2.7 Обзор си уровня

Технические средства для измерения уровня называются уровнемерами и подразделяются на:

• сигнализаторы (реле) уровня, контролирующие заданные или предельные значения;

• аналоговые (непрерывные) уровнемеры, контролирующие текущее значение уровня.

По пределам измерения уровнемеры подразделяются на широкопредельные, т.е. измеряющие абсолютный уровень жидкости или сыпучего вещества в резервуаре, и узкопредельные, измеряющие отклонение уровня от номинального значения. Шкалы первых начинаются с нулевого значения и выбираются из следующего нормального ряда: 250, 400, 630, 800, 1000, 1600, 2000, 2500, …, 63000 мм. Шкалы вторых имеют пределы ± 200, ± 315, ± 500 мм и нулевую отметку в середине, соответствующую номинальному значению уровня.

По принципу действия уровнемеры подразделяются на:

1. визуальные (указательные стёкла, лоты, рейки и т.д.);

2. механические, т.е. использующие силу Архимеда (поплавковые и буйковые);

3. гидростатические и пьезометрические;

4. специальные (ёмкостные, ультразвуковые, микроволновые, радиоизотопные и др.)

5. весовые (тензометрические и др.).

Уровнемеры также подразделяются на местные приборы (измерители уровня) и преобразователи уровня. К первым относятся визуальные, поплавковые с отсчётным устройством, гидростатические с показывающим манометром и др. они не потребляют внешней энергии и не используются в автоматизированных системах контроля и регулирования.

Преобразователи уровня соответственно можно разделить на две основные группы: реле уровня с дискретной электроконтактной системой и преобразователи с аналоговым выходным сигналом (обычно унифицированным).

При выборе СИ уровня руководствуются физико-химическими свойствами измеряемой среды и рабочими параметрами среды (температуроой, давлением, значением уровня и др.)

Для измерения уровня измельчённых древесных материалов, вязких жидкостей, порошкообразных веществ применяют косвенные методы по насыпной массе или плотности среды.

Для измерения уровня невязких технологических жидкостей (в том числе и агрессивных) широко используются буйковые и гидростатические преобразователи уровня.

При измерении уровня суспензий используются уровнемеры с пьезометрической трубкой, в которую подаётся газ (воздух) с постоянным расходом.

К бесконтактным уровнемерам относятся ультразвуковые и микроволновые.

2.8 Аналитические измерения

В основе работы средств аналитических измерений лежат три группы методов: физические, физико-химические и химические.

Физические методы основаны на измерении физических величин, присущих данному веществу, либо по своему значению отличающих данное вещество от подобных. Это, например, плотность, тепло- и электропроводность, магнитная восприимчивость и др.

Физико-химические методы основаны на химических превращениях анализируемого вещества и измерении физических величин, сопровождающих эти превращения. Это, например, изменение оптической плотности, вязкости, теплоты сгорания и др.

Химические методы основаны на химических превращениях анализируемого вещества и измерении количества продуктов этих превращений.

Для средств автоматизированного анализа в основном используются физические методы и частично физико-химические.

В зависимости от агрегатного состояния анализируемого вещества анализаторы подразделяются на средства анализа твёрдых веществ, жидкостей и газов.

Анализ твёрдых веществ в производственной практике обычно сводится к определению физических свойств и в отдельных случаях к определению физико-химических свойств (например, при анализе твёрдого топлива). Число физических показателей может быть достаточно обширным.

Анализ технологических жидкостей чаще всего сводится к определению физических и физико-химических показателей: плотности, вязкости, концентрации растворённых веществ, теплоты сгорания и др.

Одной из самых распространенных задач аналитического контроля является определение концентрации (относительного или абсолютного содержания компонента в данном количестве жидкости). При этом анализируемая смесь считается бинарной (вещество плюс растворитель) или приводится к «псевдобинарной», так как физические методы анализа неизбирательны и не позволяют определить, какие компоненты и в каких количествах содержатся в данной жидкости.

В некоторых случаях определяется концентрация вещества, не растворённого в жидкости, а образующего суспензию.

Анализ газов подразделяется на качественный и количественный, но также может производиться и определение физических свойств ( например, влажности). В производственных условиях количественный анализ используется чаще, так как его легче автоматизировать, а качественный состав газовых смесей обычно известен.

Все средства автоматического анализа можно разделить на две основные группы:

• анализаторы непрерывного действия, работающие в потоке анализируемого вещества;

• анализаторы циклического действия, работающие с пробами анализируемого вещества, которые берутся с определённой цикличностью.

Аналитические средства измерений, как и все прочие СИ, предназначенные для автоматических технических измерений, состоят из первичного измерительного преобразователя и вторичного прибора, имеющего функции показания, регистрации и задаваемой оператором предельной сигнализации. В некоторых случаях между ПИП и ВП может находиться промежуточный преобразователь для нормализации сигнала измерительной информации. В этом случае на ВП поступает аналоговый или цифровой унифицированный сигнал.