בתעשיות רבות, חומרים נוזליים ותפזורת משמשים כמדיה טכנולוגית. במצבי ייצור בליין של מוצרים, ובמיוחד עם בקרה אוטומטית, נדרש ניטור מתמיד של הפרמטרים של חומרי העבודה. האמצעי הנפוץ ביותר לבקרה כזו הוא מדידת מפלס, שבמהלכה מנוטרת מידת המילוי של ציוד קיבולי זה או אחר.
יישום טכנולוגיה
במקרה זה, הרמה מובנת כגובה מילוי המתקן הטכנולוגי (טנק, מאגר, מיכל, בוכנה) במדיום העבודה. כשלעצמו, ידע בערך זה הכרחי לניהול ובקרה של תהליך הייצור. בפרט, מדידות כאלה הן פעולה הכרחית בתעשיות הכימיות, זיקוק הנפט והמזון. לדעת את רמת המילוי של המיכל לאיסוף שמן מטוהר, למשל, המפעיל יכול להגדיר את הפרמטרים האופטימליים לפעולת משאבת השאיבהתחנות. ושוב, תעשיות רבות פועלות על אוטומציה, כך שניתן לעבד את נתוני הפלט על ידי בקרים, אשר, גם ללא השתתפות של מפעיל, נותנים פקודות ליחידות המנהלות, תוך התחשבות במידע המתקבל על רמת המילוי של המנגנון המבוקר.. בהתאם לתפעול הטכנולוגי הספציפי ולדרישות החשבונאיות, יחידות שונות של מדידת רמות עשויות להשתנות - למשל, ישנן שיטות בטווח מדידה רחב מ-0.5 עד 20 מ', כמו גם תוכניות בקרה מעבדתיות מיוחדות הלוקחות בחשבון טווח צר מ- 0 עד 500 מ מ. מדידה ישירה מתבצעת על ידי מכשירים פיזיקליים, אלקטרומגנטיים ואולטרסוניים, שחלקם מתעדים גם את תכונות המדיום - הרכב כימי, לחץ, טמפרטורה וכו'.
פקדים חזותיים
הדרך הפשוטה ביותר לפתור את הבעיה, בה מספיק להשתמש בכלי מדידה סטנדרטי. נעשה שימוש ברולטות, סרגלים, משקפי ראייה והתקנים אחרים, אשר, באופן עקרוני, ניתן להשתמש בהם בתנאים הנתונים של סביבת ייצור ספציפית. האמצעי הטכנולוגי ביותר למדידת הרמה מסוג זה הוא מחוון מרחוק או מעקף. הוא מותקן בצד המיכל באמצעות חיבורים מושחלים, מאוגנים או מרותכים. תהליך החיווי מסופק על ידי צינור שקוף שמתמלא עם עליית מפלס הנוזל במיכל המטרה. מעקפים מודרניים יותר משתמשים בצפים גליליים עם מגנטימערכת חיווי. אבל גם עיצוב כזה נחשב מיושן עקב מגבלות משמעותיות ביכולות התקשורת של התממשקות עם אלקטרוניקה בקרה ואוטומציה.
שיטת מדידה ציפה
גם אחת הדרכים המסורתיות הפשוטות ביותר לשלוט ברמת המילוי של מדיה נוזלית. זה מבוסס על קיבוע מיקום המצוף על פני השטח של הנוזל המטופל. הבקרה מתבצעת על פי עקרונות שונים - מכני, מגנטי ומגנטוסטריקטיבי. בתהליך התנועה משתנה אופי החיבור בין המצוף לאלמנט השולט עליו, למשל מנוף קבוע בקשיחות. זווית ההתקשרות משתנה כאשר המצוף עולה, אשר קבוע על ידי מערכת המדידה. בדרך כלל, סוג זה של מדידת רמה מתרחש בתהליך של המרת אותה זווית לאות חשמלי. לרוב, אנחנו אפילו לא מדברים על התחשבות באינדיקציות ספציפיות, אלא על רישום הרגע שבו מגיעים לערך מסוים. במילים אחרות, כאשר המצוף מגיע לרמת הגובה שנקבעה, מתג הרמה מופעל. במעגלים הפשוטים ביותר מגעים נסגרים, מה שמוביל לפעולות טכנולוגיות מסוימות - למשל, פעולת משאבת נוזל נעצרת.
מדידות הידרוסטטיות של נוזלים
גורם המדידה המרכזי במערכת מדי רמה זו הוא לחץ הידרוסטטי. כלומר, נעשה שימוש במד לחץ בעל מאפיינים מתאימים וחיישן לחץ צולל. יתרה מכך, תנאי חשוב לשליטה הואהפרדה של החיישן ממדיום העבודה על ידי ממברנה מיוחדת מצד אחד, ומצד שני, יש לספק לחץ אטמוספרי דרך אספקת הנימיות מחומר המילוי. בתהליך המדידה עם סוג זה של רמה, לחץ עודף נשלט, המחוון שלו משפיע על המאפיינים של יצירת אות מאוחד. כמו כן, מכשיר חשמלי עם ממיר מחובר למד הלחץ, שאחראי להודיע על שינויים מסוימים שחלו בסביבה המבוקרת. כחלופה לשיטה זו למדידת לחץ הידרוסטטי, ניתן לשלוט בלחץ של גז הנשאב לאנלוג של צינור קפילרי מצד הנוזל הממלא את המיכל. דגם זה של מד הלחץ ההידרוסטטי נקרא פיזומטרי.
מדדי מפלס רדאר
בתעשיות מסוימות, נעשה שימוש בגישה אוניברסלית למדידת רמות הגובה של מילוי באמצעי עיבוד. לעבודה עם נוזלים, גזים וחומרים בתפזורת, ציוד מכ"ם מתאים באופן אופטימלי, אשר פעולתו מבוססת על ניתוח של תנודות מווסתות תדר. נמדד זמן ההתפשטות והחזרה של תנודות לא משוקעות מאנטנות מיוחדות לסביבה המשרתת. פסי גל יכולים להשתנות בין אחד לעשרות גיגה-הרץ. לאנטנות השידור והקליטה עצמן עשויות להיות התקן ומאפייני קרינה שונים. כדי למדוד את רמת הנוזלים בתעשיות כימיות, למשל, משתמשים באנטנות מוטות.עם טווח מדידת גובה של עד 20 מ' עבור מדיה, שליטתה יש דרישות מוגברות מבחינת דיוק, נעשה שימוש במכשירים פרבוליים ומישוריים. בדרך כלל מדובר בתחומי חשבונאות טכנית, שבהם חשוב לתקן מידות עד 1 מ"מ.
שימוש בטכניקות רדיואיזוטופים
ההתמחות העיקרית של סוג זה של מדי מפלס היא בקרת חומרים בתפזורת ומדיה נוזלית במיכלים סגורים. עקרון הפעולה של מנגנון הרדיואיזוטופים מבוסס על קליטת קרני גמא העוברות בשכבת מדיום המטרה. מבחינה טכנית, תהליך המדידה מאורגן באמצעות מקור קרינה ומקלט. שני המכשירים תלויים או מותקנים על מבנה תומך ונשלטים על ידי מנוע חשמלי הפיך שמשנה את מיקומם בגובה בהתאם לרמת המילוי הנוכחית. אם המערכת למדידת רמת המדיום העובד נמצאת מעל פני השטח שלו, הרי שהקרינה מהאות המקבל תהיה חזקה, שכן אין מכשול בדרכו. לכן, למנוע החשמלי מהבקר ניתן אות להורדת הציוד. מיקום מתקן המדידה ישלוט על האות במיכל על ידי הזנה ועיבוד רציפים של צורות הגל.
שיטות שליטה קוליות
עקרון הפעולה במקרה זה דומה מבחינות רבות לבקרת תדרי רדיו, שבה נפלט אות רדיו ומידת המילוי של אזור הייצור קבועה לפי מאפייני ההשתקפות שלו מהמדיום הנמדד.מיכלים. עם זאת, שיטת האולטרסאונד משתמשת במכשירים אקוסטיים מיוחדים למדידת רמת המילוי. כלומר, גלי קול מתפשטים, ותפקוד הציוד דומה לעקרונות המיקום. המחוונים קבועים בהתאם לזמן המעבר של תנודות המרחק מהפולט לקו הפרדת המדיה וחזרה למכשיר הקולט. מיקום הממשק נקבע מצידי האוויר (גז) ואמצעי העבודה של המטרה. כך פועלים מכשירים משולבים ברמת דיוק גבוהה, אבל בקבוצת מדי הרמה האולטראסוניים ישנם מכשירים שיכולים לשלוט באופן מכוון רק בגז-אוויר (לא מלא) או רק בסביבת העבודה.
שיטות מיקרוגל
אחת מטכנולוגיות המדידה הפופולריות ביותר ללא מגע המשלבת את הטכניקות והעקרונות של בקרה אלקטרומגנטית מכ ם. הטכניקה המבטיחה ביותר של מחלקה זו יכולה להיקרא מדידה אלקטרומגנטית כיוונית, שבה מקדם השתקפות האות נקבע על בסיס פולסים של מיקרוגל שיכולים לחדור לתחתית המיכל, לעקוף סוגים שונים של זיהומים לא רצויים וחלקיקי בוצה. האות המוחזר, או חלק ממנו, נמדד עבור שלמות ומאפייני מהירות. בהתחשב בזמן המעבר שלו, מידת המלאות נקבעת. שיטות מיקרוגל למדידת רמת חומרי העבודה נמצאים בשימוש נרחב במשימות טכנולוגיות של שליטה במילוי של חומרי גרגירים ואבקה. בתעשיות כאלה משתמשים בבדיקותעם מתלה בודדת על כבלים, בעוד שביחס לנוזלים משתמשים במבני תמיכה כפולים ומוטים. באופן כללי, האופטימיזציה של כלי עבודה בעבודה עם מוצקים מצדיקה את עצמה מסיבות של תכונות פיזיקליות ומכאניות הקשורות למגבלות טכניות בארגון תהליכי המדידה.
מסקנה
בשנים האחרונות, טכנולוגיות לפיתוח מדי רמה לניטור מדיה תהליכית עברו כמה שלבי פיתוח חשובים מהיסוד ששינו את העקרונות של מדידות כאלה. בין החשובים שבהם ניתן למנות את המעבר לשיטות מדידה ללא מגע והרחבת היכולות בעבודה עם נוזלים אגרסיביים. כיום, אותה RF ללא מגע או שיטה אלקטרומגנטית יכולה לספק שליטה מדויקת על נפט גולמי, חומצה, גופרית מותכת ואמוניה נוזלית.
