Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

который замыкается при достижении его контролируемым про­ дуктом. При этом срабатывает электромагнитное реле, включа­ ющее соответствующие сигнальные или регулирующие контакты.

Один из типов датчиков представляет собой металлический стержень 2, электрически изолированный с помощью втулки / от корпуса 3. Провода выводятся к клемме 4 через сальниковое уплотнение. Электроды изготовляются из нержавеющей стали, угля, графита, луженой меди и т. п.

Приборы обеспечивают сигнализацию уровня с погрешно­ стью ± 1 0 мм при температуре рабочей среды до 200°С. Воз­ можное удаление вторичных приборов от места установки дат­ чиков до 100 м.

Контактный кондуктометрический сигнализатор может быть использован и для непрерывного измерения уровня, для чего его датчики должны быть снабжены специальной системой ав­ томатического слежения, которая обеспечивает нахождение их на уровне измеряемой среды. Однако подобные приборы не по­ лучили распространения из-за громоздкости и невысокой на­ дежности.

ЕМКОСТНЫЕ УРОВНЕМЕРЫ

Для непрерывного измерения уровня различных материалов и сигнализации о его предельных значениях широко использу­ ются емкостные уровнемеры, представляющие собой электроды,

тродном пространстве датчика, что вызывает изменение его ем­ кости.

Для неэлектропроводных материалов применяются голые электроды в виде стержней, двух коаксиальных цилиндров или параллельных пластин. Для электропроводных материалов эле­ ктроды покрываются слоем изоляции, чаще всего фторопластом.

немера, которая состоит из датчика 1, опускаемого в измеряе­

чатого типа.

Емкостные сигнализаторы уровня по устройству значительно проще емкостных измерителей и представляют собой емкостные реле, срабатывающие при изменении емкости датчика или ем­ кости между Датчиком и поверхностью (уровнем) материала.

Рис. 106. Структурная схема и датчик емкостного уровне­ мера.

срыв генерации генератора высокой частоты, увеличение анод­ ного тока и включение соответствующего реле, связанного с сиг­ нальными устройствами (лампами, сиреной и т.п.).

Выпускается большая номенклатура электрических уровне­ меров-измерителей и сигнализаторов омического и емкостного типов, предназначенных для различных условий эксплуатации и пределов настройки. Большинство из них с успехом эксплуа­ тируются во многих отраслях пищевой промышленности.

§ 5. РАДИОИЗОТОПНЫЕ УРОВНЕМЕРЫ

Радиоизотопные уровнемеры по сравнению с другими типа­ ми приборов являются наиболее универсальными. Они обеспе­ чивают осуществление как дискретного, так и непрерывного контроля уровня; могут использоваться в открытых и закрытых емкостях для любых жидких и сыпучих сред; являются бескон­ тактными, а следовательно, нечувствительными к агрессивности контролируемой или окружающей среды. Точность и стабиль­ ность их показаний не зависит от изменения состояния среды

(температуры, влажности, электропроводности, плотности и дру­ гих физических свойств).

В основу работы радиоизотопных уровнемеров положен прин­ цип регистрации радиоактивного излучения, проходящего через две среды с различными поглощающими свойствами и меняю­ щего интенсивность при перемещении границы раздела этих сред.

Чаще всего используется различие в поглощении ионизирующего излуче­ ния воздухом и измеряемой жид­ костью или сыпучим (кусковым, по­ рошкообразным) материалом.

Основными узлами любых радио­ изотопных уровнемеров являются ис­ точники и приемники излучения. В ка­

Вкачестве приемников — счетчики

цы раздела двух сред и заданному значению. Прибор состоит из источника радиоактивного излучения А и блока счетчиков Б, который представляет собой кожух со смонтированными в нем счетчиками. Счетчики / фиксируют изменение количества Y-KBaH- тов, если граница раздела сред находится ниже или выше за­ данного значения уровня. Импульсы радиоактивного излучения фиксируются при помощи мультивибратора 2 и поступают на измеритель скорости счета 3. Напряжение, вырабатываемое им, усиливается электронным усилителем 4, который управляет сиг­ нальным устройством 5.

Выпускается ряд радиоизотопных индикаторов уровня, обес­ печивающих точность сигнализации в пределах +20 мм при рас­ стоянии между источником излучения и детектором до 6 м.

Радиоизотопные уравномеры, предназначенные для непре­ рывного измерения уровня жидких или сыпучих материалов, представляют собой следящую систему, в которой источник и приемник излучения автоматически перемещаются вслед за из-

менением уровня. Приборы, работающие по такой схеме, пред­ назначены для измерения уровня в диапазоне от 0—2 м до О— 10 м, при этом основная погрешность не превышает ± 0 , 5 — 1 % .

§6. РАДИОВОЛНОВЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Внастоящее время получили некоторое распространение ра­ диоволновые и акустические (ультразвуковые) уровнемеры, об­ ладающие рядом преимуществ перед другими приборами: бес­ контактностью, высокой точностью, малой инерционностью, воз­ можностью использования в широком диапазоне температур и при наличии агрессивных сред и др. Но из-за сложности измери­ тельных схем и обслуживания, а также недостаточно высокой надежности указанные приборы исполь­ зуются лишь в тех случаях, когда другие устройства для измерения уровня непри­ менимы.

РАДИОВОЛНОВЫЕ

УРОВНЕМЕРЫ

После усиления с помощью усилителя 4 измерительный импульс поступает на показывающий или записывающий прибор 5. При отклонении уровня изменяется расположение стоячих волн отно­ сительно волновода и на введенных в волновод фидерах появля­ ется разность потенциалов, соответствующая изменению уровня.

фазы радиосигнала сверхвысокой частоты, отраженного от из­ меряемой поверхности. Фаза отраженного сигнала

где К— длина волны в свободном пространстве, м; х — измеряемое расстояние, м.

На рис. 109 приведена структурная схема радиоинтерферен­ ционного уровнемера, в котором используется изменение резо­ нансной частоты колебаний электромагнитных волн в сосуде при заполнении его жидкостью, т. е. полым резонатором является сам сосуд. Внутренняя полость сосуда, в котором производится измерение уровня, подключается к измерительному устройству через специальную антенну 1, изготовляемую в виде металличе­ ского штыря или незамкнутого витка, и выполняет роль задаю­ щего контура генератора синусоидальных колебаний 2. Индика­ торная часть 3 представляет собой супергетеродинный приемникусилитель с автоматической настройкой, на выходе которого устанавливается измерительный прибор 4. При изменении уровня происходит разбаланс схемы и появляется сигнал рассогласова­ ния, фаза и амплитуда которого зависят от знака и величины изменения уровня. Этот сигнал управляет вращением электро­ двигателя, связанного с осью переменного конденсатора настрой­ ки и со стрелкой измерительного прибора 4. Конденсатор на­ стройки входит в состав индикаторного устройства 3.

Выпускаются радиоволновые высокочастотные следящие уровнемеры (тип РСУ-60), предназначенные для работы в очень агрессивных средах и обеспечивающие измерение уровня до 8 м при температуре до 100° С и выше. Основная допустимая погреш­ ность измерения ± 2 , 5 % .

АКУСТИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Акустические, в том числе и ультразвуковые, уровнемеры по­ лучают в настоящее время определенное распространение бла­ годаря высокой точности, не достижимой в других промышлен­ ных приборах. Действие ультразвукового уровнемера (рис. ПО) основано на измерении времени прохождения ультразвукового импульса от дна (или от верхней крышки) сосуда до поверхно­ сти уровня и обратно. Отражение ультразвукового импульса от поверхности раздела воздушной и измеряемой сред происходит вследствие резкого различия величин их акустического сопро­ тивления. Работа схемы протекает следующим образом: ультра­ звуковой измерительный импульс от генератора ультразвуковых колебаний / через излучатель 2 подается в емкость, где произ­ водится измерение уровня. Упругие колебания, распространяясь

в измеряемой среде, доходят до границы раздела сред и отра­ жаются от нее. Отраженная волна проходит среду в обратном направлении, попадает на приемник ультразвуковых колебаний 3, аналогичный излучателю 2, откуда электрический импульс попадает на усилитель 4, счетное устройство интервалов времени

5 и измерительное устройство

6. Таким образом, уровень раз­ дела сред определяется по вре­ мени от момента посылки из­ мерительного импульса до по­ лучения обратного импульса ультразвуковых колебаний.

Часто излучателем и при­ емником ультразвуковых колебаний служит одно и то же устройство, в начале цикла из­ мерения работающее как из­

лучатель, а затем, после посылки импульса, переключающееся на работу как приемник. В качестве излучателей применяются эле­ менты из титаната бария, пьезокварцевые, магнитострикционные и др.

Ультразвуковые уровнемеры имеют очень широкий диапазон измерения — от 45 мм (от дна сосуда) до нескольких десятков метров. Температура контролируемой среды от —50 до +200° С.

§7. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УРОВНЕМЕРОВ

ВПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Впищевой промышленности для измерения уровней широко используются общепромышленные приборы, при выборе которых

следует исходить из конкретных требований, предъявляемых к ним со стороны технологических процессов, в первую очередь по точности, надежности, удобству обслуживания и условиям эксплуатации. Поплавковые и буйковые уровнемеры, например, не могут использоваться для контроля быстрокристаллизующихся жидкостей, липких и вязких продуктов. При необходимости применения таких приборов следует предусматривать возмож­ ность их быстрой безразборной мойки, а иногда и автоматической

риодически удалять отлагающийся винный камень. В ряде слу­ чаев, когда контроль уровня не может быть осуществлен с по­ мощью общепромышленных приборов, разрабатываются и изготовляются специальные уровнемеры, предназначенные для конкретных условий измерения и эксплуатации.