|
ОВЧИННИКОВА Ю.М.
ОБЗОР ПРИМЕНЯЕМЫХ СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В
РЕЗЕРВУАРАХ
Овчинникова Ю.М., аспирант, ovchinnikovajm@tyuiu.ru
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет
Аннотация.
В работе представлен анализ современных методов измерения уровня в
резервуарах на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях.
Ключевые слова:
уровень, резервуар, измерение, уровнемер.
На сегодняшний день все существующие способы измерения уровня
можно разделить на контактные (механический, гидростатический,
электрический) и бесконтактные (акустический, микроволновый)
Контактные приборы измерений применяются в любых средах.
Данные устройства отличаются простотой монтажа в резервуарах любого
форм-фактора или в непосредственн6ой близости от него. Так же
неоспоримыми преимуществами являются: невысокая стоимость, удобство
монтажа и механическая прочность.
Механические уровнемеры подразделяются на: буйковые (рис. 1), и
поплавковые (рис. 2).
Рис. 1. Буйковый уровнемер
В основе работы буйковых уровнемеров лежит закон Архимеда.
Согласно нему, сила, которая выталкивает буёк на поверхность жидкости
соответствует весу вытесненной этим же буйком жидкости. В свою
очередь масса вытесняемой жидкости находится в зависимости от уровня
погружения буйка, а следовательно, от уровня в ёмкости. Следовательно,
происходит преобразование измеряемого уровня в соответствующую ему
выталкивающую силу (линейная зависимость), которая измеряется при
помощи преобразователей с чувствительным элементом. Буйковые
уровнемеры нашли своё место при измерения уровня раздела фаз
жидкостей, а так же являются практически безальтернативным вариантом
при работе с высокими давлениями и температурами продукта.
55
Рис. 2. Поплавковый уровнемер
Поплавковые уровнемеры оснащены находящимся на поверхности
измеряемой жидкости подвижным поплавком. Благодаря его подвижности
изменение уровня приводит к передвижению поправка. Данные приборы -
одни из простейших и экономически доступных устройств измерения
уровня. Для корректного подбора поплавкового датчика уровня
необходимо учитывать особенности окружающей и измеряемой среды.
Гидростатический способ (рис. 3) определения уровня заключается в
определении гидростатического давления столба жидкости по формуле (1).
𝑃
=
𝑝 ∗ 𝑔 ∗ ℎ
(1)
Рис. 3. Гидростатический уровнемер
Суть заключается в следующем: гидростатическое давление
давление столба воздействует на упругий чувствительный элемент,
деформация которого преобразуется в токовый сигнал. Данные приборы
возможно применять для любых измеряемых сред, однако необходимость
монтажа на дне резервуара не всегда является возможной.
Группа элекрических уровнемеров включает в себя устройства, в
которых информация об уровне измеряемой среды тренсформируется в
электрический сигнал. Если на измерение уровня реагирует сопротивление
или емкость чувствитепльного элемента уровнемера, такой уровнемер
называют кондуктометрический или емкостнойсоответственно..
Принцип действия емкостных (рис. 4) уровнемеров заключается в
изменении емкости конденсатора при изменении уровня. Вследствие
изменения уровня происходит изменение диэлектрической проницаемости
пространства между обкладками конденсатора, что приводит к изменению
электрической ёмкости датчика.
56
Рис. 4. Емкостной уровнемер
1, 2 -
электроды; 3 - электронный блок
Основу кондуктометрических уровнемеров (рис. 5) составляет
разомкнутая электрическая цепь, замыкание которой происходит через
контролируемую среду, представляющую собой участок электрической
цепи с определенным омическим сопротивлением.
Рис. 5. Кондуктометрический уровнемер: а – одного уровня; б – двух уровней; 1 –
электрод; 2 – электромагнитное реле; 3 – источник питания.
Бесконтактное измерение уровня происходит по средствам
зондирования радарным, электромагнитным и звуковым излучениями.
В акустических (рис. 6) уровнемерах измерение уровня
контролируемой среды происходит за счет отражения ультразвуковых
волн от поверхности жидкости. Данный вид уровнемеров замеряет время,
требующееся для прохождения звуковой волны от источника излучения
(самого датчика) до отражающей поверхности измеряемой среды и
обратно. В случае установки излучателя-приемника над уровнем
жидкости, его называют акустическим и чем меньше уровень жидкости,
тем больше будет измеряемое время. В случае установки внутри
измеряемой среды уровнемер ультразвуковой и чем меньше уровень
жидкости, тем меньше будет измеряемое время. Электронный блок
генерирует ультразвуковые сигналы, измеряет время с момента излучения
до момента возвращения и преобразовывает это время в токовый сигнал.
57
Рис. 6. Акустический уровнемер
Микроволновые измерители уровня генерируют радиосигнал с
линейно изменяемой по времени частотой. Он излучается, отражается и
Do'stlaringiz bilan baham: |
