Емкостные уровнемеры - важные приборы для контроля уровня жидкостей и сыпучих веществ в промышленности. Давайте разберемся в их устройстве, принципе действия и особенностях эксплуатации.
Назначение емкостных уровнемеров
Основные области применения емкостных уровнемеров:
- Контроль уровня жидкостей, порошков и сыпучих веществ в промышленных резервуарах, емкостях, бункерах
- Использование в пищевой, химической, нефтяной и других отраслях промышленности
- Преимущества перед другими типами уровнемеров: высокая надежность, устойчивость к агрессивным средам, простота конструкции
Таким образом, емкостные уровнемеры являются универсальным решением для контроля заполнения емкостей в промышленности.
Принцип действия емкостного уровнемера
Уровнемер емкостной принцип работы основан на зависимости электрической емкости чувствительного элемента от уровня жидкости в резервуаре. Рассмотрим это подробнее.
Схема емкостного уровнемера как конденсатора
В самом простом случае датчик уровня выполнен по схеме плоского конденсатора, состоящего из двух электродов, погруженных в контролируемую жидкость. Один электрод соединен с корпусом резервуара.
При этом емкость конденсатора пропорциональна площади электродов, погруженной в жидкость. Чем выше уровень - тем больше емкость.
Влияние диэлектрической проницаемости
На величину емкости влияет не только глубина погружения, но и диэлектрическая проницаемость среды между обкладками конденсатора.
Диэлектрическая проницаемость жидкости, как правило, намного выше, чем воздуха. Поэтому при увеличении уровня жидкости емкость конденсатора возрастает. Это изменение емкости и фиксирует уровнемер.
Рассмотрим детали конструкции емкостных уровнемеров.
Типы электродных систем
В качестве электродной системы чаще всего используют:
- Пластинчатые электроды
- Стержневые электроды
- Тросовые электроды
Конкретный тип электрода выбирают в зависимости от конструкции резервуара, свойств контролируемой жидкости и других факторов.
Первичный преобразователь
Первичным преобразователем в емкостных уровнемерах является конденсатор, емкость которого зависит от степени погружения электродной системы в жидкость.
Вторичные приборы и блоки обработки
Для обработки сигнала от первичного преобразователя и отображения данных об уровне используются:
- Электронные блоки обработки и индикации
- Контроллеры и регуляторы уровня
- Преобразователи унифицированных выходных сигналов
Выбор вторичных устройств зависит от решаемых задач и системы автоматизации предприятия.
Виды емкостных уровнемеров
Уровнемер емкостной для жидкости может иметь различные конструктивные особенности и модификации. Рассмотрим основные разновидности.
По типу контролируемой среды
Емкостные уровнемеры делят на приборы:
- Для электропроводных жидкостей
- Для неэлектропроводных жидкостей
- Для контроля сыпучих сред
В зависимости от вида среды меняется конструкция и материал электродов.
По конструктивным особенностям
Конструктивно емкостные уровнемеры бывают:
- Одноэлектродные
- Многоэлектродные
Также различают приборы со стержневыми и тросовыми электродами.
Монтаж емкостных уровнемеров
Правильный монтаж емкостных уровнемеров имеет большое значение для корректной работы приборов. Рассмотрим основные моменты.
При выборе места для монтажа уровнемера необходимо учитывать:
- Конструктивные особенности резервуара
- Допустимые зоны врезки в емкость
- Условия технологического процесса
- Удобство последующего обслуживания
Способы крепления электродов
Для надежной фиксации электродной системы в резервуаре применяют:
- Сварку
- Пружинные фиксаторы
- Крепежные гайки
Способ выбирают в зависимости от материала резервуара и типа электродов.
Направление установки электродов
Кондуктометрические и емкостные уровнемеры монтируются вертикально, строго перпендикулярно днищу резервуара.
Это необходимо для корректного определения текущего уровня жидкости или сыпучего материала в емкости.
Настройка и калибровка
После монтажа емкостного уровнемера необходимо выполнить его настройку и калибровку для обеспечения точных измерений уровня.
В блоке обработки уровнемера задают такие параметры контролируемой жидкости или сыпучего материала, как:
- Диэлектрическая проницаемость
- Плотность
- Температура
Эти данные используются для расчета уровня по измеренной емкости.
Затем выполняют двухточечную калибровку прибора:
- На пустом резервуаре
- На заполненном резервуаре
Такая калибровка позволяет максимально точно отградуировать шкалу измерений под конкретную емкость.
Проверка работы системы
После калибровки проверяют показания уровнемера при различном заполнении резервуара, сливая или доливая жидкость.
При необходимости выполняют подстройку чувствительности или других параметров.
Рассмотрим типовые неисправности емкостных уровнемеров и способы их устранения.
Нарушение показаний прибора
Некорректные или «скачущие» показания могут быть вызваны загрязнением электродов либо нарушением их вертикального положения.
В этом случае требуется очистка и регулировка положения электродов.
Отсутствие сигнала на вторичном приборе
Причины:
- Обрыв кабельных линий
- Неисправность блока питания
- Выход из строя вторичного прибора
Необходимо проверить целостность линий связи и исправность оборудования.
Неисправности электродной системы
Возможно окисление контактных соединений, короткое замыкание между электродами или обрыв датчика.
Требуется диагностика и замена неисправных элементов электродной системы.
Техническое обслуживание
Для обеспечения бесперебойной работы емкостных уровнемеров необходимо проведение регулярного техобслуживания.
Проводят визуальный осмотр оборудования, проверяют:
- Целостность корпусов и изоляции кабелей
- Надежность крепления электродов
- Отсутствие внешних повреждений
Обслуживание емкостного уровнемера включает периодическую очистку электродов от отложений и загрязнений. Это позволяет избежать искажения показаний прибора.
Проверка герметичности
Выполняют контроль герметичности мест врезки электродов в резервуар для предотвращения утечек жидкости и проникновения влаги в прибор.
При выявлении неисправности в работе отдельных узлов производят их замену на исправные.
Меры безопасности
Эксплуатация емкостных уровнемеров требует соблюдения ряда мер безопасности.
Необходимо соблюдать правила работы на высоте, использовать страховочное оборудование.
Также обязательным является соблюдение мер электробезопасности при подключении уровнемера.
При эксплуатации во взрывоопасных средах следует использовать взрывозащищенное оборудование, имеющее соответствующую маркировку.
Необходим контроль температуры нагрева элементов уровнемера и окружающей среды.
При техническом обслуживании
Следует отключить электропитание, оценить остаточные риски (давление, температуру и т.д.).
Работы внутри резервуара требуют надевания средств защиты органов дыхания.
Рассмотрим конструктивные особенности емкостных уровнемеров от ведущих производителей.
Емкостные уровнемеры Nivocomp
Емкостной уровнемер Nivocap имеет модульную конструкцию, позволяющую использовать унифицированные блоки в различных конфигурациях.
Отличительные особенности:
- Высокая температурная стойкость
- Возможность работы при высоком давлении
- Наличие взрывозащищенных модификаций
Применяются в химической и нефтехимической промышленности.
Уровнемеры емкостные ИУ
Отечественные уровнемеры серии ИУ отличаются простотой конструкции и обслуживания.
Достоинства:
- Низкая стоимость
- Возможность изготовления по индивидуальным заказам
Применяются на предприятиях энергетики, водоснабжения, пищевой промышленности.
Повышение точности измерений
Совершенствование электронных блоков обработки сигналов позволяет повысить точность показаний емкостных уровнемеров.
Развитие методов компенсации влияния внешних факторов расширяет возможности по применению приборов в сложных условиях эксплуатации.
Адаптация к агрессивным средам
Создание новых конструкционных материалов обеспечивает возможность работы емкостных уровнемеров в химически активных средах.
Применение специальных покрытий повышает коррозионную стойкость.
Интеграция в системы автоматизации
Развитие цифровых протоколов передачи данных обеспечивает гибкую интеграцию емкостных датчиков в автоматизированные системы управления технологическими процессами.
Это позволяет повысить оперативность контроля уровня в режиме реального времени.
