Ультразвуковые уровнемеры

Назначение ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые уровнемеры предназначены для непрерывного контроля уровня жидких продуктов в емкостях технологических и товарных парков, а также могут осуществлять измерение температуры, давления, объема, плотности и массы контролируемой среды. Ультразвуковые уровнемеры применяются в нефтегазовой, химической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности.

Принцип работы ультразвуковых уровнемеров

Измерение уровня продукта основано на измерении времени распространения в стальной проволоке короткого импульса упругой деформации. По всей длине проволоки намотана катушка, в которой протекает импульс тока, создавая магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего вдоль проволоки, в ней под действием магнитострикционного эффекта возникает импульс продольной деформации, который распространяется по проволоке и фиксируется пьезоэлементом, закрепленным на ней. Кроме того, возникает импульс упругой деформации, отраженный от нижнего конца ЧЭ датчика и фиксируемый пьезоэлементом датчика.

Датчики измеряют время, прошедшее с момента формирования импульса тока до момента приема сигнала от пьезоэлемента. Это позволяет вычислить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня жидкости, при известной скорости звука.

Устройство ультразвукового уровнемера

Ультразвуковой уровнемер состоит из:

• чувствительного элемента (ЧЭ);
• поплавка, скользящего вдоль продетого сквозь него ЧЭ;
• первичного преобразователя (ПП), включающего пьезоэлемент.

ЧЭ включает в себя стальную проволоку (звуковод), свободно размещенную во фторопластовой трубке, с намотанной катушкой возбуждения. В уровнемерах с жестким ЧЭ эта катушка со звуководом помещена в глухой металлический корпус из нержавеющей трубы диаметром 14 мм. На трубу надета фторопластовая трубка с антистатическими свойствами для уменьшения трения при скольжении поплавка. В уровнемерах с гибким ЧЭ катушка со звуководом помещена внутрь фторопластовой трубки с антистатическими свойствами.

ПП представляет собой электронный узел, выполняющий следующие функции

• генерацию импульсов возбуждения, а также фильтрацию, усиление и детектирование ответного сигнала;
• считывание сигнала интегрального термометра и ячейки измерения давления;
• фильтрацию, усиление и детектирование ответного сигнала;
• обмен цифровой информацией с ведущим HART-устройством;
• формирование стандартного токового сигнала от 4 до 20 мА;
• индикацию данных измерений.