Введение. 
Метрология и измерительная техника. 
Уровнеметрия жидких сред

Уровень — граница, отделяющая жидкость или сыпучее вещество от выше расположенных газа или жидкости меньшей плотности [2].

Измерение уровня (уровнеметрия) — процесс измерения высоты уровня жидкости или сыпучего вещества от положения, принятого за нулевос[2].

Преобразователь уровня — Первичный измерительный преобразователь, непосредственно воспринимающий измеряемый уровень жидкости или сыпучего вещества [2]. Преобразователь уровня — основная составная часть уровнемеров.

Для технологических процессов приведенные понятия приобретают конкретный смысл.

Уровнем называют высоту заполнения технологического аппарата рабочей средой, например, жидкостью. Уровень рабочей среды является технологическим параметром, информация о котором необходима для контроля режима работы технологического аппарата, а в ряде случаев для управления производственным процессом.

Путем измерения уровня можно получать информацию о массе или объеме жидкости в резервуарах. Подобная информация необходима для проведения товароучетных операций и для управления производственным процессом. Уровень измеряют в единицах длины. Средства измерений уровня называют уровнемерами.

Таким образом, уровнемер — это прибор для промышленного измерения или контроля уровня жидкости и сыпучих веществ в резервуарах, хранилищах, технологических аппаратах и т. п.

Приборы, применяемые для контроля уровня жидкости или сыпучего материала, можно классифицировать по следующим признакам:

• • по характеру работы (контактные, бесконтактные);
• • по исполнению (общепромышленное, взрывобезопасное и др.);
• • по виду выполняемых функций (уровнемер, реле или сигнализатор уровня, регулятор уровня);
• • по физическому принципу работы (поплавковые, гидростатические, электрические, акустические (ультразвуковые), радиоволновые (радарные и волноводные), оптические, тепловые, радиоизотопные и другие);
• • по назначению (позиционные, или дискретные, и непрерывные). Под реле, или сигнализаторами уровня, подразумеваются приборы,

обеспечивающие релейное (скачкообразное) изменение сигнала на выходе при появлении в точке контроля (на его входе) сыпучего материала. Регуляторы уровня в отличие от реле непосредственно связаны с исполнительным механизмом, осуществляющим подачу (или выгрузку) материала в емкость, и регулируют уровень материала. Регуляторы уровня могут быть позиционные (двухпозиционные и многопозиционные) и непрерывные. Наибольшее распространение получили простые и надежные в работе позиционные регуляторы уровня, которые могут быть построены с использованием реле уровня, а также на базе уровнемеров, осуществляющих непрерывный контроль уровня в определенном диапазоне. Как правило, уровнемерами называются приборы, осуществляющие непрерывный контроль уровня в заданном диапазоне.

Задачи и функции уровнеметрии:

• • измерение текущего уровня;
• • контроль уровня;
• • измерение и контроль уровня раздела сред;
• • измерение массы продукта;
• • сигнализация предельных значений уровня рабочей среды, в том числе сигнализация аварийных значений уровня;
• • измерение объемного количества (объема) рабочей среды;
• • определение глубины жидкой среды;
• • определение плотности контролируемой среды;
• • регулирование технологического процесса.

Технические требования к уровнемерам

Независимо от того, используется ли уровнемер при измерении: собственно уровня или применяется при измерении объемного количества вещества, к нему предъявляются нижеперечисленные требования.

• 1. Определенный вид функции преобразования.
• 2. Высокая чувствительность.
• 3. Высокая воспроизводимость результатов измерения.
• 4. Малая инерционность.
• 5. Технологичность конструкции уровнемера.
• 6. Минимальное влияние внешних факторов.
• 7. Высокая надежность уровнемера.
• 8. Вид выходного параметра уровнемера.

Объекты уровнеметрии:

• • жидкие среды;
• • сыпучие среды (материалы);
• • комковые материалы;
• • вязкие (пастообразные) среды;
• • многофазные (комбинированные) среды (пена, пульпа, взвеси, эмульсия).

Физические свойства объектов уровнеметрии:

плотность;

вязкость;

электропроводность; диэлектрическая проницаемость; влажность; теплопроводность; магнитные свойства; оптическая плотность; пожаро-взрывоопасность; химическая активность;

поглощающая способность (для различных видов физических полей); склонность к кристаллизации.

Условии измерении и контроля уровни 1. Дли контролируемой среды:

температурный режим: условия нормальных температур, условия высоких температур, условия низких и сверхнизких температур;

режим давления: нормальное давление (атмосферное), высокое давление, вакуум;

способ заполнения резервуара;

наличие мешалки;

огне-взрывоопасность среды;

«динамика» изменения уровня; наличие паров; наличие пены; турбулентность;

возмущения на поверхности и их причина; неоднородность контролируемой среды; наличие взвешенных частиц; вибрация.

2. Для внешней среды:

температура внешней среды; атмосферное давление;

источники электромагнитных и магнитных полей.

Резервуарный парк.

1. Вид контролируемою резервуара (емкости):

открытые;

закрытые с низким давлением; закрытые с высоким давлением.

• 2. Расположение:
  • • горизонтальные;
  • • вертикальные.
• 3. Геометрия резервуаров:
  • • цилиндрические;
  • • сферические;
  • • другие.
• 4. Условия монтажа средств измерения и контроля:
  • • размещение СИ на крыше резервуара;
  • • размещение СИ на боковой поверхности резервуара;
  • • размещение СИ в выносной камере;
  • • монтаж СИ через запорную аппаратуру;
  • • размеры резервуара;
  • • профиль дна резервуара;
  • • невозможность установки СИ на резервуаре;
  • • наличие двойных стенок резервуара;
  • • наличие доступа к месту установки СИ (подземное расположение резервуара);
  • • наличие потоков среды при заполнении резервуара (налив, слив);
  • • наличие монтажных конструкций внутри резервуара;
  • • другие.
• 5. Требования к средствам измерения уровня.
• • диапазон измерения уровня;
• • параметры выходных сигналов (аналоговый нормированный, цифровой);
• • мощность источника питания;
• • необходимость дистанционной передачи показаний;
• • погрешность измерений уровня;
• • воспроизводимость результатов измерения;
• • степень защиты от влияния мешающих факторов;
• • воспроизводимые единицы выходного сигнала.