Em muitas indústrias, materiais líquidos e a granel são usados como meios tecnológicos. Nos modos de produção em linha de produtos, e especialmente com controles automáticos, é necessário o monitoramento constante dos parâmetros dos materiais de trabalho. O meio mais comum de tal controle é a medição de nível, durante a qual é monitorado o grau de enchimento de um ou outro equipamento capacitivo.
Implementação da tecnologia
Neste caso, o nível é entendido como a altura de enchimento da instalação tecnológica (tanque, reservatório, tanque, pistão) com o meio de trabalho. Por si só, o conhecimento desse valor é necessário para a gestão e controle do processo produtivo. Em particular, tais medições são uma operação necessária nas indústrias química, de refino de petróleo e de alimentos. Conhecendo o nível de enchimento do tanque para coleta de óleo purificado, por exemplo, o operador pode definir os parâmetros ideais para a operação da bomba de bombeamentoestações. E, novamente, muitas indústrias operam em automação, de modo que os dados de saída podem ser processados por controladores, que, mesmo sem a participação de um operador, dão comandos às unidades executivas, levando em consideração as informações recebidas sobre o nível de enchimento dos aparelhos controlados. Dependendo da operação tecnológica específica e dos requisitos contábeis, diferentes unidades de medição de nível podem mudar - por exemplo, existem métodos com uma ampla faixa de medição de 0,5 a 20 m, bem como esquemas de controle de laboratório especializado que levam em consideração uma faixa estreita de 0 a 500 milímetros. A medição direta é realizada por dispositivos físicos, eletromagnéticos e ultrassônicos, alguns dos quais também registram as propriedades do meio - composição química, pressão, temperatura, etc.
Controles visuais
A maneira mais simples de resolver o problema, na qual basta usar uma ferramenta de medição padrão. São utilizados roletas, réguas, visores e outros dispositivos que, em princípio, podem ser utilizados nas condições dadas de um ambiente de produção específico. O meio mais tecnológico de medir o nível desse tipo é um indicador remoto ou de desvio. É instalado na lateral do tanque por meio de conexões rosqueadas, flangeadas ou soldadas. O processo de indicação é fornecido por um tubo transparente que se enche à medida que o nível do líquido no tanque alvo aumenta. Bypass mais modernos usam flutuadores cilíndricos comsistema de indicação. Mas mesmo esse projeto é considerado obsoleto devido a limitações significativas nos recursos de comunicação de interface com eletrônicos de controle e equipamentos de automação.
Método de medição de flutuação
Também uma das formas tradicionais mais simples de controlar o nível de enchimento de meios líquidos. Baseia-se na fixação da posição do flutuador na própria superfície do líquido servido. O controle é realizado de acordo com diferentes princípios - mecânico, magnético e magnetostritivo. No processo de movimento, a natureza da conexão entre o flutuador e o elemento que o controla, por exemplo, uma alavanca rigidamente fixa, muda. O ângulo de fixação muda quando o flutuador sobe, que é fixado pelo sistema de medição. Normalmente, esse tipo de medição de nível ocorre no processo de conversão do mesmo ângulo em um sinal elétrico. Na maioria das vezes, nem estamos falando de levar em conta indicações específicas, mas de registrar o momento em que um determinado valor é atingido. Em outras palavras, quando a boia atinge o nível de altura definido, a chave de nível é acionada. Nos circuitos mais simples, os contatos se fecham, o que leva a certas ações tecnológicas - por exemplo, a função de uma bomba de líquido pára.
Medições hidrostáticas de fluidos
O principal fator de medição neste sistema de medidor de nível é a pressão hidrostática. Ou seja, são utilizados um manômetro com características adequadas e um sensor de pressão submersível. Além disso, uma condição importante para o controle éseparação do sensor do meio de trabalho por uma membrana especial por um lado e, por outro lado, a pressão atmosférica deve ser fornecida através do suprimento capilar do enchimento. No processo de medição com este tipo de nível, o excesso de pressão é controlado, cujo indicador afeta as características da geração de um sinal unificado. Além disso, um dispositivo elétrico com um conversor é conectado ao manômetro, que é responsável por notificar sobre determinadas alterações ocorridas no ambiente controlado. Como alternativa a este método de medição de pressão hidrostática, é possível controlar a pressão de um gás que é bombeado para um análogo de um tubo capilar do lado do líquido que enche o tanque. Este modelo de manômetro hidrostático é chamado de piezométrico.
Medidores de nível de radar
Em algumas indústrias, uma abordagem universal é usada para medir os níveis de altura de enchimento com meios de processo. Para trabalhar com líquidos, gases e materiais a granel, o equipamento de radar é ideal, cuja operação é baseada na análise de oscilações moduladas em frequência. O tempo de propagação e retorno de oscilações não amortecidas de antenas especiais para o ambiente atendido é medido. As bandas de onda podem variar de um a dezenas de GHz. As próprias antenas de transmissão e recepção podem ter um dispositivo e características de radiação diferentes. Para medir o nível de líquidos em indústrias químicas, por exemplo, são usadas antenas de haste.com uma faixa de medição de altura de até 20 m. Para meios, cujo controle aumentou os requisitos em termos de precisão, são usados dispositivos parabólicos e planares. Normalmente são áreas de contabilidade técnica, onde é importante fixar medidas de até 1 mm.
Uso de técnicas de radioisótopos
A principal especialização deste tipo de medidor de nível é o controle de materiais a granel e meios líquidos em tanques fechados. O princípio de funcionamento do aparelho radioisótopo baseia-se na absorção dos raios gama que passam pela camada do meio alvo. Tecnicamente, o processo de medição é organizado usando uma fonte de radiação e um receptor. Os dois dispositivos são suspensos ou montados em uma estrutura de suporte e são controlados por um motor elétrico reversível que muda sua posição em altura dependendo do nível de enchimento atual. Se o sistema para medir o nível do meio de trabalho estiver acima de sua superfície, a radiação do sinal receptor será forte, pois não há obstáculo em seu caminho. Portanto, o motor elétrico do controlador recebe um sinal para abaixar o equipamento. A posição do dispositivo de medição controlará o sinal no tanque alimentando e processando continuamente as formas de onda.
Métodos de controle ultrassônico
O princípio de operação neste caso é em muitos aspectos semelhante ao controle de radiofrequência, no qual um sinal de rádio é emitido e o grau de preenchimento da área de produção é fixado pelas características de sua reflexão do meio medidocontainers. No entanto, o método ultrassônico usa instrumentos acústicos especiais para medir o nível de enchimento. Ou seja, as ondas sonoras se propagam e o funcionamento do equipamento é semelhante aos princípios de localização. Os indicadores são fixados de acordo com o tempo de passagem das flutuações de distância do emissor até a linha de separação de mídia e de volta ao dispositivo receptor. A localização da interface é determinada a partir dos lados do ar (gás) e do meio de trabalho alvo. É assim que os dispositivos combinados de alta precisão funcionam, mas no grupo dos medidores de nível ultrassônicos existem dispositivos que podem controlar propositalmente apenas gás-ar (não preenchido) ou apenas o ambiente de trabalho.
Métodos de Microondas
Uma das tecnologias de medição sem contato mais populares que combina as técnicas e os princípios do controle eletromagnético por radar. A técnica mais promissora desta classe pode ser chamada de medição eletromagnética direcional, na qual o coeficiente de reflexão do sinal é determinado com base em pulsos de micro-ondas que podem penetrar no fundo do tanque, contornando vários tipos de impurezas indesejadas e partículas de lodo. O sinal retornado, ou parte dele, é medido para características de integridade e velocidade. Levando em conta o tempo de sua passagem, o grau de plenitude é determinado. Os métodos de microondas para medir o nível do meio de trabalho são amplamente utilizados em tarefas tecnológicas de controle do enchimento de materiais granulares e em pó. Em tais indústrias, as sondas são usadascom uma única suspensão em cabos, enquanto em relação aos líquidos, são utilizadas estruturas de suporte duplo e haste. Em geral, a otimização do ferramental ao trabalhar com sólidos justifica-se por razões de propriedades físicas e mecânicas que estão associadas a limitações técnicas na organização dos processos de medição.
Conclusão
Nos últimos anos, as tecnologias para o desenvolvimento de medidores de nível para monitoramento de meios de processo passaram por vários estágios de desenvolvimento fundamentalmente importantes que mudaram os princípios de tais medições. Entre os mais importantes estão a transição para métodos de medição sem contato e a expansão das capacidades ao trabalhar com líquidos agressivos. Hoje, o mesmo RF sem contato ou método eletromagnético pode fornecer controle preciso de petróleo bruto, ácido, enxofre fundido e amônia líquida.
