Уровнемеры

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРОИЖЕНЕРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени  В.П. Горячкина

 

 

Кафедра:

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по автоматизации:

«Автоматизация  измерения уровня»

 

 

 

 

Выполнил: студент 41 группы

Факультета ПриМА

Иванов П.П.

Проверил:

.

 

 

Москва 2012 

Содержание.

Аннотация                                                                                                                 3

Введение                                                                                                                    4

1. Обзорная часть                                                                                                      5

2.Конструктивная часть                                                                                            9

3.Технологическая часть                                                                                         14

Заключение                                                                                                                18

Список литературы                                                                                                    19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация.

Данная курсовая работа выполнена в соответствии с курсом «Автоматизации» и содержит все обязательные для  выполнения в течение семестра практические задания.

В первом разделе данной работы изучается методы измерения  уровнемерами; во втором-третьем разделах рассказывается о выбранном приборе, о методах поверки, конструкции уровнемера.

Работа выполнена на 19 листах формата А4 (210х297 мм), содержит таблицы и рисунки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

    Управление любым технологическим процессом или объектом в форме ручного или автоматического воздействия возможно лишь при наличии измерительной информации об отдельных параметрах, характеризующих процесс или состояние объекта. Параметры эти весьма своеобразны. К ним относятся электрические (сила тока, напряжение, сопротивление, мощность и другие), механические (сила, момент силы, скорость) и технологические (температура, давление, расход, уровень и другие) параметры, а также параметры характеризующие свойства и состав веществ (плотность, вязкость, электрическая проводимость, оптические характеристики, количество вещества и т.д.). Измерения параметров осуществляется с помощью самых разнообразных технических средств, обладающих нормированными метрологическими свойствами. Технологические измерения и измерительные приборы используются при управлении (ручном или автоматическом) многими технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства.

    Средства измерений играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических параметров и процессов (АСР) и особо автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), которые требуют представления большого количества необходимой измерительной информации в форме, удобной для сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев для дистанционной передачие в выше ниже стоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.

    В основе измерений параметров и физических величин лежат различные физические явления и закономерности. Измерительные схемы с использованием современных достижений микроэлектронной техники: микропроцессорных схем, твердых или полупроводниковых электрохимических элементов и другие.

 

 

 

 

 

 

   

 

 

1. Обзорная часть.

    Уровнемеры - приборы для измерения или контроля уровня жидкостей и сыпучих материалов в резервуарах, хранилищах, технол. аппаратах хим. произ-в и т. п. Приборы для определения кол-ва жидкости или сыпучего материала с целью их учета и сигнализации о переполнении бункеров, расходных баков и др. сосудов наз. У. широкого диапазона измерений. Последний определяется в данном случае ге-OM. размерами сосудов. Эти приборы снабжены шкалами с делениями, к-рые находятся по одну сторону от нулевой отметки (расположена в начале отсчета); шкалы градуируются в см, дм и м. При необходимости поддержания уровня на заданной высоте приборы показывают величину его отклонения от нормального положения и наз. У. узкого диапазона измерений (100-150 мм). Шкалы данных приборов имеют деления по обе стороны от нулевой отметки (находится посередине) и градуируются в мм и см.

Уровнемеры  для жидкостей

По принципу действия эти  У. разделяются на визуальные, поплавковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые, радиоизотопные.

Визуальные  уровнемеры (рис. 1) - простейшие измерители уровня жидкости. К технол. аппарату 1 через запорные вентили 2 подсоединено ука-зат. стекло (трубка 3). Аппарат и трубка представляют собой сообщающиеся сосуды, поэтому уровень Hжидкости в трубке всегда равен ее уровню в аппарате и отсчитывается по шкале.

Поплавковые уровнемеры. Чувствит. элемент - поплавок, находящийся на пов-сти жидкости (рис. 2, а). Поплавок 1 уравновешивается грузом 3, к-рый связан с поплавком гибким тросом 2. Уровень жидкости определяется положением груза отно сительно шкалы 4. Пределы измерений устанавливают в соответствии с принятыми значениями верх. (ВУ) и ниж. (НУ) уровней.

 

 

Значительно надежнее тонущие  поплавки - массивные буйки (рис. 2, б). При изменении уровня жидкости по закону Архимеда изменяется действующая на конец рычага 2 выталкивающая сила (вес буйка 1). Соотв. изменяющийся момент сил, действующих на рычаг 2, от буйка передается через вал 5, закрепленный в донышке 7, на трубку 6 и уравновешивается моментом ее скручивания. Изменение угла скручивания трубки пропорционально величине уровня.

Гидростатические  уровнемеры. Их действие основано на уравновешивании давления столба жидкости pв аппарате (хранилище) давлением столба жидкости, заполняющей измерит, прибор, или пружинным механизмом ( р = Hr, где r = const - плотн. жидкости). При достаточно больших значениях уровня Я и в отсутствие избыточного давления над жидкостью в качестве У. можно применять манометр с трубчатой пружиной (см. Манометры), устанавливаемый на отметке т. наз. нулевого уровня (рис. 3).

Рис. 2. Поплавковые  уровнемеры: а - с плавающим поплавком; б - с тонущим поплавком.

 

Рис. 4. Дифманометрические уровнемеры: измерение уровня в открытом резервуаре (а)и аппарате, работающем под давлением ( б).

Дифманометрические  уровнемеры позволяют измерять уровень в открытых (атм. давление) или закрытых (давление либо разрежение) резервуарах (рис. 4). Относительно постоянный уровень жидкости в одном из колен измерит, прибора (дифманометра), а следовательно, и в контролируемом аппарате обеспечивается уравнит. сосудом (наполнен до определенного уровня той же жидкостью, что и в аппарате). Высота столба жидкости в др. колене дифманомет-ра изменяется с изменением уровня в аппарате. Каждому значению уровня в нем отвечает нек-рый перепад давления, обусловленный расстоянием по высоте между аппаратом и прибором. Если аппарат работает при атм. давлении, уравнит. сосуд размещают на отметке нулевого уровня (рис. 4, а), если под давлением - на высоте макс. уровня (рис. 4, б).

Пьезометрические  уровнемеры (рис. 5) основаны на принципе гидравлич. затвора (обычно водяного). Для измерения уровня используют воздух или инертный газ, к-рый под давлением рпродувают через слой жидкости ( р _х- давление над ней). Кол-во воздуха ограничивают диафрагмой 1 или регулирующими вентилями 2 так, чтобы скорость движения его в трубопроводе была минимальна (с целью уменьшения потерь на трение). Для контроля расхода воздуха устанавливают спец. стаканчики 3 или ротаметры. Уровень жидкости x)/p ж,> где р ж- плотн. замыкающей жидкости в дифманометре. Перепад давления ( р-р х )определяется по высоте столба жидкости hв манометре. В случае измерения уровня агрессивных жидкостей необходимо подводить воздух в обе линии, подсоединяемые к дифманометру. Пьезометрич. приборы широко применяются для измерения уровня жидкости в подземных резервуарах.

Электрические уровнемеры (рис. 6). В них измеряемые значения уровня жидкости преобразуются в соответствующие электрич. сигналы. Наиб. распространены емкостные и омические приборы.

Рис. 6. Электрические  уровнемеры: а - емкостный; б - омический.

Рис. 7. Ультразвуковой уровнемер: 1, 2 - генераторы, соотв., управляющий  и импульсов; 3 - пьезоэлектрич. излучатель; 4 - усилитель импульсов; 5 - измеритель времени; 6 - вторичный прибор.

Емкостные уровнемеры (рис. 6, а). Вместе со стенками сосуда 1 электрод 2 образует чувствит. элемент -цилиндрич. конденсатор, электрич. емкость к-рого изменяется пропорционально уровню жидкости. Емкость измеряется электронным блоком 3, сигнал из к-рого поступает в блок 4, представляющий собой релейный элемент (в схемах сигнализации достижения определенного уровня) или указывающий прибор (в схемах измеренного уровня).

Омические (кондуктометрические) уровнемеры (рис. 6, б)основаны на измерении сопротивления при замыкании электрич. цепи, образованной электромагн. реле 1, электродом 2 и контролируемой средой (уровень У) электропроводностью от 2

 

 

 

 

2.Конструктивная  часть.

Уровнемер поплавковый РУПТ-АМ.

Назначение, принцип действия: 

Уровнемеры поплавковые  РУПТ-АМ, взрывозащищенные, предназначены:  
  -для непрерывного преобразования значения уровня и уровня раздела жидких сред в стандартный токовый выходной сигнал 0-5; 0-20; 4-20 мА  
  -определения температуры жидких сред (определение температуры осуществляется с ненормированной точностью);  
  -определения объема контролируемой среды в резервуаре с ненормированной точностью;  
  -цифровой индикации одного из параметров (уровня в мм, уровня раздела сред в мм, температуры в °С, объема в единицах, указанных в градуировочной таблице) или всех перечисленных параметров по очереди;  
  -визуальной и релейной (типа сухой контакт) сигнализации назначенных пользователем 4-х аварийных уровней среды;  
  -передачи информации об измеряемых параметрах по каналу связи на верхний уровень обработки.

    Уровнемер состоит из преобразователя первичного (ПП) и преобразователя передающего (ППР).

    Первичный преобразователь имеет вид взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь", уровень взрывозащиты "взрывобезопасный", маркировку взрывозащиты "1ExibllBT5 в комплекте РУПТ-АМ" или "1ExibllCT5 в комплекте РУПТ-АМ", соответствует требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10 и предназначен для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно главе 7.3 ПУЭ и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных условиях.

    Передающий преобразователь имеет выходные искробезопасные электрические цепи уровня "ib", маркировку по взрывозащите "[Exib]IIC в комплекте РУПТ-АМ", соответствует требованиям ГОСТ Р 51330.10 и предназначен для установки вне взрывоопасных зон помещений и наружных установок.

 

 

 

    Уровнемеры успешно применяются на объектах, взамен пневматических уровнемеров буйковых типа УБ-П, РУП, ПИУП, УПП и др., а также буйковых уровнемеров Сапфир-22 ДУ, при этом имея существенные преимущества:  
— высокая точность и стабильность показаний ±0,15;  
— независимость показаний от температурных изменений среды и окружающего воздуха;  
— простота настройки при первичной установке и в эксплуатации;  
— отсутствие пневматических линий и электропневмопреобразователей 

 Основные технические характеристики 

 Верхние пределы измерений  уровня (диапазоны измерений уровня), м.:  
    — ПП с жестким чувствительным элементом (ж) —1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 
    — ПП с гибким чувствительным элементом (г) — 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0; 16,0 
  Предел допускаемой основной приведенной погрешности при преобразовании уровня (или уровня раздела) среды в стандартный токовый выходной сигнал %, не более — ±0,15 
  Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерений уровня по цифровому выходу, мм, не более: 
    — ПП с верхним пределом измерения до 3 м ±2 (±1*) 
    — ПП с верхним пределом измерения более 3 м ±2 
 
* - по требованию Заказчика 
 
    Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерений уровня раздела сред по цифровому выходу не более ± 2 мм 
 
    Вариация выходного сигнала не превышает абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности. 
 
  Межповерочный интервал 2 года; 
  Погрешность срабатывания сигнализации, не более ±2 мм; 
  Дифференциал срабатывания сигнализации, не менее 5 мм; 
  Диапазоны токовых выходных сигналов,: 0-5; 4-20; 0-20 мА; 
  Температура контролируемой среды, °С, от минус 40 до плюс 80 или от минус 40 до плюс 120 (в зависимости от исполнения ПП); 
  Плотность контролируемой среды, не менее 0,5 г/см³; 
  Разность плотностей верхней и нижней фаз при контроле уровня раздела сред не менее, 0,1 г/см³; 
  Избыточное давление контролируемой среды не более, Мпа;  
    — для ПП с жестким чувствительным элементом 1,6 (4,0*); 
    — для ПП с гибким чувствительным элементом 0,2; 
 
* - по требованию Заказчика 

    По устойчивости к климатическим воздействиям уровнемер имеет исполнение УХЛ по ГОСТ 15150:  
    — первичный преобразователь — категория размещения 1.1 при температуре от минус 50 °С до плюс 50 ° С; 
    — передающий преобразователь — категория размещения 4.2 при температуре от плюс 5 °С до плюс 40 ° С. 
 
    По защищенности от воздействия окружающей среды уровнемер имеет пылеводозащищенное исполнение IP54 (по отдельному заказу IP65 для ПП) по ГОСТ 14254. 
 
   Параметры питания:  
    — напряжение питания переменного тока (187-242)В 
    — частота переменного тока, (50±1) Гц 
    — напряжение питания постоянного тока (12±1,5 и 24±2,0)В 
  Мощность, потребляемая уровнемером, не более 15В-А  
  Масса, кг, не более:  
    — ПП — 20 
    — ППР — 1,5

 Конструкция и принцип работы

    Первичный преобразователь (ПП) уровнемера имеет два исполнения(рис.1,2):  
— с одним поплавком - для измерения уровня одной среды или уровня раздела двух сред;  
— с двумя поплавками - для одновременного измерения уровня и уровня раздела.