|
Měření polohy hladiny přes stěnu nádrže
Jedním z nejčastějších požadavků při řízení anebo sledování technologických procesů je měření polohy hladiny kapalin. Pro tento typ měření existuje řada snímacích principů. Nejznámější a nejčastěji používané jsou snímače vodivostní, kapacitní, vibrační, tlakové, plovákové, mikrovlnné a ultrazvukové.
Nedostatky invazivních měřicích metod
Každá z uvedených měřicích metod má své nedostatky a přednosti, které hrají klíčovou roli při výběru snímače vhodného pro konkrétní použití. Jednu společnou vlastnost však tyto snímače mají, a to způsob instalace. U všech uvedených principů (s výjimkou naposled jmenovaného ultrazvukového) je nutné, aby se snímač „díval„ dovnitř nádrže (s měřenou kapalinou pak je nebo není v přímém kontaktu). Z toho plyne množství omezení a problémů spojených s měřením polohy hladiny:
- agresivních anebo toxických látek,
- kapalin s velkou viskozitou,
- v nádržích (potrubí) s velkým přetlakem nebo podtlakem média,
- při velkých požadavcích na hygienu.
Obr. 1. Detekce přítomnosti kapaliny přes stěnu potrubí
Samostatnou kapitolou je požadavek na doplnění nového měření hladiny na již existujícím a provozovaném technologickém zařázení. Tehdy je nutné zastavit výrobu, vyprázdnit nádrž (potrubí), přidat vhodnou přírubu, instalovat snímač a znovu spustit výrobní cyklus. Náklady na instalaci v takových případech často mnohonásobně převyšují cenu snímače, navíc upravit zařízení a namontovat snímač většinou lze pouze v době odstávky technologického zařízení.
Neinvazivní hladinoměry Sonometer
Nyní již ale existuje řešení zmíněných problémů spočívající v použití ultrazvukového hladinoměru, který se „nedívá“ dovnitř nádrže (potrubí), ale zjišťuje polohu hladiny přes stěnu. Tyto hladinoměry jsou nabízeny pod značkou Sonometer.
Obr. 2. Měření polohy hladiny v nádrži v chemickém průmyslu
Hladinoměry Sonometer pracují na principu měření doby, která uplyne mezi vysláním ultrazvukového pulsu a příjmem echa odraženého od snímané hladiny. Podstatným rozdílem oproti klasickým ultrazvukovým snímačům je skutečnost, že měřicí signál se nešíří vzduchem nad hladinou, ale snímač se naopak instaluje na vnější povrch stěny nádrže a ultrazvuk prochází přes stěnu dovnitř nádrže s kapalinou a po odrazu od hladiny kapaliny se vrací zpět ke snímači. Nutnou podmínkou je zvukově vodivý materiál stěny nádrže (v praxi může jít o ocel, sklo, plast atd.) a zvukově vodivá čistá kapalina, tj. kapalina bez výrazné příměsi pevných částic nebo nadměrného obsahu bublin.
Přednosti a použití
Díky principu fungování mají snímače Sonometer v porovnání s ostatními měřicími principy mnoho předností. Protože se „nedívají“ dovnitř nádrže, není při jejich instalaci narušena celistvost stěny nádrže (potrubí) a snímač nepřichází do kontaktu s měřenou kapalinou ani s jejími parami (obr. 1). Měření také nezávisí na přetlaku nebo podtlaku v nádrži. Další jejich významnou předností je snadná a rychlá instalace a z toho plynoucí velmi nízké náklady na instalaci a rovněž možnost instalovat hladinoměr bez omezení, za plného provozu.
Z uvedených vlastností hladinoměrů Sonometr vyplývají nejčastější oblasti jejich použití, kterými jsou:
- měření v nádržích s velkým přetlakem nebo podtlakem,
- měření agresivních nebo toxických kapalin (obr. 2),
- měření v čistých provozech (potravinářství, farmacie; obr. 3),
- doplnění měřicího řetězce na stávající technologické zařízení.
Obr. 3. Měření polohy hladiny v potravinářství
Aby nezůstalo jen u předností a kladů, je třeba zmínit také omezení, která vyplývají z funkčního principu snímačů Sonometer. Nejvýznamnějšími z nich jsou požadavek na zvukovou vodivost celé měřicí cesty, tj. snímač – stěna nádrže – kapalina, a citlivost ultrazvukových převodníků na vysoké teploty. Problémy vznikají také při přítomnosti různých konstrukčních prvků nebo míchadel v nádrži.
Závěr
Rozvoj ultrazvukové měřicí techniky je nejlépe patrný ve zdravotnictví, kde ultrazvuková diagnostika doslova zachraňuje životy. Rovněž v průmyslu lze očekávat jak nové oblasti použití ultrazvukových snímačů (např. měření „zarůstání„ potrubí), tak jejich postupné širší uplatnění namísto jiných typů hladinoměrů.
Ing. Martin Dostalík, Sonotec s. r. o.
Sonotec s. r. o.
Absolonova 49
624 00 Brno
tel./fax: 541 233 211
mobil: 737 867 994
e-mail: sonotec@sonotec.cz
http://www.sonotec.cz
|