Средства измерения уровня
Рис. 2.38.Весовой дозатор 1110В5
Рис. 2.37.Весовой дозатор MULTIPOND
Весовые дозаторы применяются в пищевой промышленности в случаях, где требуется очень большая точность порции, или где невозможно применить объемные дозаторы. Например, сыпучие, или продукты неоднородной фракции (куски) могут неравномерно заполнять мерный объем, что создает проблемы с измерением и определением порции. На рисунке 2.38 приведен вид весового дозатора 1110В5, предназначенного для точного автоматического дозирования длинных макарон (спагетти , букатини) по 2-5 кг.
Дозатор 1110В5состоит из приемного вибролотка, виброжелобов точной и грубой подачи, отсечных шиберов точной и грубой подачи с приводами, весовой корзины с приводом, сборной корзины. Управление всеми параметрами дозирования осуществляется программируемым контроллером. Для их отображения используется ЖК дисплей. В памяти контроллера можно сохранить до 30 программ дозирования со своими параметрами, что сводит к минимуму время простоя при переходе с одного вида продукта на другой. С помощью оптических датчиков поддерживается необходимый уровень продукта на лотках.
Одним из важнейших технологических параметров в пищевой промышленности является уровень жидких и сыпучих продуктов в различных емкостях.
Как правило, необходимо измерять уровень непрерывно, тем самым получая информацию о количестве исходного сырья или готового продукта (уровнемеры или индикаторы уровня), либо сигнализировать предельные (верхний и нижний) его значения, тем самым не допуская потерь продукта (сигнализаторы). И те и другие широко используются в качестве датчиков в автоматизированных системах технологического контроля.
По принципу действия уровнемеры и сигнализаторы уровня можно разделить на следующие группы:
Контактные методы:
механические (поплавковые, мембранные);
контактно-механические,
гидростатические;
электрические;
Бесконтактные методы:
акустические (ультразвуковые);
оптические;
радиоволновые;
радиоизотопные
Механические уровнемеры и сигнализаторы уровня отличаются простотой, высокой надежностью и низкой стоимостью. К этой группе относятся приборы, основанные на использовании механического воздействия измеряемого материала (при изменении его уровня) на чувствительный элемент. В первую очередь это поплавковые уровнемеры и сигнализаторы уровня жидкостей
Принцип действия поплавковых уровнемеров основан на использовании перемещения поплавка 1, плавающего на поверхности жидкости. Это перемещение механически 2, 3, 4 или с помощью дистанционной передачи передается к измерительной части прибора 5, 6. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 (рис.2.39) Поплавковые приборы широко используются в качестве сигнализаторов верхних пределов уровня.
К недостаткам этих устройств следует отнести определенные трудности санитарной обработки.
Рекомендуется пременять их для контроля уровня воды.
|
Рис. 2.39.Структурная схема поплавкового уровнемера.
Поплавковые датчики уровня — одни из самых недорогих и, вместе с тем, надежных устройств для измерения уровня жидкостей. Могут использоваться для контроля уровня самых разных продуктов, например сточных вод, химически агрессивных жидкостей или пищевых продуктов. Датчики уровня воды и жидких сред устойчивы к пене и пузырькам в жидкости и могут работать с вязкими жидкостями. Так, датчики уровня воды поплавковые ОВЕН ПДУ применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости.
Датчики уровня поплавковые ОВЕН ПДУ могут работать при температурах до 105 °С в воде и в химически агрессивных средах. Однако сигнализаторы уровня воды и других жидкостей поплавкового типа не подходят для измерения липких и засыхающих жидкостей, жидкостей с механическими включениями, а также в случае замерзания жидкости.
Датчики ОВЕН ПДУ имеют простую конструкцию: поплавок, передвигающийся по вертикальному штоку. Внутри поплавка находится постоянный магнит, а в штоке, представляющем собой полую трубку, находится геркон. Герконовый контакт срабатывает при приближении магнита, когда жидкость достигнет поплавка.
На рис.2.40 приведен внешний вид датчика ОВЕН ПДУ, а на рис. 2.41 приведена схема установки датчиков. Возможно два варианта крепления: горизонтальное (ПДУ-1.1) и вертикальное (ПДУ-2.1, ПДУ-3.1). Вертикальное крепление позволяет отслеживать как промежуточные, так и предельные (переполнение, недолив) уровни, горизонтальное — только промежуточные уровни. Если установка прибора сверху емкости невозможна, то его можно вмонтировать в стенку емкости. В этом случае поплавок с магнитом крепится на шарнире, а герконовый выключатель в корпусе датчика. Такие устройства срабатывают, когда жидкость достигает поплавка и предназначены для сигнализации предельного уровня.
Датчик ПДУ-3.1, имеющий шарообразный поплавок, может работать с более вязкими жидкостями.
Рис. 2.40. Внешний вид датчика ОВЕН ПДУ, предназначенного для горизонтального крепления.
Рис. 2.41. Схема крепления поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ.
Гидростатические уровнемеры основаны на принципе измерения разности давлений двух водяных столбов жидкости с помощью дифманометров. Они могут применяться для контроля как в открытых резервуарах, так и под вакуумом.
При применении дифманометров для измерения уровня обязательно устанавливается уравнительный сосуд, наполненный до определенного уровня той же жидкостью (для обеспечения постоянного столба жидкости). Каждому значению уровня в резервуаре соответствует определенный перепад давлений, что позволяет судить о положении уровня.
Принцип действия манометрических датчиков основан на измерении давления столба жидкости в зависимости от уровня жидкости:
,
где 
– уровень, м;
– давление, создаваемое столбом жидкости, Па;
– плотность, кг/м3;
– ускорение силы тяжести, м/с2.
На рис. 2.42 приведена схема измерения уровня жидкости дифманометром.
Рис. 2.42. Схема измерения уровня жидкости дифманометром.
Устройство состоит из уравнительного сосуда 2 и дифференциального манометра 3, подсоединяемых к контролируемому резервуару 1. Дифференциальный манометр используется в качестве измерительного прибора. Уравнительный сосуд обеспечивает постоянную высоту столба жидкости Н2, подаваемую в «минусовую» измерительную камеру дифмано-метра. Постоянство высоты столба обеспечивается непрерывными сливом и подачей рабочей жидкости в сосуд. К другой камере («плюсовой») подсоединяется резервуар, в котором контролируется уровень жидкости Н1. Дифманометр измеряет перепад давления ∆р, Па. Если в уравнительном сосуде используется та же жидкость, что и контролируемая, то ∆р = ρg (H1 – H2)
Достоинство уровнемеров-дифманометров в простоте конструкции и возможности использования как в качестве индикатора, так и сигнализатора уровня. Показания уровнемеров-дифманометров не зависят от колебаний давления на свободной поверхности (для открытых резервуаров).
Недостатки: громоздкость конструкции, необходимость постоянной подпитки рабочей жидкостью уравнительного бачка, зависимость показаний от плотности (температуры) жидкости.
Более современным аналогом дифманометров являются датчики гидростатического давления. Как и у дифманометров, у них имеются две измерительные камеры. Одна из камер выполнена в виде открытой мембраны, а вторая - в виде штуцера. Такие датчики всегда можно установить непосредственно у дна резервуара, поэтому отсутствует необходимость в импульсных трубках, а значит, и в необходимости компенсации высоты импульсной трубки.
Наиболее распространенные измерительные схемы с использованием гидростатического датчика давления представлены на рис.2.43.
Рис. 2.43. Измерение уровня в резервуарах при помощи датчика гидростатического давления: а – для открытых резервуаров; б – для закрытых резервуаров без уравнительного сосуда; в – для закрытых резервуаров с уравнительным сосудом