Мікропроцесорна система вимірювання рівня рідини (стр. 1 из 3)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Вінницький національний технічний університет

Інститут автоматики, електроніки та комп’ютерних систем управління

Кафедра МПА

МІКРОПРОЦЕСОРНА СИСТЕМА ВИМІРЮВАННЯ РІВНЯ РІДИНИ

Вінниця – 2007

ЗМІСТ

Вступ

1. Аналіз методів та засобів вимірювання рівня рідини

1.1 Поплавкові та буйкові рівнеміри

1.2 Ємнісні рівнеміри

Висновки

Список використаних літературних джерел

ВСТУП

Вимірювання фізичних величин – основа наукових експериментів, комплексних випробувань і вимірювань в усіх сферах людської діяльності. Метою будь-якого вимірювання є формулювання висновку про стан фрагменту дійсності, що спостерігається, тобто формування деякого об’єктивного образу цієї дійсності на основі вимірювальної інформації, одержаної в результаті експерименту.

В останні десятиліття все більшого поширення набувають цифрові засоби вимірювальної техніки (ЗВТ), що поступово витісняють з вжитку аналогові вимірювальні прилади. Цифровими називаються такі вимірювальні прилади, в яких вимірювальна величина автоматично в результаті квантування, дискретизації, цифрового кодування і відповідних обчислень постає у вигляді коду, що виражає значення цієї величини.

Поширення цифрових ЗВТ зумовлено рядом переваг цих засобів, порівняно з аналоговими вимірювальними приладами. До цих переваг відносяться: висока точність вимірювання; надійність; дуже висока швидкодія суттєве зменшення похибки вимірювання, за рахунок відсутності суб’єктивної похибки, автоматичної калібровки, зменшення випадкової похибки внаслідок усереднення результатів вимірювання тощо. Окрім того вихідним сигналом цифрових ЗВТ є кодовий сигнал, зручний для цифрової обробки, а також запам’ятовування та передачі на персональний ЕОМ для подальшої обробки інформації. Таким чином без використання цифрових засобів вимірювання було б неможливо створити складні інформаційно-вимірювальні системи та автоматизувати виробничі процеси; здійснити повну автоматизацію складних процедур прямих, непрямих, сукупних і сумісних вимірювань тощо. І хоча цифрові ЗВТ також мають певні недоліки - порівняно високу вартість і складність досягнення високих показників одночасно для всіх характеристик, наприклад, при високій швидкодії втрачаємо в точності і навпаки, - але все ж таки їх значення важко переоцінити.

1 АНАЛІЗ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ РІВНЯ РІДИНИ

Безупинні технологічні процеси в різноманітних галузях промисловості часто потребують постійного автоматичного контролю кількості накопиченого матеріалу, сировини, рідин і газів. Контроль рівня часто має також важливе значення і для безаварійної роботи устаткування. Наприклад, на водневих станціях зниження рівня підживлення електролізерів може послужити причиною серйозної аварії; на теплових електростанціях зниження і підвищення заданих рівнів води в барабані казана призводить до руйнації лопаток турбін, перегорянню кип'ятильних труб.

За принципом вимірювання рівноміри діляться на такі основні групи: поплавкові і буйкові, мембранні, диференціальні манометри, ємнісні, радіолокаційні.

По своїй конструкції рівноміри можуть мати шкальні і безшкальні датчики, що працюють із самописними і регулюючими повторними приладами. За допомогою таких приладів здійснюється автоматичний контроль і регулювання рівня рідин і сипучих матеріалів, а також звукова і світлова сигналізації підвищення або зниження рівня контрольованого середовища.

Прилади вимірювання рівня в залежності від категорії вибухозахищеності можуть бути використані тільки відповідно до їх паспортних даних й інструкцій заводів-виготовлювачів.

У вибухобезпечних виробництвах повинні використовуватися для вимірювання і сигналізації рівнів легкозаймистих і горючих рідин і середовищ пневматичні і ємнісні вибухозахищенні прилади.

Відповідно до чинних правил ПВВРЕ (правила виготовлення вибухозахищеного електроустаткування), вибухозахищені прилади всіх типів (рівня, тиску, витрат, температури, газового аналізу і т.д.) мають індекс ВЗГ (вибухозахищені, герметичні).

Індекс, що має вид дробу, відливають на кришці датчика приладу: ВЗГ/метан, ВЗГ/сірчаний ефір, ВЗГ/водень.

Чисельник дробу показує вибухозахищене виконання датчика, а знаменник - робоче середовище, у якому допускається експлуатація приладу.

1.1 ПОПЛАВКОВІ ТА БУЙКОВІ РІВНЕМІРИ

Поплавкові і буйкові прилади відносять до найбільш простих приладів вимірювання рівня. Принцип дії поплавкових приладів заснований на використанні виштовхувальної сили, яка діє на занурене в рідину тіло.

Рисунок 1.1. Поплавкові пристрої вимірювання рівня: а) – тросовий , б) – ричажний з поплавковою камерою

Найбільш простим типом поплавкових приладів є прилади тросового типу (Рисунок 1.1, а). Поплавець 4 через гнучкий трос 2 пов'язаний з обертовим шківом 1. Для зрівноважування всієї системи на кінці троса закріплена противага 5. Зі зміною рівня контрольованої рідини відбувається переміщення поплавця і троса. Для сигналізації мінімального і максимального рівнів на тросі встановлюють два обмежувачі рівня З, що при досягненні заданого рівня перекидають коромисло 7, що призводить до переключення сигнальних електричних контактів 6. Переміщенням обмежувачів рівня можна змінювати діапазон сигналізації поплавкового приладу.

На рисунку 1.1, б показаний поплавковий прилад з одним важелем 2, що з'єднує поплавець 1 із контрольним устроєм 3.

Прилади тросового типу не можна застосовувати в резервуарах, що знаходяться під надлишковим тиском, при низьких температурах і у вибухо і пожежонебезпечних рідинах.

Принцип дії буйкового приладу показаний на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2. Буйковий прилад вимірювання рівня

Сталевий циліндричний буй 8 підвішений на кінці важеля 7, що пов'язаний із пружньою трубкою 6. Під дією буя до пружньої трубки додається момент , що деформує, при цьому маса буя вибирається так, щоб він не випливав при повному його зануренні в рідину. З підвищенням рівня рідини збільшується глибина занурення буя і за рахунок збільшення виштовхувальної сили, зменшується його маса, що викликає пропорційне зменшення кута закручування пружньої трубки 6 і сталевого стержня 5, закріпленого всередині трубки. На протилежному кінці стержня 5 установлена заслінка 4 пневмопристрою що відхиляється щодо сопла 3 на той же кут.

Пневмопристрій 2 посилює мале кутове переміщення заслінки в пропорційну зміну тиску стиснутого повітря, контрольованого спеціальним манометром 1, шкала якого переградуйована в рівень.

Покажчик рівня УДУ-5 призначений для контролю рівня рідини у закритих і відкритих ємностях висотою до 12 м. Покажчик має датчик, повторний і сигналізуючий пристрій.

Рисунок 1.3. Покажчик рівня УДУ-5: а) – схема приладу, б) – загальний вигляд приладу з дистанційною приставкою

На рисунку 1.3, а подана схема покажчика рівня УДУ 5. Металевий поплавець 9 знаходиться на поверхні контрольованої рідини. При зміні рівня рідини поплівець переміщається по направляючим 7, що жорстко закріплені на днищі робочої ємності. Натяжним пристроєм 6 забезпечується необхідний натяг направляючих. Поплавець сполучений із сталевою перфорованою стрічкою 8, що через направляючі ролики 4, 5 змотується з барабана 1 відлікового механізму 3 або намотується на барабан. Зубцюватий шків 2 забезпечує надійне зчеплення перфорованої стрічки.

Відліковий механізм 1 приладу УДУ-5 із дистанційною приставкою (рисунок 1.3, б) являє собою десятковий лічильник із трьома цифровими барабанами й одним диском, ціна поділки якого дорівнює 1 мм. Повна ємність лічильника дорівнює 99 999 мм, проте через конструктивні особливості прилад може використовуватися для вимірювання рівнів тільки до 12 000 мм.

До спеціального фланця відлікового механізму і кріпиться потенціометрична приставка 2 для дистанційної передачі показів і сигналізації граничних значень рівнів. Приставка являє собою пристрій, що перетворює кут повороту барабана в електричний сигнал.

При зміні положення поплавця рівноміра переміщаються щітки дистанційної приставки, що змінюють значення опору. Опір, змінюваний у залежності від рівня контрольованої рідини, вимірюється електронним мостом. Приставка має щітки «метрів» і «сантиметрів».

Комплектно з приладом УДУ-5 випускається пульт контролю і сигналізації ПКС, що має дві модифікації: для щитового і настільного монтажу. На панелі пульта встановлений електронний автоматичний міст типу ЗМВ, шкала якого переградуйована в метри і сантиметри. Там же розміщені сигнальні лампи граничних рівнів, перемикачі діапазонів «метри» і «сантиметри», тумблери і ключі керування світлової і звукової сигналізацій.

У залежності від модифікації пульт ПКС може контролювати 10-20 резервуарів, що мають покажчики рівня типу УДУ-5.

Рисунок 1.4.: а) - індикатор рівня типу ДИУ, б) - датчик рівня типу ДИУ

Дистанційний індикатор рівня типу ДИУ (рисунок 1.4,а) використовується для автоматичного контролю і регулювання рівня рідини в посудинах, що працюють під тиском до 32 МПа (320 кгс/см2). У залежності від модифікації індикатор типу ДИУ застосовується для вимірювання рівня в межах 0-1600 мм. Прилад має вибухозахисне виконання і складається з індикатора рівня буйкового типу, електричного датчика з диференційно-трансформаторною схемою і повторним електронним приладом.