Ультразвуковой уровнемер принцип действия завод

Ультразвуковой уровнемер – тема, с которой сталкиваешься постоянно, работая в области автоматизации технологических процессов. Многие считают их простыми в установке и эксплуатации, считая, что 'просто направь датчик и получи значение'. Но реальность, как всегда, куда сложнее. Да и понимание, как именно это работает на самом деле, иногда оказывается не таким очевидным, как кажется. В этой статье я постараюсь поделиться своим опытом, расскажу о ключевых моментах, о том, на что стоит обращать внимание при выборе и внедрении этих датчиков, и вытащу на свет несколько 'подводных камней', о которых не всегда говорят в документации.

Что такое ультразвуковой уровнемер и как он измеряет уровень

В основе работы ультразвукового уровнемера лежит принцип измерения времени прохождения ультразвукового сигнала от передатчика до приемника. По сути, это эхолокация, только вместо дельфинов мы используем ультразвук для определения уровня жидкости в резервуаре. Сигнал излучается передатчиком, отражается от поверхности жидкости и возвращается к приемнику. Измеряя время между излучением и приемом, устройство вычисляет расстояние до поверхности жидкости, а следовательно, и уровень.

Здесь важно понимать, что 'поверхность жидкости' – понятие не всегда четкое. Наличие пены, мутная жидкость, колебания уровня – всё это может влиять на точность измерения, особенно если не учитывать эти факторы при выборе конкретной модели и калибровке. Разные модели используют разные частоты ультразвука, и выбор частоты зависит от типа жидкости, материала резервуара и требуемой точности. Например, для агрессивных сред часто применяются датчики с керамическими излучателями, устойчивыми к коррозии.

А вот часто встречающаяся ошибка: попытки использовать один и тот же ультразвуковой уровнемер для измерения уровня разных жидкостей без перекалибровки. Каждая жидкость имеет свои акустические свойства, и даже небольшие изменения в составе жидкости могут повлиять на точность измерения. Именно поэтому важно проводить калибровку при смене жидкости или при работе с жидкостями, имеющими значительные изменения в составе.

Типы ультразвуковых уровнемеров и их особенности

Существует несколько типов ультразвуковых уровнемеров, различающихся по принципу работы и области применения. Наиболее распространенные – это контактные и бесконтактные модели. Контактные датчики устанавливаются на стенку резервуара и излучают ультразвук непосредственно в жидкость. Они проще в установке и обычно дешевле, но требуют наличия поверхности для контакта.

Бесконтактные ультразвуковые уровнемеры излучают ультразвук в воздухе и принимают отраженный сигнал. Это позволяет использовать их для измерения уровня в резервуарах с неметаллическими стенками или в условиях, когда контакт с жидкостью нежелателен (например, для пищевой промышленности).

Еще один важный параметр – это угол излучения ультразвука. Существуют датчики с узким углом излучения, предназначенные для работы с небольшими резервуарами или в условиях, когда необходимо исключить отражения от стенок резервуара. Выбор типа датчика зависит от конкретных требований задачи и условий эксплуатации. Например, в резервуарах с большим количеством пены, лучше применять датчики с более узким углом излучения, чтобы минимизировать влияние пены на точность измерения.

Проблемы с установкой и калибровкой

Несмотря на кажущуюся простоту, установка и калибровка ультразвуковых уровнемеров может потребовать определенных усилий. Например, важно правильно выбрать место установки датчика, чтобы избежать попадания ультразвука на стенки резервуара или на другие объекты, которые могут создавать отражения. Это особенно важно в резервуарах с неровными стенками или с наличием различных конструктивных элементов.

Другой распространенной проблемой является влияние температуры и давления на точность измерения. Температура и давление влияют на скорость звука, а следовательно, и на время прохождения ультразвукового сигнала. Поэтому многие ультразвуковые уровнемеры имеют встроенные компенсаторы температуры и давления, но важно убедиться, что эти компенсаторы правильно настроены.

А вот случай из практики: однажды мы устанавливали датчик на резервуар с пищевым маслом. Оказалось, что на стенке резервуара образовалась тонкая пленка масла, которая значительно искажала отраженный сигнал. Пришлось провести дополнительную очистку стенки резервуара и перекалибровать датчик. Порой, малейшие детали могут иметь решающее значение.

Применение в различных отраслях промышленности

Ультразвуковые уровнемеры находят широкое применение в различных отраслях промышленности: нефтегазовой, химической, пищевой, фармацевтической, водохозяйственной и др. Они используются для контроля уровня жидкостей в резервуарах, емкостях, бункерах, цистернах и других емкостях. Особенно актуальны они в тех случаях, когда требуется непрерывный и точный контроль уровня, а также когда невозможно использовать другие типы уровнемеров.

Например, в нефтегазовой промышленности ультразвуковые уровнемеры используются для контроля уровня нефти и газа в резервуарах хранения. В химической промышленности – для контроля уровня химических реагентов и растворов. В пищевой промышленности – для контроля уровня сырья и готовой продукции. А в водохозяйственной промышленности – для контроля уровня воды в резервуарах и водохранилищах.

ООО Янчжоу Чуньхуэй Автоматизация Приборы, как производитель и поставщик средств автоматизации, в частности ультразвуковых уровнемеров, уделяет особое внимание качеству продукции и предоставляемым услугам. Мы предлагаем широкий ассортимент датчиков для различных применений, а также услуги по установке, калибровке и обслуживанию оборудования. Наш опыт позволяет предлагать оптимальные решения для самых сложных задач.

Будущее ультразвуковых уровнемеров

Технологии ультразвуковых уровнемеров постоянно развиваются. Появляются новые модели с улучшенными характеристиками, такими как более высокая точность, более широкая рабочая температура и давление, а также более надежная защита от помех. Развиваются и методы обработки сигнала, что позволяет повысить точность измерения уровня в сложных условиях.

В частности, сейчас активно разрабатываются ультразвуковые уровнемеры, способные работать в условиях высокой влажности, высокой температуры и наличия агрессивных сред. Также разрабатываются датчики с возможностью беспроводной передачи данных, что позволяет удаленно контролировать уровень жидкости в резервуарах. Можно уверенно сказать, что ультразвуковые уровнемеры будут оставаться одним из наиболее востребованных типов уровнемеров в будущем.

Стоит отметить, что хотя технологии и развиваются, базовые принципы работы ультразвукового уровнемера остаются неизменными. Поэтому понимание этих принципов и умение применять их на практике – залог успешного внедрения и эксплуатации этих датчиков.