Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Automatikai építőelemek 11. Szintmérés Szintérzékelés elvei A folytonos gyártási eljárásokban általában igen nagy jelentősége van a szintmérésnek és a.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Automatikai építőelemek 11. Szintmérés Szintérzékelés elvei A folytonos gyártási eljárásokban általában igen nagy jelentősége van a szintmérésnek és a."— Előadás másolata:

1 Automatikai építőelemek 11. Szintmérés Szintérzékelés elvei A folytonos gyártási eljárásokban általában igen nagy jelentősége van a szintmérésnek és a szintszabályozásnak (pl.: desztilláció, lepárlás stb.). A szintméréssel azonban közvetett módon meg lehet határozni a tartályokban lévő folyadék tömegét, de fontos szerepet játszik a kazánoknál és a vízműveknél is. Az alkalmazott módszereknél figyelembe kell venni a mérést befolyásoló tényezőket: pl. hőmérséklet, nyomás, agresszivitás mértéke, szennyezettség stb.

2 Automatikai építőelemek 11. Villamos vezető folyadékok szintje a folyadékba merülő megfelelő alakú elektródok között ohmos ellenállás mérésével ellenőrizhetjük. Legegyszerűbb a szintérzékelő relé, amelyben két érzékelő akkor zár, ha az emelkedő folyadék az elektródákkal kapcsolatba lép. Ez csak szakaszos mérésre alkalmas eszköz. Ellenállás változáson alapuló szintmérők Érintkezős szintkapcsoló Folyamatos működésű szintérzékelés Azonban folyamatos mérés is végezhető ezzel a módszerrel, ha követőrendszert alkalmazunk. Mindkét esetben hibaforrást jelent a folyadék hullámzása és az érintkezők korróziója.

3 Automatikai építőelemek 11. Ellenállásos érzékelő Egy a vezető folyadékba merített ellenállás értéke a folyadék szintmagasságának függvényében változik. Olyan ellenállás alkalmazásával, amelyet alakos csévetestre – lásd korábban – tekercselnek lineáris összefüggés teremthető a műszer által mutatott érték és a folyadék mennyisége között. Hibaként a fajlagos ellenállás változás jelentkezik. Mágneses sajátosságok megváltozásán alapuló módszerek Ez a mérési eljárás is csak villamos vezető folyadékok szintmérésére használható. A váltakozó árammal táplált tekercset úgy kell elhelyezni, hogy a szint váltakozásakor a folyadék a tekercs belsejébe kerüljön. Hibát a fajlagos ellenállás változás okozhat, amely a hőfokfüggés miatt következik be. Mágneses tulajdonság alapján működő érzékelő

4 Automatikai építőelemek 11. Ez a módszer igen elterjedt a szintmérésben. Lényege, hogy koaxiális elektródarendszert merítenek a folyadékba. A változó magasságú folyadék néhányszor 100 pF kapacitásváltozást eredményez, ezért a mérőkör táplálására nagyfrekvenciás generátort alkalmaznak. Látható, hogy az egyik fegyverzet maga a tartály, a másik, pedig egy védőanyagba helyezett rúd, cső stb. A védőanyag általában műanyagból készül, és a korróziótól védi a rudat. Ennél a módszernél a műszer kitérése és a folyadék magassága között nem lineáris kapcsolat van, amit a skálázásnál figyelembe kell venni. Hibaként „  r” (dielektromos állandó) hőmérséklet függése illetve az anyag összetétel változásából eredő függése szerepel. A kapacitások számítását már korábban ismertettük. Kapacitásmérésen alapuló szintmérők Kapacitív érzékelő

5 Automatikai építőelemek 11. Ellenállásos mérőátalakító. Ennél a módszernél a csúszóellenállások a leggyakoribbak, amelyet az úszók elmozdulása működtet valamilyen áttételen keresztül ábra. Ellenállásos úszós szintérzékelő ábra. Ellenállás hatása a leolvasásra A potenciométert mindkét esetben az úszó mozgatja, de pontosabb leolvasást tesz lehetővé az alsó ábra, amelyen két potenciométer mozog, de áttételen keresztül. Az egyik durva, a másik fonom leolvasást tesz lehetővé. Úszóval működő átalakítások

6 Automatikai építőelemek 11. Termikus tulajdonságokon alapuló szintmérés Alapelve, hogy egy test hőátadása a környezet sajátosságától függ. Működése egy nagy hőmérsékleti együtthatóval rendelkező ellenállás, amelyet a rajta áthaladó áram melegít. Nem folytonos működésű kapcsolás esetén (bal oldali ábra) az ellenállást az érzékelni kívánt szint magasságában helyezkedik el a tartályon belül. Ha a szint emelkedik, akkor az ellenállás a gázneműből a folyékony közegbe kerül. A hőmérsékleti viszonyok ekkor megváltoznak és ezzel az ellenállás értéke is. Folyamatos mérés esetén rúd alakú függőlegesen elhelyezett ellenállást helyeznek el, amelyet a jobb oldali ábra szerint csak egy része merül a folyadékba. Még egy ugyanolyan ellenállást helyeznek el a folyadék aljára hőkompenzálás céljából. Hibaforrást a folyadék összetételének és a hőmérsékletnek változása jelent.

7 Automatikai építőelemek 11. Induktív mérőátalakítók Ezt a megoldást szintén az úszók elmozdulásának érzékelésére használják. Egy 100…200 mm-es folyadékszint mérésére alkalmas megoldást mutat az ábra, ahol az úszó mereven csatlakozik a vasmaghoz. Az ábra mutatja a kimenő feszültség változását a szint függvényében. Természetesen csak lineáris tartományban használjuk. Induktív szintérzékelő Nagyobb elmozdulások mérésére az úszó és átalakító közé áttételt kell kialakítani. Ez az átalakító 0…600 mm-ig mér miközben a vasmag elmozdulása csak  30 mm. Áttétellel működő induktív szintérzékelő

8 Automatikai építőelemek 11. Az induktív mérőátalakítók előnyösen felhasználhatók a folyadékszint feletti nagy sztatikus nyomás esetén is szintmérésre. Egy a tartály oldalára szerelhető berendezés vázlatos elrendezését láthatjuk. Az úszónak a felhajtóerő változásából eredő elmozdulását közvetlenül egy vasmagra visszük. Az érzékelő egy olyan transzformátor, amelynek a primertekercse kettéosztott és a két fél szembekapcsolódik egymással. A folyadékszint kívánt értékén – amikor a vasmag középen helyezkedik el, a transzformátor szekunder tekercsében feszültség nem mérhető. A vasmag elmozdulásakor a szekunderfeszültség egyenirányítón keresztül Deprez-műszerrel mérhető. Kb Pa nyomásig használható. Magas nyomáson működő szintmérő

9 Automatikai építőelemek 11. Vizszintes tartály szintmérése Fekvő hengeres tartályokban tárolt folyadékok szintjének egyszerű módszerét mutatja az ábra. A rugóra függesztett úszó, amely 10 m hosszú is lehet és mm átmérőjű csőből áll. Az úszó hengeres vasmaghoz csatlakozik. A vasmag nyomásálló antimágneses csőben mozog. A mérés a kölcsönös induktivitás megváltozásán alapul. A primer kört, amely egy „L1” induktív tekercsből, egy csőből, egy változtatható „L” induktivitásból és egy párhuzamosan kapcsolt „R1” ellenállásból áll. Az érzékenység durva beállítása az „R1” ellenállás, finom beállítása a változtatható „L” induktivitás segítségével történik. A kapcsolás gyakorlatilag feszültség hőmérséklet és frekvencia független érzékelést tesz lehetővé. Az úszó elmozdulása mm. A szekunder feszültség nagysága és a folyadékszint-változás közötti függvénykapcsolat nem lineáris.

10 Automatikai építőelemek 11. Folyadékszint mérés hőmérsékletmérés útján Amennyiben kisebb mérési pontossággal is megelégszünk (például kazánok esetében) akkor nagyon egyszerű szintmérési módszert tesz lehetővé a termoelemek felhasználása. A tartály oldalára egy acélból készült mérőcsövet szerelnek. Az acélcső külső falára különböző magasságban termoelemeket forrasztanak, és sorba kapcsolják őket. Mivel a gőztérrel érintkező csőszakasz az állandó kondenzáció következtében magasabb hőmérsékletű, mint a folyadékkal érintkező, ezért az eredő termofeszültség a tartály folyadékszint magasságának függvénye lesz. Szintmérés hőmérsékletméréssel

11 Automatikai építőelemek 11. Ultrahangos szintmérők Ultrahangos szintmérés esetén a mérendő folyadékon ultrahangot bocsátunk át. Az ultrahangnak a terjedési viszonyai a folyadék tulajdonságaitól nagymértékben függnek. Az ultrahanggal történő szintmérési módszereket ezek alapján úgy csoportosítjuk, hogy ezen rugalmas rezgéseknek mely jellemzőjét használjuk fel a folyadékszint meghatározására. Az ultrahangos szintmérők működése történhet: - a rugalmas rezgések csillapításának mérés alapján, - a mért közeg meghatározott útszakaszán a rezgés áthaladási idejének mérése alapján. Ultrahang csillapodásán alapuló szintmérés

12 Automatikai építőelemek 11. A hang terjedési idejének mérésén alapuló szintmérés Ultrahang terjedési idején alapuló szintmérés A mérés elve a következő: 4 adóberendezés úgy vezérli a 3 ultrahangot előállító generátort, hogy az ultrahang-impulzusok azonos T időközökben jussanak az 1. sugárzóba. Megfelelő elektronikus kapcsolássegítségével (5) megmérhető az a  t időtartam, amely az első impulzus kibocsátása és a 2 vevőbe jutása között eltelik. A hangnak a „h” magasságú folyadékrétegen való áthaladásához szükséges időtartam: Ultrahang visszaverődési idején alapuló szintmérés Szokásosabb kialakítás a visszavert hanggal működő berendezés. Előnye ennek a megoldásnak az előbbivel szemben, hogy a hangforrás és az érzékelő a berendezésnek ugyanazon az oldalán (a tartály alján) helyezhető el. Visszaverő felületként a folyadék felszíne használható fel.

13 Automatikai építőelemek 11. Változó impulzus-frekvenciájú ultrahangos szintmérő berendezés Változó impulzusfrekvencia alkalmazása Ebben a kapcsolásban a 3. generátort a 4. adóberendezés útján a 2. vevőből kiadott impulzusok az 5. erősítőn keresztül vezérlik. Az 1. hangforrásból abban a pillanatban indul el a következő impulzus, amikor az előző impulzus a vevőbe jut. Az impulzus ismétlődés gyakorisága (frekvenciája): Az „f” frekvenciaváltozást a 6. berendezés segítségével árammá alakítják át. A helyes és pontos működés érdekében a hangrezgés időtartamának 10…100-szor kisebbnek kell lenni a „  t” időtartamnál. A frekvencia nagyságát az akusztikai csatorna ellenállása, tehát a közeg sajátosságai korlátozzák. Az alkalmazott frekvencia 10…70 kHz között határozható meg. A különböző kibocsátási frekvenciákkal a mérési távolság 5 m-től 45 m-ig változhat.

14 Automatikai építőelemek 11. Mikrohullámú szintmérők A rádióhullámmal működő szintmérők a hullámvezetők vagy rezonátorok jellemző- inek a folyadéktöltés hatására történő megváltozása alapján működnek. Jelenleg több típusú rádió-hullámmal működő folyadék szintmérőt alkalmaznak. Vezetett mikrohullámú szintmérő (TDR) A szintérzékelőnél a nagyfrekvenciás generátorból a hullámok a hullámvezetőbe jutnak, amelynek egyik végét az edényben levő folyadék határolja. A beeső és visszavert hullám kölcsönhatása folytán a hullámvezetőben „ ” hullámhosszúságú állóhullám jön létre. A csőtápvonal egy hosszirányú bemetszésén keresztül az energia egy részét kicsatolva a 3. detektorba vezetik. A folyadékszint eltolódása esetén megváltozik az állóhullámnak a hullámvezetékhez viszonyított helyzete. A hullámvezetékbe iktatott kicsatoló elemeken fellépő „  U” feszültség egyenirányítás és erősítés után feldolgozásra kerül. Vezetett mikrohullámú szintmérő Hullámhossz -> a maximális szintváltozás a negyedét ne haladja meg.

15 Automatikai építőelemek 11. Szintmérés, ha a tartályt üregrezonátorként használjuk Radarelven működő szintmérő A rádióhullámmal működő szintmérők másik csoportját azok a berendezések képezik, amelyekben a folyadékot tartalmazó tartály vagy a folyadékba merülő fémcsövet üregrezonátorként használják fel. Az üregrezonátort tápvonal segítségével nagyfrekvenciás generátor frekvencia meghatározó elemeihez kapcsolva egy hangolható rezgőkört létesítenek, és a gerjesztett rezgések frekvenciáját mérik, amely a szintmagasság függvénye

16 Automatikai építőelemek 11. Radiometriai mérési módszer Ha egy tartály egyik oldalára egy radioaktív sugárzót, a másik oldalára egy mérőberendezéssel ellátott számlálócsövet helyezünk, akkor különböző mérési eredmények adódnak aszerint, hogy a számlálócsövet a sugárforrással összekötő egyenes a folyadék felszín alatt vagy fölött halad át. A jelenséget szintmérésre tudjuk felhasználni. Az ólomházakban elhelyezett „P1” és „P2” preparátumokból kiinduló sugárnyaláb a megfelelő „z1” és „z2” számláló csövekbe jut. Az indikációból megállapítható, hogy a tartály üres (1-1 töltési magasság alatt), vagy telt (a 2-2 töltési magasság felett). Mivel többnyire vastag anyagréteget kell átvilágítani, a folyadékszint mérésben gammasugárzókat alkalmaznak.

17 Automatikai építőelemek 11. Súlymérésen és a hidrosztatikai nyomáson alapuló folyadékszint-érzékelők Hidrosztatikai nyomáson alapuló szintmérő szintmérés Egy edényben levő folyadék súlya arányos térfogatával. Hengeres edény esetében: Q = A. H, p = . H Ezek az összefüggések lehetővé teszik olyan jeladók megvalósítását, melyek a „Q” és „p” érték mérésén alapulnak A bal oldali ábrán bemutatott berendezésben a folyadékoszlop közvetlen mérése esetén, az erőérzékelőre ható erő értéke: ahol Fo, a berendezés súlya folyadék nélküli állapotban

18 Automatikai építőelemek 11. Rezgőelemes szintmérők Rezgőrudas szintmérő Rezgővillás szintérzékelő Rezgővillás szintmérő Rezgőrudas szintkapcsolókat tartályokban, silókban lévő ömlesztet szilárd anyagok szintjének jelzésére használjuk. A tartályba egy rezgőrúd nyúlik be, amelyet egy elektronikus áramkör tart rezgésben. Amint a töltő közeg szintje eléri és részben befedi a rudat, megnő a rezgés csillapítása. Ezt a változást egy áramkör érzékeli. Szénpor, cement, mész, gabona, műanyag granulátum, perlit és hasonlók mérésére. A készülék porrobbanás veszélyes térben is alkalmazható. A készülékek működése a rezgővilla által érzékelt anyagtól függő rezonanciafrekvencia-változás elvén alapul. A piezokristályt tartalmazó mérővilla rezonanciafrekvenciájának a levegőben szabad oszcillálástól való eltérése a villa érintkezési felületétől, az érzékelt közegtől, annak sűrűségétől és viszkozitásától függ. szilárd anyagok, folyadék -40 és +150 oC között, 2 MPa nyomásig, maximum 10 mm-es szemcseméretig.

19 Automatikai építőelemek 11. Forgólapátos szintmérő A forgólapátos szintkapcsoló ömlesztett szilárd anyagok, különféle porok, szemcsés és granulált anyagok szintjének jelzésére szolgál (pl. gabona, pernye, fűrészpor, mészkő, szén, agyag, stb.). A forgólapátot szinkronmotor hajtja. Amint a mérendő közeg eléri a forgólapátot, azt lefékezi, megakadályozza forgását. A beépített nyomatékkapcsoló ekkor egy nagyterhelhetőségű váltóérintkezővel külső jelzésre, működtetésre alkalmas kontaktust ad, illetve egy másik érintkezővel a forgatómotort kikapcsolja

20 Automatikai építőelemek 11. Billenőlamellás mérő Vizuális szintjelzők A billenőlamellás, mágneses szintjelzők az ipar régóta ismert, megbízható eszközei. Erősségük az egyszerűség, a folyadékszinttel közvetlen kapcsolatban álló kijelzés; működőképesek maradnak például áramkimaradáskor is, amikor a kifinomult, közvetett mérési elveket megvalósító eszközökre nem lehet számítani. Ennek ellenére nemcsak másodműszerként használatosak, hiszen a biztonságos vizuális szintjelzésen túl a fejlett folyamatautomatizálási rendszerekbe integrálást lehetővé tevő villamos kimenetek is rendelkezésre állnak. A billenőlamellás szintjelzők a közlekedőedények elvét használják fel. A szint követése úszóval és mágneses jeltovábbítással történik. A műszer fontos eleme egy – nem mágneses fémből vagy műanyagból készült – nyomásálló úszókamra, amely külső csövekkel csatlakozik a megfigyelendő folyadékot tartalmazó tartályhoz.

21 Automatikai építőelemek 11. Magnetostrikciós szintmérő Magnetostrikciós szintérzékelő A magnetostrikciós szintmérő a Wiedeman- effektust használja szintmérésre. A készülék egy rozsdamentes acélcsőben végighaladó elektromos vezetékből és egy, a csövön le-fel mozgó úszómágnesből és a fejben elhelyezett elektronikából áll. A távadó elektromos impulzust gerjeszt, az végig halad a vezetéken a mágnesig. Az elektromos és mágneses erőtér kölcsönhatásaként a vezeték elcsavarodik, akusztikus hullámot gerjeszt, ami visszajut a távadóhoz. A távadó kimenete arányos a hanghullám futási idejével.

22 Automatikai építőelemek 11. Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Automatikai építőelemek 11. Szintmérés Szintérzékelés elvei A folytonos gyártási eljárásokban általában igen nagy jelentősége van a szintmérésnek és a."

Hasonló előadás


Google Hirdetések