Contrôle de niveau dans les systèmes d'automatisation industrielle
De nombreux systèmes d'automatisation nécessitent une mesure de niveau. Et il existe de nombreuses industries où la mesure de niveau est nécessaire. Aujourd'hui, il existe de nombreux capteurs de niveau qui vous permettent de mesurer de nombreuses quantités physiques liées à la quantité dans le réservoir d'un certain matériau.
Les capteurs du premier niveau 1 ne fonctionnaient qu'avec des liquides, mais maintenant, grâce aux progrès, il existe des capteurs pour les matériaux en vrac. Les indicateurs de niveau et les commutateurs de niveau vous permettent de surveiller en permanence le niveau et de contrôler si le matériau atteint le niveau spécifié. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les types d'indicateurs de niveau modernes.
Aujourd'hui, les capteurs de niveau peuvent fonctionner avec des liquides et des matériaux en vrac et même des gaz, et le matériau peut être situé à la fois dans le conteneur et dans la canalisation. Les capteurs sont divisés en contact et sans contact, et selon la méthode d'installation, ils peuvent être conçus pour être installés soit dans le corps d'un pipeline ou d'un conteneur avec le matériau mesuré, soit au-dessus du matériau mesuré.
Les capteurs de premier niveau fonctionnaient sur le principe simple d'un flotteur et utilisaient une méthode de fermeture des contacts avec le matériau. Maintenant, les capteurs ont subi des améliorations, ils contiennent des circuits dans leur conception qui fournissent un certain nombre de fonctions supplémentaires, telles que la mesure du volume, du débit, la signalisation lorsque la limite est atteinte, etc. Les résultats de mesure peuvent être traités et stockés.
Que l'industrie manipule des matériaux liquides, visqueux, gazeux, fluides, collants ou pâteux, il y a toujours le bon capteur de niveau pour le bon environnement. Eau, solution, alcali, acide, huile, huile, carburants et lubrifiants, granulés de plastique - le champ d'application est très large et les capteurs basés sur différents principes physiques vous permettent de choisir celui qui convient à des conditions spécifiques et à presque toutes les tâches.
Le matériel du capteur se compose de deux parties : le capteur lui-même et l'outil de visualisation des données. Capteurs avec et sans contact, changement constant et suivi des frontières - la gamme de capacités des capteurs est aujourd'hui assez riche.
Le type de capteur que vous choisissez est déterminé par les spécificités du processus industriel et de l'environnement dans lequel le capteur fonctionnera. Grâce aux outils de visualisation, le processus de mesure peut générer des graphiques pour analyser les informations au niveau du produit, ce qui facilite grandement l'automatisation.
Les indicateurs de niveau sont utilisés pour la surveillance continue du niveau des matériaux en vrac ou des liquides dans les réservoirs naturels et artificiels. Ils mesurent le niveau avec une résolution de quelques millisecondes à plusieurs dizaines de secondes.
Ils sont utilisés pour surveiller le niveau de solutions aqueuses, d'acides, de bases, d'alcools, etc., ainsi que de matériaux en vrac.Ils sont avec et sans contact et, selon les principes physiques, ils sont complètement différents. Examinons chaque type plus en détail.
Jauges de niveau radar à micro-ondes
Ils sont utilisés pour la surveillance continue du niveau, ils sont universels. L'œuvre utilise le phénomène de réflexion d'une onde électromagnétique à l'interface entre deux milieux. La fréquence des ondes est de 6 à 95 GHz, et plus elle est élevée, plus elle est basse la constante diélectrique matériel mesuré, par exemple pour les produits pétroliers, la fréquence des ondes doit être maximale. Mais la constante diélectrique ne doit pas être supérieure à 1,6.
Comme le capteur fonctionne comme un radar, il ne craint pas les interférences et la fréquence élevée des ondes minimise l'influence parasite de la pression et de la température dans le vaisseau. Les capteurs radar avec des fréquences de fonctionnement aussi élevées sont insensibles à la poussière, à la vapeur et à la mousse.
Selon le type et la taille de l'antenne du capteur, la précision de l'appareil peut varier. Plus l'antenne est grande et large, plus le signal sera fort et précis, plus la portée est élevée, meilleure est la résolution. La précision des capteurs radar à micro-ondes est de 1 mm, ils peuvent fonctionner à des températures allant jusqu'à +250 ºС et mesurer le niveau jusqu'à 50 m.
Les limnimètres radar sont utilisés dans de nombreuses industries où des matériaux en vrac sont manipulés : dans la construction, le travail du bois, dans l'industrie chimique, dans l'industrie alimentaire, dans la production de plastiques, de verre et de céramique. Ils sont également applicables pour mesurer le niveau de liquides.
Instruments de mesure acoustique
Des ondes acoustiques sont utilisées, qui, lorsqu'elles sont réfléchies par la substance observée, sont reçues et traitées.Le logiciel filtre le signal souhaité en détectant les échos parasites.
Le signal est transmis avec une impulsion puissante, de sorte que les pertes et l'atténuation sont minimes. En fonction de la température, le signal est compensé et la précision reste élevée, au quart de pour cent près. Le capteur est monté verticalement ou en biais. Le niveau de changement peut aller jusqu'à 60 mètres. Température de fonctionnement jusqu'à +150 ºС. Antidéflagrant.
Les manomètres acoustiques sont utilisés dans de nombreuses industries, des systèmes d'automatisation du chargement des grues et des systèmes de surveillance du niveau des eaux usées dans les fosses septiques à la fabrication du chocolat.
Indicateurs de niveau à ultrasons
Les vibrations ultrasonores réfléchies par l'interface entre les deux supports sont reçues et l'intervalle de temps entre le moment où le signal est envoyé et reçu est mesuré. La discrétion est de quelques secondes, ceci est dû à la vitesse finie du son dans l'air. Le niveau de mesure maximum atteint 25 mètres.
Le logiciel vous permet de pré-configurer le capteur pour qu'il s'éteigne pendant la période où un mécanisme passe en dessous, par exemple une lame d'agitation. Il est possible de piloter le capteur depuis un ordinateur. Installé verticalement au-dessus du matériau ou en biais. Précision au quart de pour cent près. Température de fonctionnement jusqu'à +90 ºС. Antidéflagrant.
Les indicateurs de niveau à ultrasons sont utilisés pour surveiller le niveau des matériaux en vrac dans de nombreux domaines, des cimenteries aux industries chimiques et alimentaires.
Jauges de niveau hydrostatiques
Mesurez la pression du liquide au fond du récipient. La déformation de l'élément sensible est convertie en un signal électrique. Lors de la mesure de la pression différentielle, une connexion à l'atmosphère est nécessaire.Convient pour travailler avec de l'eau et d'autres liquides non agressifs, pour des pâtes, etc. Il peut fonctionner aussi bien dans des pièces ouvertes que fermées, dans des piscines, des puits, etc.
La quantité de pression dépend de la densité du liquide et de son volume dans le réservoir, de la hauteur de la colonne de liquide. La jauge de niveau peut être submersible ou régulière - soit un tube capillaire est retiré pour le contact avec l'atmosphère, soit le transmetteur est coupé directement dans le fond du réservoir.
Lors de l'installation, il est nécessaire d'exclure une fausse fixation de la pression du débit de liquide lorsqu'il est pompé dans le réservoir. Précision au quart de pour cent près. Température de fonctionnement jusqu'à +125 ºС.
Les compteurs de niveau hydrostatiques sont largement utilisés dans l'industrie chimique dans les réservoirs, dans les logements et les services communaux dans les puits, dans l'industrie alimentaire, ils sont équipés de conteneurs de produits liquides, dans la métallurgie, dans l'industrie pharmaceutique, dans l'industrie pétrolière, etc.
Indicateurs de niveau capacitifs
La sonde du capteur et la paroi conductrice du réservoir forment un plaques de condensateur… Au lieu d'une paroi conductrice, un tuyau spécial peut être utilisé pour monter sur la sonde de la sonde ou une deuxième sonde mise à la terre séparée. La substance entre les plaques sert de diélectrique du condensateur - air ou matériau dont le niveau est surveillé.
Évidemment, lorsque le réservoir est rempli, la capacité électrique du condensateur va progressivement changer. Avec un réservoir vide, la capacité électrique aura une certaine valeur et, lors du déplacement de l'air, elle changera. L'augmentation du produit dans le réservoir modifie la capacité du condensateur formé par le capteur et le réservoir.
L'électronique du capteur convertit le changement de capacité en un changement de niveau.Si la forme du réservoir est inhabituelle, une deuxième sonde est utilisée, car les plaques du condensateur formé doivent être situées verticalement. Le niveau maximum atteint 30 mètres. La précision n'est pas inférieure à un tiers de pour cent. Température de fonctionnement jusqu'à +800 ºС, selon le modèle. Le temps de retard est réglable.
Les capteurs de niveau capacitifs sont principalement utilisés pour surveiller le niveau de liquides dans de nombreux domaines où il est nécessaire de maintenir un certain niveau du produit : dans la production de boissons, de produits chimiques ménagers, dans les usines de production d'eau, dans l'agriculture, etc.
Jauges de niveau magnétiques
Il y a un flotteur à aimant permanent sur le conducteur. Des interrupteurs magnétiquement sensibles sont installés à l'intérieur du pilote. Le fonctionnement séquentiel des interrupteurs lors du remplissage ou de la vidange du réservoir entraîne la modification du courant dans les pièces individuelles.
Le principe est si simple que ces indicateurs de niveau ne nécessitent aucun réglage et sont donc bon marché et populaires. Les contraintes ne sont introduites que par la densité du liquide. Température de fonctionnement jusqu'à +120 ºС. La limite de décalage est de 6 mètres.
Le manomètre magnétique est une solution économique pour la mesure de niveau de liquide dans de nombreuses industries.
Compteurs de réflexes à micro-ondes
Contrairement aux appareils de mesure radar, ici l'onde ne se propage pas à l'air libre, mais le long de la sonde de l'appareil, qui peut être une corde ou un bâton. L'impulsion d'onde subit une réflexion à partir de l'interface entre deux milieux avec des constantes diélectriques différentes et revient, et le temps entre le moment de la transmission et le moment de la réception est fixé par l'électronique et converti en une valeur de niveau.
L'utilisation d'un guide d'onde évite l'effet parasite de la poussière, de la mousse, de l'ébullition, ainsi que l'influence de la température ambiante. La constante diélectrique du milieu mesuré ne doit pas être inférieure à 1,3e.
Les jauges de niveau à réflecteur peuvent être utilisées lorsque le radar ne peut pas fonctionner en raison du diagramme de rayonnement, par exemple dans des réservoirs hauts et étroits. Limite de mesure 30 mètres. Température de fonctionnement jusqu'à +200 ºС. Précision à moins de 5 mm.
Les transmetteurs de niveau à micro-ondes Reflex peuvent être utilisés pour surveiller en continu le niveau de liquides et de solides non conducteurs et conducteurs, ainsi que pour mesurer leur masse et leur volume. Applicable dans de nombreuses industries.
Transmetteurs de niveau bypass
Une colonne de mesure est située sur le côté de la cuve. Le liquide remplit le tube et son niveau est mesuré. Le principe de la communication par navire. Un aimant flotte à la surface du liquide dans le tube et près du tube flotte un capteur magnétostrictif qui convertit la distance à l'aimant en un signal de courant.
Le tube comporte des plaques indicatrices de différentes couleurs qui changent de position sous l'influence du champ magnétique de l'aimant. En raison du fait qu'il n'y a pas de contact du liquide avec l'environnement extérieur, les transmetteurs de dérivation sont applicables dans les industries alimentaires et pharmaceutiques. Limitation du niveau de mesure à 3,5 mètres. Précision à moins de 0,5 mm. Température de fonctionnement jusqu'à +250 ºС.
Les dispositifs de mesure de dérivation sont applicables lorsqu'un contrôle visuel du niveau de liquide est requis : dans l'industrie thermique, dans l'industrie chimique, dans le secteur résidentiel, dans l'industrie électrique, dans l'industrie alimentaire et dans l'industrie pétrolière et gazière.
Transmetteurs de niveau magnétostrictifs
Le guide souple ou rigide contient un flotteur avec un aimant intégré. Un guide d'ondes est situé le long du conducteur, autour duquel un champ magnétique radial est excité par des impulsions de courant à travers la bobine. Lorsque ce champ magnétique entre en collision avec le champ magnétique de l'aimant permanent du flotteur, le guide d'onde magnétostrictif subit une déformation plastique très dynamique.
Du fait de cette déformation, l'onde ultrasonore se propage le long du guide d'onde et est fixée par un transducteur électronique à une extrémité. La comparaison pendant l'instant de l'impulsion de déclenchement et l'instant d'apparition de l'impulsion de déformation détermine l'emplacement du flotteur. La limite du niveau de mesure atteint 15 mètres. Précision à moins de 1 mm. Température de fonctionnement jusqu'à +200 ºС.
Les manomètres magnétostrictifs sont utilisés dans l'industrie chimique pour surveiller le niveau de liquides moussants, dans l'industrie alimentaire et dans la métallurgie pour surveiller le niveau de liquides alimentaires et de carburants.
Beaucoup de jauges de niveau
Une charge est attachée à un câble ou à un ruban enroulé sur un tambour. Lors de l'installation du capteur sur le couvercle du réservoir, il devient possible de réduire la charge dans le réservoir. Le moteur électrique fait tourner le tambour et la charge descend le long du câble. Lorsque le poids touche la surface du matériau à mesurer, la tension de la corde est relâchée et cela signale le niveau du matériau. La corde s'enroule à nouveau autour du tambour, soulevant la charge.
L'électronique calcule le niveau en fonction du nombre de tours du tambour. Pour la détection de substances d'une densité de 20 kg par m3, un tel capteur convient. Limitation du niveau de mesure à 40 mètres.Précision de 1 à 10 cm, selon la modification. L'intervalle de mesure est défini par l'utilisateur et peut aller de 6 minutes à 100 heures. Température de fonctionnement jusqu'à +250 ºС.
Les compteurs multi-lots sont utilisés dans diverses industries pour contrôler le niveau de matériaux en vrac dans les systèmes automatisés.