工业过程中液面测量的方法

需要准确和可靠的液位测量系统增加了先进的自动化处理系统的要求,更严格的过程控制和严格的监管要求。

通过改进测量的精度水平,可以减少化学过程的可变性,这反过来,有助于提高产品质量和降低成本和浪费。电子记录的规定制定了严格的电子报告的准确性和可靠性。使用新的满足这些需求水平测量技术。

测量技术水平过渡

看到玻璃是最古老和最简单的水平测量技术在工业环境中使用。

看到玻璃受到许多限制,因为它是手工测量。材料用于构建窥镜可以灾难性的失败,导致危险的人员、环境危害和/或甚至火灾/爆炸。以防海豹存在他们可能导致建立或泄漏,妨碍的观点。

毫无疑问,在任何安装,看到玻璃很容易最薄弱的一环,需要先进的方法所取代。

其他的一些水平测量方法是基于特定的重力,这是一种物理性质通常用于水平表面。这些设备由一个简单的浮动,其比重之间的过程流体和浮在表面的顶部空间蒸汽上升和下降。水平测量是基于静压头测量。

在场景涉及更复杂的物理原则,更先进的技术,使用计算机进行计算。在这些技术中,数据传输的格式,可以从传感器读取机的控制系统。各种格式的输出信号传感器的模拟电压,电流循环和数字信号。虽然模拟电压的设置和记录很简单,他们受到严重的干扰和噪声问题。

4 - 20毫安电流环是最古老和最简单的形式的工业通信,也是目前最常见的输出机制。通过电流信号循环可以进行远距离最低退化。

最强大的数字信号是基于协议的格式如鹿,霍尼韦尔DE,基金会现场总线,现场总线和rs - 232。然而,旧的协议如rs - 232是有效的只有很短的距离。最新的发射机信号的特点是无线功能,使信号传输很长的距离没有任何退化。

更先进的数字编码格式所需的先进技术如超声、激光和雷达要求格式化代码数字计算机情报。这种先进的需求需要复杂的数字校准方案和通信能力为方式的新趋势嵌入基于微处理器的电脑在几乎所有的标高测量产品(图1)。

图1所示。水平测量确定的位置水平相对于过程流体储存容器的顶部的底部。可以使用各种技术,由流体的特点及其工艺条件。

建立了水平——传感技术

在本文涉及的所有场景,蒸汽的密度在顶部空间被认为是微不足道的价值相比,过程流体。另一个假设是,只有一个单一的、统一的过程流体的坦克。可以使用下面描述的一些技术多层应用程序在一个容器由两个或两个以上的非混相流体共享。

玻璃水平指标

玻璃仪表,已被用于2个多世纪现在可用在许多设计,装甲和未武装的形式。他们是最简单的方法用于液位测量。他们的设计提供的清晰可见性是他们最大的优势,而脆弱的玻璃,可能导致泄漏或妥协在人员安全是不利的。

浮点数

漂浮的工作背后的原理是将一个活跃的对象,与比重之间的过程流体和顶部空间蒸汽,进入水槽,附加了一个机械装置来记录它的位置。浮动保持液体的过程,但水槽顶部空间的底部。即使液体的表面可以通过浮动,位于阅读浮动依然是一个问题。

机械部件如滑轮、磁带、电缆和齿轮被用于早期浮动系统来记录水平。目前,magnet-equipped漂浮更受欢迎。的水平测量由早期的浮动系统提供在模拟或数字格式通过网络的多个簧开关和电阻。这意味着发射机输出的变化在形式的离散步骤。因此,这些设备无法区分步骤之间的水平,连续水平测量设备的能力。

液压设备

置换剂、喷水式饮水口和压差发射器

起泡器,压差发射器和置换剂都是不同的水压测量设备。温度变化引起的改变液体的液体的比重;类似的压力的变化也影响蒸汽的比重,在液体存在。由于这些变化,减少了测量的准确性。

置换剂是基于阿基米德原理。图2显示了一个列的固体材料放置在一个容器。

图2。水平位移指标操作阿基米德原理。力需要支持一个列的材料(置换剂)的重量减少过程流体流离失所。测力传感器测量和报告这是模拟信号的支持力量。

置换剂的密度总是比液体的过程,所以它的最低水平槽延伸到需要测量的最高水平。列排开液体的体积由于上升过程流体;流离失所的体积等于产品的横截面积列和置换剂过程流体的水平。

浮力的大小等于流离失所的产品体积和过程流体密度,在置换剂施加一个向上的推力,这降低了支持它所需的力量对抗重力。这种变化是监测的传感器与变送器,和翻译力量的变化的水平。

图3显示了bubbler-type传感器。

图3。喷水式饮水口感觉过程流体深度通过测量存储容器的底部附近的静水压力。

的喷水式饮水口方法用于血管在大气压力下工作。清洗气体进行浸渍管的开口端附近的船进舱。净化气体通常是空气,但在某些情况下是危险的氧化反应过程的液体或污染,使用干燥的氮气。

由于气体流动通过导管出口管压力上升直到超过产生的静水压力液位出口。产品过程的流体密度和深度从导管表面等于压强,监控的压力传感器连接管。

图4描绘了一个压差传感器。

图4。差压传感器监测液面过程通过测量总压强不同液体底部的坦克和容器的压力。

在这种传感器,总压强之间的区别在坦克和头部或底部的静态压力容器是指示性的水平。类似于喷水方法,流体密度的乘积和容器中的液体的高度给出了静水压力的差异。大气压力被认为是参考。为了保持顶部空间在大气压力提供了一个发泄。

不像喷泉,DP传感器可用于船舶通过连接参考港口到港口的船,上面最大的填充水平。需要液体清洗或喷水式饮水口取决于过程的物理条件和/或发射机的位置对连接过程。

负载细胞

提供机械支撑托架或成员与一个或多个传感器检测轻微扭曲支持成员负载细胞或应变仪。轻微的弯曲的成员由于力负载细胞产生一个输出信号的变化。负载细胞校准测量从分数盎司到吨。负载细胞必须放置在容器的支撑结构测量水平。力负载细胞增加的过程中液面船增加。负载细胞的输出可以转化为液面通过了解船舶的几何形状和液体的比重。

虽然负载细胞被广泛应用于许多应用程序由于其非接触式操作,设计船舶的费用和需要的支持结构和连接管道的负载细胞的需求显著的缺点。除了测量所需的净或产品重量,管道的重量,船和船共同支持的连接结构的负载细胞。

非常可怜的翻领造成的总重量是净重,暗示净重是只有一小部分的总重量。此外,支护结构的增长由于加热不均匀,边荷载、刚性管道、风荷载和绑定overturn-prevention硬件也可以表现为水平。因此,测压元件的需求权重系统需要维护所有通过最初的容器支持和管路系统,否则可以快速降解性能。

磁场水平指标

磁场水平指标是视力眼镜合适的替代品。尽管他们是相似的漂浮设备,通信发生磁性液体表面的水平。浮动在这种情况下是一组强大的永久磁铁,朝着一个辅助列,由两个过程连接附加到船。

浮动是由列横向限制的所以它仍然接近室的侧壁。的位置根据液面浮子上下运动,这是由磁化航天飞机或条形图表示,随之移动,显示浮动水平,从而表明的立场。

这项技术工作腔壁和辅助列应该由非磁性材料制成。亚博网站下载大多数制造商提供的浮动设计优化大型浮材料的选择和测量液体的比重,丙烷、油、酸、水、丁烷或两个液体之间的界面。亚博网站下载

图5显示了磁水平指标。

图5。磁场水平指标使用磁耦合的航天飞机来定位一个浮子室的位置。

磁场水平指标能够承受高压力,高温和腐蚀性液体。应用程序期望形成超大号的浮子室和high-buoyancy浮动可能被使用。塑料材料如聚偏氟亚博网站下载乙烯或特殊合金Hastealloy c - 276可用于制造过程连接,法兰和钱伯斯。极端条件下蒸汽夹套等液体沥青、温度设计液氮和制冷剂或超大的钱伯斯钱伯斯的闪烁的应用程序需要特殊配置。

在处理高温、高压、腐蚀性流体和low-specific-gravity应用程序,可以使用金属和合金耐热铬镍铁合金和蒙乃尔。此外,这些指标可能装有导波雷达和magetostrictive发射器来促进当地显示4 - 20毫安输出的转换和相应的数字通信,可以发送到控制系统或控制器。

电容发射器

电容发射器基于不同介电常数(ᶓ)过程液体和空气。油的介电常数范围从1.8到5,而纯乙二醇为37。水解决方案,从50到80不等。

基本的工作原理是基于方差的电容本身是基于液位的变化。电容的变化是引起一个发射机和绝缘杆耦合过程液体,或由一个联合国——绝缘杆耦合发射机和参考探测器或容器。

有一个比例增加电容液面上升和填充板之间的空间。使用一个电容电桥整体测量电容,它提供了一个连续的水平测量。

电容发射机如图6所示。

图6。电容式传感器测量水平变化在两个板块之间的电容产生的变化水平。提供两个版本,一个用于流体具有高介电常数(A)和另一个较低的介电常数(B)。

现代技术

飞行时间(TOF)所使用的测量是当前液位测量技术。在这些设备中,液面和参考点之间的距离在传感器或变送器测量容器的顶部附近。脉冲波在一个参考点是由系统生成的,这是通过导体或蒸汽空间传播。这波反射液体表面的皮卡和重新发送参考点。

总行程时间是衡量电子定时电路。液体表面的距离获得旅游时间除以波的速度的两倍。在所有这些技术的主要区别是脉冲用于测量的类型。技术如微波、超声波和光线非常有效的测量。

磁致伸缩层发射器

使用磁铁限制浮动的好处为确定液面已经被证实了。此外,磁致伸缩是一种建立技术使浮子的位置的精确记录。磁致伸缩发射器可以用来取代机械链接determine0扭转波的速度使用钢丝定位浮动并报告它的位置。

漂浮在一个磁致伸缩系统(图7)包含一系列的永久磁铁。

图7。磁致伸缩层发射器使用扭转波的速度测量线生产水平

变送器,传感器线是连接到一个压电陶瓷传感器在传感器管的另一端,一个张力装置连接。有两种方法将传感器管:一个是通过浮动的中心,一个洞,另一个是把它旁边的非磁性浮子腔外浮动。

短电流脉冲发送器通过传感器线定位浮动,设置一个磁场在其长度。一个计时电路同时开启。

这个磁场立刻与磁场相互作用产生的浮动磁铁,导致建立一个扭转力线当电流流经它。这扭转传播压电陶瓷传感器在一个特定的速度。电子信号由传感器检测时产生张力的波。这个信号密友的计时电路浪潮的到来,因此,计时器停止电路。的开始之间的时间间隔(TOF)当前脉冲和波的到达定时电路的测量。

浮子的位置可以准确地确定基于这些信息和发射机这个信息作为礼物水平的信号。这种测量方法的主要优势是信号速度是已知的和与过程变量(如压力和温度是常数。另外,信号不受光束发散度,或假回声和泡沫。另一个优势是许多可移动的部分与浮动的缺席是唯一移动组件。

超声波发射器水平

图8显示了一个超声波传感器。

图8。超声波发射器使用声速计算水平的水平

超声波发射器水平能够测量传感器之间的距离和表面基于超声波脉冲的时间旅行从液体表面和传感器(TOF)。

这些发射器的操作频率是数万赫兹,运输时间大约6 ms / m。顶部空间的气体混合物的成分和温度影响声速(340 m / s在空气中15°C)。虽然传感器温度补偿,但仅限于大气测量氮气或空气。

激光发射器。

激光发射器水平设计水平测量料浆,不透明的液体和固体。的工作原理类似于超声波传感器水平但这些传感器测量光速水平测量,而不是声速(图9)。

图9。激光发射器使用短脉冲激光能量测量的水平

短脉冲传播的激光传感器放置在容器的顶部下面的过程中液面位于;这个脉冲然后反射到探测器。

信号的飞行时间由计时电路测量计算的距离。由于激光几乎几个和没有错误的回声,他们可以直接通过空间小到2英寸。另一个优势是,激光提供精确测量,即使在蒸汽和泡沫。

应用程序使用船只数量的障碍物可以使用激光发射器对准确测量距离的1500英尺。激光必须结合专业视觉窗户隔离器的过程在高温或高压应用程序像反应堆容器。玻璃的窗户必须允许激光通过最小衰减和扩散,同时也包含工艺条件。

雷达发射机水平

在air-radar系统,微波束直接向下从角或拉杆天线放置一个容器的顶部。液体表面反映了信号的天线,和距离计算的计时电路测量往返时间(上)。

在雷达技术,关键因素是液体的介电常数,因为反映了在微波频段的能量随液体的介电常数。如果Er低,液体将允许大多数雷达能量通过。高值的Er Er高反射的变化。

另一种类型的发射机是导波雷达(吉尼斯世界纪录)发射器(图10),提供高度精确和可靠的测量。

在这些发射器,一个灵活的电缆天线或刚性探针疏导微波从顶部的容器的液面,然后回到发射机。从低到高的变化导致波被反射。

这种方法的效率是20倍的air-radar自引导传播使聚焦能量的路径。液体Er值为1.4和更低的可以用这个方法。此外,这些系统允许弯从水平和垂直方向的安装指南90°角。

图10。导波雷达使用波导进行微波能量,从液体表面。

上述技术的优势,包括超声波,激光和雷达,和一些存在的局限性吉尼斯世界纪录发射器。组成、压力和温度的蒸汽空间气体影响雷达的速度。

它甚至可以在真空中没有任何校准工作。甚至可以测量泡沫层使用吉尼斯世界纪录。束发散等问题或假回声从封闭舱壁和结构可以避免波,它遵循一个探针或电缆。

结论

驱动市场的因素是基于跨各种测量技术的趋势。复杂的数字电子技术的使用是提高水平的有效性测量和其他传感器。

现代水平传感器产生可靠的结果,很容易和便宜的设置。水平测量可以集成到现有的控制系统由于增强沟通。

现代水平测量系统利用一些材料和合金为了生存严酷的环境下如酸、油或高压力和温度。亚博网站下载使用新材料使他们能够满亚博网站下载足专业需求,例如,组件由聚四氟乙烯夹套材料可用于腐蚀性应用程序;和316不锈钢电抛光坚持清洁要求。

接触发射器可用于各种各样的应用程序通过使用这些特殊的材料制成的探针。亚博网站下载

这个信息已经采购,审核并改编自材料由ABB提供测量及分析。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问ABB测量及分析。