még: Pneumatikus szintmérés

Elmozdulástest elve

Megmérik a folyadék teljes töltési szinttartományába merített elmozdító test súlyát. Az elmozdító testet úgy méretezték, hogy a maximális töltési szintnél még mindig nehezebb, mint a felhajtóerő. Nincs változás a helyzetben, mint az úszónál. Az elmozdító test felfüggesztése továbbítja az erőt egy megfelelő rendszerhez, amely arra használja fel a feldolgozandó elektromos vagy pneumatikus jelet.

Nyomáskülönbség

Zárt, túlnyomásos tartályokban a folyadékoszlop hidrosztatikus nyomása nyomáskülönbséghez vezet. Ez a nyomáskülönbség a mérőelem elhajlásához vezet, amely arányos a hidrosztatikus nyomással. Egy érzékelőt a legmagasabb folyadékszint fölé kell felszerelni, egyet pedig a tartály aljára, és a megfelelő kiértékelő egységhez kell táplálni.

Szint szondák

A szintmérők speciális nyomástávadók a folyadékok szintjének mérésére nyitott tartályokban és tartályokban. A vízszintmérő szondákat közvetlenül a mérendő folyadékba engedik, és állandóan a tartály alja fölött függenek. A mérés a hidrosztatikus elv alapján történik. A folyadékoszlop gravitációs nyomása a nyomásérzékeny érzékelőelem kitágulását okozza, amely az észlelt nyomást elektromos jellé alakítja. A szintmérők csatlakozó kábelének több feladatot kell teljesítenie. Az áramellátáson és a jeltovábbításon kívül a szintmérőt a kábel tartja a helyén. A kábel tartalmaz egy vékony légtömlőt is, amellyel a környezeti levegő nyomását a szintmérőhöz vezetik. Ennek megfelelően a szintmérő szondákat általában relatív nyomásérzékelőkként tervezik, amelyek mérési tartományuk nulla pontjaként az aktuális környezeti nyomást használják.

Vezetőképesség mérés

Az elektromos vezetőképesség mérése

Ezt a módszert vezetőképes mérésnek is nevezik. Egy bizonyos szint elérésekor az elektromos áram két elektróda között áthalad a folyadékon. A mérőelektródák közötti ellenállás a közeg jelenléte vagy hiánya miatt változik.

A váltakozó áramnak a mérőkörben történő használatával elkerülhető a szonda rúdjának korróziója és a termék elektrokémiai reakciói. Gyakran késleltetés van beépítve a kimeneti jelbe a megbízható mérés érdekében, amikor a folyadék felülete mozgásban van. Az egy elektródával rendelkező vezető szondák használhatók fémtartályokban teli vagy üres riasztóként, két elektródával fémtartályokban teli és üres riasztóként, és három elektródával teli és üres riasztóként nem fém tartályokban is. Egypálcás szondák esetén az elektromosan vezető tartályfal ellenelektródaként szolgál.

A vezetőképesség mérése egyszerű és olcsó mérési módszer vezetőképes folyadékok, például víz, szennyvíz és folyékony élelmiszerek számára a pontszint érzékeléséhez.

Vezetés

A levegőhöz képest a folyadékok sokkal jobb hővezető képességgel rendelkeznek . Az állandó tápegységű fűtőelem folyadékba merítve alacsonyabb hőmérsékletet ér el. A hőmérséklet -érzékelő a fűtőelemmel kombinálva regisztrálja a hőmérséklet változását. Egy második hőmérséklet -érzékelővel kombinálva a külső hőmérséklet hatása kiküszöbölhető. A külső hőmérséklet megszűnése lassabb, ha csak egy hőmérséklet -érzékelőt használnak, és a fűtőelem ciklikusan kikapcsol.

A hővezető képesség mérése csak korlátozott mértékben alkalmas szilárd anyagok esetében, mivel a hőátadás gyakran gyenge az érzékelő és a közeg közötti rossz kapcsolat miatt.

Szupravezetés

Ezt a mérési elvet elsősorban folyékony hélium esetében használják . Az áramot függőlegesen kifeszített huzalon vezetik át. Abban a területen, ahol folyékony héliumba merül, a huzal szupravezető , felette az áram felmelegíti ( Joule -hő ); ezen a magasabb hőmérsékleten a vezeték általában vezetőképes. Ennek eredményeképpen a vezetéknek csak az a része járul hozzá az elektromos ellenálláshoz , amely nem merül a folyékony héliumba. Az ellenállás mérésével meghatározható, hogy milyen magasságban van a folyékony hélium a tartályban. A huzal általában niobium - titán ötvözetből áll.

Kapacitív mérés

Folyamatos szintmérés

A kapacitív szintmérés , a változás a villamos kapacitás az elektródák között észlel, amikor ezek körül egy közepes. Ez a változás a közeg dielektromos állandójától (a mérési technológiában DK -ként is rövidítve) függ. Ha ez állandó, akkor a mért kapacitással meghatározható, hogy az elektródák mennyire merülnek a közegbe. Ilyenkor nemcsak végálláskapcsoló építhető, hanem a folyamatos szint is meghatározható. ${\ displaystyle \ varepsilon}$

Szintkapcsoló

Kapacitív kapcsolókkal történő méréskor a dielektromos állandó változását észlelik, és ezt a változást kapcsolási jellé alakítják át. Ennek a technológiának az az előnye, hogy a közeg részben kimutatható a tartályfalak mögött. Tehát nincs szükség lyuk fúrására a tartályba. A függvény függ a közeg dielektromos állandójának és a tartályfal dielektromos állandójának az arányától. Egy tipikus párosítás egy vízbázisú folyadék műanyag vagy üvegfal mögött. ${\ displaystyle \ varepsilon}$

Kapcsoló frekvenciaváltó technológiával

Egy érzékelő határozza meg a közeg dielektromos állandóját. Ezt követően a jel átalakítható kapcsolási jellé. Ily módon az érzékelőhöz tapadó nemkívánatos anyagok elfedhetők. Ez az érzékelő hegyén, a habokon vagy a töltés közben elfolyó közeg felhalmozódására vonatkozik.

Optikai mérés

A fény elnyelését vagy a teljes visszaverődés eltűnését észlelik, amikor az érzékelőt a közegbe merítik. Az optoelektronikus szintérzékelő infravörös LED -ből és fényérzékelőből áll . A LED fényét az érzékelő csúcsán lévő kúpos lencsébe (ritkán szintén pismába ) irányítják . Amíg a hegy nincs folyadékba merítve, a fény a kúpos lencse belsejében teljesen visszaverődik a vevőhöz, mivel az α = 42 ° kritikus kritikus szög (üveg-levegő) meghaladja a kúp felületének 45 ° -os dőlését . Ideális esetben a fénysugár egy U alakú sugárútvonalat ír le. Ha a folyadék felemelkedik a tartályban és körülveszi a csúcsot, a fény megtörik vagy leválik az üveg és a folyadék közötti határfelületről, és már nem éri el a vevőt, vagy gyengült módon éri el a vevőt. Az értékelő elektronika ezt a változást kapcsolási folyamatgá alakítja. A probléma ezzel a mérési módszerrel a szennyeződés iránti érzékenység.

Ultrahangos

Az ultrahangos mérés tranzitidő mérésen alapul . Az érzékelő által küldött ultrahangos impulzusok visszaverődnek a közeg felületéről, és az érzékelő újra rögzíti. A szükséges futási idő a tartály üres részében megtett távolság mértéke. Ezt az értéket kivonják a teljes magasságból, és ebből kapják meg a töltési szintet. Az érzékelő bomlási viselkedése miatt közvetlenül az érzékelő alatt van egy blokkoló távolságnak nevezett terület, amelyen impulzusok nem fogadhatók. Az úgynevezett blokkolási távolság határozza meg a mérőeszköz és a maximális szint közötti minimális távolságot.

Ez a visszhangjelző módszer érintésmentes és karbantartásmentes mérés, anélkül, hogy befolyásolnák a termék tulajdonságai, például a dielektromos állandó, a vezetőképesség, a sűrűség vagy a nedvesség.

Ezen széles körben elterjedt ultrahangos mérés mellett felülről a gáztéren keresztül vannak olyan érzékelők is, amelyek alulról mérik a szintet a tartály falán keresztül, vagy oldalról végálláskapcsolóként szolgálnak. Itt mérik a szállítási időt magában a közegben. Ennek a módszernek a legfontosabb funkcionális követelménye, hogy a fal és a közeg áthangolható legyen. Az alkalmazás ezért csak egyfalú folyadéktartályokra korlátozódik.

Mikrohullámok

A mikrohullámú mérés adó-vevő elven alapul. Az adó által küldött mikrohullámú impulzusokat a vevő regisztrálja egy üres silón, de a közeg tompítja egy teljes silón keresztül. Fémtartályfalak esetén nézőablakokat kell felszerelni. Alkalmazások: Mivel a mikrohullámú gát érintésmentes érzékelési módszert alkalmaz, telepíthető tartályokba, csővezetékekbe, aknákba vagy szabadon eső aknákra. Nemfémes tartályanyagok esetén a tartályon kívülről történő mérés lehetséges. A mikrohullámú akadályok jelentik az elzáródásokat, a jelhatár-szinteket, megoldják a helymeghatározási és számlálási feladatokat, kívülről érintésmentesen mérnek, ezért kopás- és karbantartásmentesek. Jellemző alkalmazási területei pl. B. faforgács, papír, kartonforgács, mész, kavics, homok vagy akár egész zsákok és dobozok. A folyamat hőmérséklete és nyomása önkényes, azonban közvetlen telepítés esetén be kell tartani az adott gyártó határértékeit.

radar

A radarérzékelő nagyfrekvenciás radarjelekkel működik, amelyeket egy antenna bocsát ki, és visszaverődik a termék felületéről. A visszavert radarjel átviteli ideje egyenesen arányos a megtett távolsággal. Ha a tartály geometriája ismert, a töltési szint ebből számítható ki. A meghatározott töltési szintet kimeneti jellé alakítja, és mért értékként adja ki. A készülékoldali radar technológia mindig a frekvenciamodulált folyamatos hullámú radar módszer . A radarszoftver elrejti a hamis visszhangot az esetleges telepítésekből, például hűtésből vagy fűtésből vagy akár keverőkből.

Jól megtöltött tartály esetén a visszhang a tartály aljáról távolabb jelenik meg, mint üres tartálynál, mert a terméken belüli elektromágneses hullámok terjedési sebessége kisebb, mint a levegőben. A mért látszólagos távolság a talajtól egy második mérési eredmény a szinttel. Csak akkor jelenik meg a visszhang vagy a mért érték, ha mindkét eredmény (a termék felületén való közvetlen visszaverődés és az alulról látható távolság) megegyezik az eredményben. Ezzel a „multi-echo tracking” -nek nevezett eljárással minden hamis visszhangot elrejtenek a beépített komponensek. Az érintésmentes mérési elvnek köszönhetően ez a fajta szintmérés különösen alkalmas agresszív közegekkel vagy dinamikus folyamatviszonyokkal, például sűrűségingadozással rendelkező alkalmazásokhoz.

Irányított radar

A radarérzékelő nagyfrekvenciás radarjelekkel működik, amelyeket a szonda vezet. Amikor a jelek a média felületét érik, a hullámellenállás megváltozik, és az átviteli energia egy része visszaverődik. Az eszköz által a visszavert jelek küldése és vétele között mért és értékelt idő a folyamatkapcsoló és a hordozófelület közötti távolság közvetlen mértéke. A karbantartásmentes mérés folyadékokban is használható, még turbulencia és hab esetén is. A mérés független a sűrűségtől, a hőmérséklettől, a vezetőképességtől és a páratartalomtól, és a folyadék feletti gőzök nem befolyásolják. Nem fordulhatnak elő zavaró jelek a beépített alkatrészekből, például radarméréseknél szabad tartályokban.

Radiometria

A radiometrikus szintméréssel rögzítik a gamma -sugarak intenzitását, amelyek behatolnak a közegbe a radioaktív forrásból a detektor felé vezető úton. A gammaforrás, általában cézium- vagy kobaltizotóp, sugárzást bocsát ki, amely gyengül, ha behatol az anyagokba. A mérési hatás abból ered, hogy a sugárzást a mérendő közeg elnyeli. Nem szükséges kinyitni a tartályt vagy a tartályban lévő szerelvényeket; a mérés kívülről érintésmentes, ezért alkalmas extrém alkalmazásokhoz, például erősen korrozív, agresszív és koptató közegekhez.

irodalom

• Ellen Amberger: Szintmérési technológia: Alapok és alkalmazási példák. Verlag Moderne Industrie, 1988, ISBN 978-3-478-93014-7 .
• Rüdiger Settelmeyer: A terepi eszköztől az automatizálási megoldásig. Christiani, Konstanz 2007, ISBN 978-3-86522-305-0 .

web Linkek

• A mértékegységek szótára

Egyéni bizonyíték

1. ↑ Ömlesztett áruk szintmérése
2. ↑ A fény teljes visszaverődése az üvegből a levegőbe való átmenetkor. Letöltve: 2021. július 21 . 
3. ↑ Baumerelektromos optikai szintérzékelő. Letöltve: 2021. július 21 . 
4. ↑ Michael J. Heim és Andreas Mayr : A vegyipar szintmérésére szolgáló radarrendszerek kiválasztási kritériumai , 2001. február, 3. o. ( PDF )
5. ↑ Töltési szint ellenőrzés / Szószedet / Támogatás / Szerviz és támogatás / Bürkert Fluid Control Systems. Letöltve: 2018. augusztus 20 .