merenje nivoa

Savremena Merenja i Regulacija

Merenje nivoa Nivo je visina te nog ili usitnjenog (sipkastog, pra kastog) materijala u posudi. Senzori za merenje nivoa nazivaju se nivometrima. Nivo se izra ava u jedinicama du ine. Merenje koli ine (zapremine) te nog i usitnjenog materijala u rezervoaru vr i se na osnovu informacija o nivou.h

V ! S(h )dh0

Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehni kih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima Sadu, nauka,


Opseg: nivometri irokog opsega (0,5 -25 m); nivometri sa uskim opsegom (od 0 do 100 mm, od 0 do 450 mm).

Metode merenja nivoa: detekcija nivoa: Plovne kru ke, Konduktivni detektori, Detektori nivoa na principu plovka ili ronila, Vibracione vilju ke, Vibracione ipke. Hidrostatski senzori, Senzori na principu plovka, Kapacitivni senzori, Otporni ki senzori nivoa, Ultrazvu ni senzori.

kontinualne metode merenja:



Plovne kru keUvod Upotrebljavaju se za detekciju nivoa od pija e vode do kanalizacije; primenjuju se pri kontroli rada pumpi kao i za titi pumpe od rada na suvo.Teg Plovak

Princip rada plovnih kru ki Plovak plovne kru ke je loptastog oblika, pre nika 80 -120 mm. Pluta na povr ini te nosti iji se nivo meri.

Na in ugradnje plovnih kru ki Ugradnja je vrlo jednostavna i vr i se samo polaganjem plovka na povr inu te nosti iji nivo se meri.



Plovne kru ke Prakti na primena plovnih kru ki je pri detekciji nivoa od pija e vode do kanalizacije, za tita pumpi od rada na suvo kao i kontrola rada pumpi pri procesu punjenja odnosno pra njenja rezervoara.

(a) Kontrola pra njenja

(b) Za tita pumpe

(c) Kontrola punjenja



Konduktivni detektori nivoaUvod Primenjuju se za pouzdanu detekciju nivoa i kontrolu rada pumpi.

Princip rada konduktivnih detektora nivoa Konduktivni detektor nivoa baziran je na principu detekcije provodnosti.

Prakti na realizacija konduktivnih detektora nivoa Izra uju se u dve verzije: kompaktna izvedba sa dva nezavisna prekida a sa odvojenom sondom i kontrolerom sa prekida ima


Savremena Instrumentacija i Upravljanje

Konduktivni detektori nivoaNa in ugradnje konduktivnih detektora nivoa Pri procesu ugradnje konduktivnih detektora nivoa potrebno je obratiti pa nju na provodnost zida rezervoara te nosti iji nivo se detektuje.E1 E3 E1 E3 E1 E3 E1 E3

nizak nivo

visok nivo

nizak nivo visok nivo



Detektori na principu plovkaUvod Upotrebljavaju se kao kontrolni i za titni detektori nivoa u rezervoarima. Imaju veliku primeni u petrohemijskoj, farmaceutskoj industriji kao i u rezervoarima za balans prekookeanskih brodova.

Princip rada detektora nivoa sa plovkom Plovak pliva na povr ini te nosti iji se nivo meri. Mehani kom vezom polo aj plovka prenosi se na kazaljku ili senzor ugaonog pomeraja (read relej).



Detektori na principu plovkaPrakti na realizacija detektora nivoa sa plovkom Konstrukcioni parametri plovka prora unavaju se tako da se obezbedi ravnote no stanje na odre enoj dubini F = Fp Sh1Vtg Detektori nivoa sa plovkom koji imaju mogu nost detekcije vi e nivoa nazivaju se vi epolo ajni detektori sa plovkom.

Na in ugradnje detektora sa plovkom Postoje izvedbe detektora sa plovkom za monta u sa strane ili od gore. U oba slu aja postoji mogu nost fiksnog ili podesivog histerezisa.



Detektori na principu plovka



Detektori nivoa sa ronilomUvod Nivo se pretvara u silu, koja se meri odgovaraju im senzorom sile: induktivnim, kapacitivnim ili pijezoelektri nim.

Princip rada detektora nivoa sa ronilom Senzori sa ronilom rade na principu sile uzgona. tj. Arhimedovog zakona. F=Fg-Fu = VgSLVtgS(hho). odakle proizilazi da je mereni nivo proporcionalan sili F h = VL/Vt+h0-F/VtgS=k1-k2F.

Senzor sile

Izlaz

F Fg L Fu H h0



Vibracione vilju ke i ipkeUvod Mogu e ih je primenjivati u gotovo proizvoljnoj vrsti medija: eksplozivnim i neeksplozivnim te nostima, agresivnim te nostima, visokoviskoznim te nostima, itd

Princip rada vibracionih vilju ki i ipki Vibracione vilju ke i ipke rade na principu pra enja promene rezonantnih karakteristika senzora.

Prakti na realizacija vibracionih vilju ki i ipki O itavanjem rezonantnih karakterisitika vilju ke dolazi se do informacije da li je vilju ka zaronjena ili ne.



Vibracione vilju ke i ipkeNa in ugradnje vibracionih vilju ki i ipki Pri postupku ugra ivanja vibracionih vilju ki kod te nosti potrebno je obratiti pa nju da rezonantna vilju ka bude dovoljno uronjena u te nost, kao i da procep u vilju ci bude tako postavljen da obezbe uje nesmetan protok te nosti Kada se mere nivo pra kastih i sitnozrnastih materijala, vibracione vilju ke se ne ugra uju u delovima rezervoara gde zaostaje materijal.



Hidrostatski senzori senzoriUvod Hidrostatski senzori se primenjuju za merenje nivoa: zapaljivih te nosti, hemikalija sa gustim isparenjima ili gasom iznad povr ine, viskoznih ili korozivnih te nosti, itd.

Princip rada hidrostatskih senzora nivoa Princip rada ovih senzora zasniva se na primeni Paskalovog zakona. P = Vgh.

Prakti na realizacija hidrostatskih senzora nivoa Postoje tri tipa hidrostatskih senzora: senzor relativnog pritiska koji meri pritisak stuba te nosti na dnu rezervoara; senzor diferencijalnog pritiska; senzor relativnog pritiska koji meri pritisak u povratnom vazdu nom vodu, koji ima pritisak proporcionalan merenom nivou.Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehni kih nauka, Katedra za Automatiku i upravljanje sistemima Sadu, nauka,


Hidrostatski senzori senzoriP/I

(P/I Izvor vazduha P/I

Drugi tip hidrostatskih senzora nivoa izvodi se naj e hidrostati ko utopni senzor nivoa i hidrostati ki senzor nivoa.

e u dve varijante:



Hidrostatski senzori senzoriNa in ugradnje hidrostatskih senzora Hidrostati ko utopni senzori nivoa se primenjuju pre svega kod merenja nivoa u cevima ili rezervoarima malog pre nika. Hidrostati ki senzori se primenjuju za merenje nivoa ve ine fluida u rezervoarima i tankovima.



Senzori na principu plovkaUvod Senzori sa plovkom se primenjuju za merenje nivoa: zapaljivih te nosti, hemikalija sa gustim isparenjima ili gasom iznad povr ine, penu avih ta nosti, a idealni su za merenje nivoa u vi enamenskim tankovima.

Princip rada senzora nivoa sa plovkom Promenom nivoa te nosti menja se i polo aj plovka na fiksiranoj sondi. Promena polo aja plovka se registuje na razli ite na ine. Ta nost senzora zavisi od na ina registracije polo aja plovka.



Senzori na principu plovkaPrakti na realizacija senzora nivoa sa plovkom U zavisnosti od na ina registrovanja polo aja plovka na fiksiranoj sondi razlikujemo dva osnova tipa senzora: Senzori nivoa kod kojih kretanje plovka uti e na promenu otpornosti kontrolnog provodnika u fiksiranoj sondi. Senzori nivoa kod kojih kretanje plovka uti e na promenu rezonantnih karakteristika unutar fiksirane sonde.

Sonda Read relej Magnet Plovak



Kapacitivni senzori nivoaUvod Primenjuju se za merenje nivoa te nih, pra kastih i granulastih materijala sa relativnom dielektri nom konstantnom I>2.

Princip rada kapacitivnih senzora nivoa Prave se kao plo asti ili cilindri ni kondenzatori, izme u kojih se nalazi Ce te nost iji se nivo meri.C1

Prakti na realizacija kapacitivnih senzora nivoa Te nost mo e biti provodna ili neprovodna. Za neprovodne te nosti: Ce = C1+C2+C3,Ig C2

Ce ! C1

2TI 0I t h 2TI 0I g ( H h) ! k1 k2 h. D D ln( ) ln( ) d d

It

C3 R d D



Kapacitivni senzori nivoa Za merenje nivoa provodnih te nosti, unutra nja elektroda presvu ena je slojem kvalitetnog vrstog izolacionog materijala. ' 'Ce

CC CC Ce ! C1 2 2 ' 3 3 ' ! k3 k 4 h C2 C2 C3 C3

C1

C2

C2

Na in ugradnje kapacitivnih senzora Senzor ne sme biti izlo en mehani kim udarima.C3 R C2



Kapacitivni senzori nivoa



Otporni ki senzori nivoaUvod Primenjuju se za nivoe do 60 m. Najbolji rezultati u kontinualnom merenju nivoa suvih granulastih materijala u silosima.Metalna traka Izolator Otpornik

Princip rada otporni kih senzora nivoa Rade na principu promene otpornosti otpornika sa promenom njegovih dimenzija.

Prakti na realizacija otporni kog senzora nivoa Otpor u petlji iznad povr ine proporcionalan je merenom nivou V Za neprovodne te nosti upotrebljava se isti senzor, R ! ( H h) A pri emu su traka i otpornik obavijeni elasti nom folijom.



Ultrazvu ni senzori nivoaUvod Imaju veliku primeni pri ra unanju zapremine, te ine ili merenja protoka na otvorenom kanalu.

Princip rada ultrazvu nih senzora nivoa Nivo je proporcionalan vremenu T za koje talas pre e od izvora do prijemnika zra enja: h ! R T2Ulrazvu ni predajnik/ prijemnik

Prakti na realizacija ultrazvu nih senzora nivoa Kao izvor ultrazvuka uzima se kvarcni ili kerami ki pijezoelement, koji se pobu uje elektri nim impulsima frekvencije oko 30 KHz.



Ultrazvu ni senzori nivoa Veli ina impulsa odbijenog od razdelne povr ine media iji se nivo meri proporcionalan je rastojanju razdelne povr ine od senzora.Amplituda impulsa Emitovani impuls Primljeni impulsa Vremenska osa



Ultrazvu ni senzori nivoa Na slabljenje impulsa tokom prostiranja uti e vi e faktora:1 7

1. Snaga emitovanog ultrazvu nog signala 2. Gubitak snage usled vla enja 3. Snaga ultrazvu nog signala na razdelnoj povr ini 4. Gubitak snage usled upijanja od strane razdelne povr ine 5. Snaga ultrazvu nog signala reflektovanog o razdelnu povr inu 6. Gubitak snage usled vla enja 7. Snaga ultrazvu nog signala na prijemniku senzora

6 2

3 4

5



Ultrazvu ni senzori nivoaNa in ugradnje ultrazvu nih senzora Potrebno je obraditi pa nju da senzor registruje nivo najmirnijeg dela razdelne povr ine, kao i pravilno usmeravanje ultrazvu nog snopa.

Mogu se primeniti i za merenje protoka na otvorenom kanalu.


merenje nivoa

Documents