n instalaii este deseori necesar s se cunoasc nivelul lichidelor din canale sau rezervoare de stocaj, fie c suprafaa lichidului se afl n contact cu presiunea atmosferic, fie c este sub presiune. Echipamentele folosite, n funcie de natura instalaiei i precizia msuratorii, sunt limnimetrele i traductorii de nivel.Traductoarele, cunoscute frecvent sub numele de elemente de masura, sunt destinate pentru masurarea marimilor conduse si a unor marimi semnificative pe baza carora se pune n evidenta echilibrul proceselor. Prin intermediul lor, vom obtine informatiile necesare conducerii automate a proceselor n circuit nchis, fiind montate de regula pe bucla de reactie.Traductorul cu element elastic

Se bazeaz pe msurarea semnalului electric n funcie de deformaia pe care presiunea o produce asupra enei membrane elastice de metal, cauciuc etc. Membrana se monteaz uneori ntr-un clopot etan, fr a se mai perfora rezervorul. n ambele cazuri, deformaia este precizat cu ajutorul unui echipament electric gradat direct n nalimea coloan de lichid h reprezentnd cota nivelului cutat deasupra traductorului.

3.9. Traductoare de nivel

Masurarea nivelului n tehnica este o problema deosebit de importanta pentru o serie de procese tehnologice precum si pentru evaluarea stocurilor existente, realizndu-se pentru granule, pulberi, suspensii, lichide, etc.

Metodele de masurare ale nivelului pot fi continue nd se urmareste n permanenta masurarea nivelului prin intermediul lungimii coloanei de substanta si discontinue cnd se urmareste masurarea nivelului ntre anumite limite, de obicei minime si maxme.

Metodele de masurare ale nivelului pot fi directe, caz n care se masoara lungimea (naltimea) efectiva a coloanei de substanta si indirecte daca nivelul se determina cu ajutorul unor marimi intermediaare (presiune, masa, parametri ai circuitelor electrice, atenuarea unei radiatii, etc.).

Din cele prezentate rezulta ca pentru masurarea nivelului se pot utiliza metode care au la baza masurarea altor marimi, n continuare ncercnd sa prezentam doar metodele bazate pe proprietatile electrice de material. Vom aminti ca cele mai simple nivelmetre utilizate sunt cele cu sticle cilindrice sau prismatice ce se monteaza pe conducta n paralel cu rezervorul (recipientul) al carui nivel l masuram , sau nivelmetrele cu plutitor magnetic.

3.9.1. Nivelmetre bazate pe proprietatile electrice de material

Lund n considerare faptul ca materialele al caror nivel se masoara potsa fie dielectrice sau conductoare, rezulta ca metodele de masurare a nivelului difera.

Pentru materialele dielectrice se folosesc n mod uzual traductoare capacitive, prezentate n schema principiala din figura 3.57. In vasul metalic - 1, n care se gaseste lichidul 2 se plaseaza un electrod metalic - 3 care n

unele cazuri este izolat cu teflon - 4.

Daca vom nota cu h naltimea vasului si cu y naltimea lichidului, ntre electrodul central si vas vom avea capacitatea totala data de:

unde C0 reprezinta capacitatea totala a ansamblului, fara lichid.

Aceasta metoda poate fi aplicata n cazul lichidelor sau pulberilor dielectrice daca r > 2 [62], variatia de capacitate fiind de 10 - 100 pF. Sursa principala de erori n cazul prezentat , o constituie modificarea permitivitatii dielectrice cu temperatura, deficienta ce poate fi nlaturata prin utilizarea de metode de compensare adecvate.

Pentru cazul materialelor conductoare , cu o conductibilitate > 10-2 S/m, se pot folosi nivelmetre rezistive, principiul functional al acestora fiind prezentat n figura 3.58. Astfel, n vasul - 1 ce contine lichidul - 2, se plaseaza rezistorul R .

Lichidul conductor va sunta o portiune a rezistorului R astfel ca rezistenta totala din circuit va fi:

r(y) reprezentnd rezistenta ehivalenta a lichidului.

Principalul dezavantaj al acestor dispozitive deriva din faptul ca temperatura si natura lichidului influenteaza conductibiliatea , fenomen ce poate fi ameliorat utiliznd un rezistor cu banda elastica, realiznd un nivelmetru dupa schema de principiu din figura 3.59. Rezistenta bobinata - 1 se introduce ntr-o banda elastica buna conductoare 2 ce se va deforma sub actiunea presiunii lichidului 3.

Metodele descrise pot masura nivele pna la 1-2m, cu precizii relativ bune.

Industrial se utilizeaza teleindicatorul de nivel cu traductor rezistiv tip TNTR - 2, produse de IAMC Otopeni, care este un dispozitiv ce permite transmiterea la distanta a nivelului lichidelor corosive si necorosive, neinflamabile, bune conducatoare de electricitate, depozitate n rezervoare. Ansamblul dispozitivului este prezentat n figura 3.60., unde: 1- scripete; 2 - detaliu de fixare; 3 - cablu de sustinere; 4 - rezistente; 5 - lant de rezistente (traductor rezistiv); 6 - greutate; 7 - tija pamntare; 8 - teleindicator.

Domeniul de masurare al dispozitivului este de 1,5 - 10 m, n trepte normali-zate de 0,5 m, iar numarul de nivele intermediare total, indiferent de lungimea traductorului este de 40, scala fiind gradata n 4o de diviziuni de la 0% la 100%.

Cnd nivelul de lichid este sub minim, rezistenta dintre lantul traductor si elementul de referinta este infinita. Astfel, n circuitul traductorului intervine doar rezistenta ce realizeaza pasul de zero, circuitul de masurare avnd un curent de 2 mA ce se regleaza cu un potentiometru de pe aparat.

Scala aparatului este etalonata astfel ca la indicatia 0% sa corespunda 2 mA, iar la 100% sa corespunda 10 mA. Distanta dintre traductor si aparatul indicator nu poate depasi 10 m, deoarece n circuitul traductorului , curentul alternativ foarte mic (16 mA) este influentat de perturbatiile externe. Pentru a nu influenta masuratorile, conductorul de legatura traductor - aparat trebuie sa aiba o rezistenta electrica sub 30 ohmi.

In serie cu teleindicatorul se poate monta un aparat auxiliar (mA) daca e necesara o teleindicare mai mare de 10 m. Deoarece n circuitul de indicare se lucreaza cu curent continuu, influenta perturbatiilor fiind mai mica, distanta de teleindicare este impusa de rezistenta maxima a liniei de transmisie ce nu trebuie sa depaseasca 500 ohmi.

3.9.2. Nivelmetre bazate pe fota arhimedica

Functionarea acestor traductoare fiind bazata pe forta arhimedica, pot fi utilizate numai pentru lichide si se construiesc n variantele cu plutitor si cu imersor.

Nivelmetrele cu plutitor realizate dupa schema principiala din figura 3.65. se compune din plutitorul - 1, care se afla n permanenta la suprafata lichidului, tamburul - 2 si greutatea suspendata - 3 prin firul - 4. Se poate observa ca tamburul antreneaza un sistem indicator.

Acest tip de traductor poate fi utilizat si la masurarea nivelului unor pulberi sau granule, urmarindu-se tensiunea din firul de suspendare si prin dispozitive speciale, mentinnd constanta aceasta tensiune.

Nivelmetrele ce functioneaza strict pe baza fortei arhimedice sunt cele cu imersor, reprezentate schematic n figura 3.66., imersorul fiind partial introdus n lichid si suspendat cu ajutorul unui resort de constanta elestica k.

Notnd: G - greutatea imersorului, Fa - forta arhimedica si Fe - forta elastica a resortului, la echilibru se poate scrie:

Prin explicitare se obtine succesiv:

unde: y - deformarea resortului fata de pozitia de echilibru, m - masa imersorului,

g - acceleratia gravitationala, y - nivelul de lichid, h naltimea recipientului,

l, -densitatea lichidului, respectiv a imersorului.

Din cele prezentate anterior rezulta ca se pot adapta foarte usor un traductor asociat de tipul balanta de forte, metoda fiind aplicabila daca se cunoaste densitatea lichidului, principalele erori fiind date de dependenta de temperatura a densitatii, aceste erori putnd fi compensate.

3.9.3. Nivelmetre cu radiatii

Metodele de masurare a nivelului cu ajutorul radiatiilor sunt foarte avantajoase pe motivul ca nu exista un contact ntre material si dispozitivul de masurare. Aceste metode se pot folosi la masurarea nivelului n n buncarele de alimentare din metalurgie, n conditii speciale ca: recipiente sub presiune la temperaturi ridicate, medii deosebit de corosive sau toxice, medii inflamabile, etc.

In functie de natura radiatiilor, nivelmetrele pot fi cu ultrasunete, cu microunde si cu radiatii nucleare.

Nivelmetrele cu ultrasunete sunt asemanatoare cu traductoarele cu radiatii prezentate anterior, putnd fi realizate n variantele cu unda continua (daca traductorul cu ultrasunete funtioneaza continuu) si n impuls. Ambele variante pot folosi metoda prin transmisie, cnd n mod obligatoriu se folosesc doua traductoare, sau metoda prin reflexie, caz n care acelasi traductor Indeplineste att rolul de emitator t si de receptor.

In practica, deoarece determinarea nivelului se face cu ajutorul vitezei de propagare a ultrasunetelor ce depinde de temperatura, e necesar sa se prevada circuite de corectie a acesteia n functie de temperatura cu ajutorul unor convertoare tensiune - frecventa.

Domeniul de masurare al acestor traductoare este ntre 10 - 30 m, la frecvente de lucru ntre 20 - 40 mHz, cu erori de masurare sub 1%.

Nivelmetrele cu microunde functioneaza pe principiul reflexiei microundelor de catre materialele conductoare si atenuarii acestora de catre materialele dielectrice.

In cazul materialelor conductoare, figura 3.63., emitatorul de microunde E va transmite cu ajutorul antenei de emisie AE un fascicul de microunde spre lichidul conductor din recipient. Prin reflexie, acesta este captat de antena de receptie AR si transmis receptorului R, timpul de tranzit al impulsului fiind o masura a distantei pna la suprafata de separare. Tinnd cont ca viteza de propagare este foarte mare (viteza luminii), intervalul de timp masurat este mic, ceea ce face ca erorile de masura sa nu poata fi reduse sub 1 - 2%.

Nivelmetre cu radiatii nucleare. Functional, se bayeaya pe principiul de atenuare a radiatiilor nucleare de catre pulberi sau lichide, utiliynd de obicei ca substante radioactive pe cele generatoare de radiatii ca: 60Co, cu perioada de njumatatire de 5,3 ani si 137Ca, cu perioada de njumatatire de 33 ani.

Ca si traductoarele cu ultrasunete, traductoarele cu radiatii nucleare pot fi realizate si n variante de urmarire automata a nivelului, una din schemele principiale putndu-se realiza dupa figura 3.64.

Pe recipientul cu lichid se plaseaza traductorul emitator E si traductorul receptor R, primul fiind comandat de oscilatorul O si transmitnd un fascicul de ultrasunete prin lichid (cu atenuare mica) sau prin aer ( cu atenuare mare).

Semnalul receptionat de R este amplificat prin A si se aplica detectorului de prag DP. Cu ajutorul unui amplificator de putere AP si servomotorului SM se da comanda de deplasare simultana a celor doua traductoare n asa fel nct acestea sa ramna n zona de separare aer - lichid.

Cu precizarea ca metoda este avantajoasa n cazul unor recipiente cu acces numai din exterior, dificultatile constructive fiind legate de realizarea partii mecanice, trebuie retinut ca ultrasunetele se pot folosi numai n cazul lichidelor, iar radiatiile nucleare se pot utiliza pentru orice fel de substante, n acest caz receptorul fiind un contor de radiatii , emitatorul fiind sursa radioactiva.

Din multitudinea traductoarelor de nivel existente, n ncheierea acestui pragraf indicam doar doua : traductorul submersibil si traductorul cu radar.

Traductorul de nivel submersibil tip MPU executat de firma RITTMEYER pentru apa din rezervoare, lacuri , ruri, reprezinta o serie de traductoare alimentate din bucla de semnal unificat 4 - 20 mA. Nivelul este determinat pe baza presiunii masurate cu un senzor realizat dintr-un cristal de siliciu care asigura o liniaritate si stabilitate n timp foarte bune.

Aceasta serie de traductoare este proiectata special pentru masurarea nivelului n lacuri, bazine, puturi, fiind destinata hidroenergeticii, instalatiilor de tratare a apei reziduale, etc., cu domeniul de masura de pna la 20 m coloana apa, existnd modele asemanatoare pna la 200 m cu o precizie de masura de pna la 0,015%.

Tructorul de nivel tip RADAR , varianta ECLIPSE, cu ghid de unda (GWR), ali-mentat din bucla este produs de firma MAGNETROL.

Spre deosebire de traductoarele de nivel cu radar conventionale, care transmit semnalul electromagnetic n aer liber, traductorul ELIPSE utilizeaza pentru semnal un ghid de unda introdus n fluidul de masurat, reducndu-se n acest fel fenomenul de absorbtie, respectiv distorsiunile determinate de natura fluidului si conditiile tehnologice (spuma, turbulenta, vapori, densitate, etc.)

Cracteristicile tehnice principale sunt: gama de masura 610 .6100 mm (cu sonda rigida) sau 1.15 m (cu sonda flexibila), precizia 0,1%, respectiv 0,5% din lungimea sondei, rezolutia 2,5 mm, presiunea de lucru maxim 345 bari, temperatura de operare maxim 2000C.

Se utilizeaza pentru masurarea nivelului lichidelor omogene sau neomogene cu o vscozitate pna la 1500 cp.

Limnimetre

Denumirea provine de la cuvintele greceti limnos-lac i metron-msurare i a fost folosit pentri indicarea variaiei nivelurilor.

Mira este cel mai simplu aparat, gradat n centimetri, care aezat n interiorul canalelor sau rezervoarelor permite o citire direct.Limnimetrul cu flotor

Este alcatuit dintr-un plutitor (flotor) care urmrete nivelul lichidului n rezervorul n care se gsete. Citirile se fac din exterior cu ajutorul unui indicator la care se trasmite poziia flotorului prinr-un sistem cu scripei. Aparatul poate fi folosit i pentru urmrirea nivelului n canale sau n albii naturale, cnd se protejeaz n puuri special construite care comunic cu curentul al crui nivel se cere. Pentru amortizarea micilor oscilaii de nicel, se recomand un raport al diametrelor D/d > 10, n care D este diametrul puului i d diametrul conductei de legtur.

Limnimetrele cu flotor sunt nsoite adeseori de aparate nregistratoare.Limnierul pneumaticEste un aparat uor de realizat i se bazeaz pe echilibrarea coloanei de lichid h cu ajutorul presiunii aerului introdus printr-o conduct prevzut cu un difuzor dispus sub nivelul lichidului. Un manometru montat pe conduct indic presiunea coloanei de lichid (debitul de aer este mic i deci pierderile de sarcin ntre manometru i difuzor sunt neglijabile).

Tubul de nivel

Se bazeaz pe principiul vaselor comunicante i poate msura nivelul n rezervoare cu nivel liber sau sub presiune. Dac tubul are diametrul mic, trebuie s se in seama de efectul capilaritii.

Msurarea nivelului lichidelor n recipiente, rezervoare, vazine, este necesar n vederea bunei desfurri a proceselor de producie, din diferite ramuri industriale. Msurarea nivelului este nsoit, n multe cazuri de necesitatea semnalizarii sau reglrii acestuia. n acest scop au fost construite numeroase aparate pentru masurarea nivelului, numite nivelmetre. Exist un mare numr de nivelmetre care pot fi clasificate din diferite puncte de vedere. Astfel, dup principiul de funcionare nivelmetrele sunt directe, dac msoar direct nivelul lichidului , i indirecte, dac msurarea nivelului se face indirect, prin msurarea unui alt parametru care depinde de nivel; dup modul de afiare a rezultatului msurrii se deosebesc nivelmetre indicatoare, nivelmetre nregistratoare o nivelmetre indicatoare-nregistratoare; dup complexitatea operaiilor efectuate se deosebesc nivelmetre simple, care asigura simpla msurare a nivelului (nivelmetre de supraveghere) i nivelmetre complexe care asigur n plus i reglarea nivelului (nivelmetre de automatizare). Dintre diferitele tipuri de nivelmetre se prezint, n cele din urmeay, nivelmetre bazate pe msurarea presiunii hidrostatice cu manometrul cu tub U.Dac rezervorul este nchis, presiunea la suprafaa liber fiind mai mare dect presiunea atmosferic i manometrul fiind instalat la o cot mai joas dect rezervorul (pentru a face mai uoar citirea), atunci diferena dintre nivelele zero are rezervorului i manometrului este H1 i relaiile de calcul sunt: ,

Msurarea nivelului poate fi perturbat de condensul care poate umple parial coloana din dreapta a tubului U. Pentru evitarea erorilor de msur se monteaz pe cele dou ramuri ale manometrului o oal de condensaie i o oal de rcire; montajul poate fi completat i cu un indicator de nivel cu sticl. Dac presiunea din recipient are valori mari, se folosete un manometru cu tub U din oel. Nivelul mercurului din ramura din dreapta este sesizat cu ajutorul unor dispozitive cu contacte electrice. Dospozitivul poate fi realizat dintr-un numr mare de tije conductoare, aezate vertical, cu lungime variabil i dispuse dupa o spiral n plan orizontal, n ordine cresctoare a lungimii. Lungimea diferenial a tijelor permite ca, prin coborrea sau ridicarea mercurului din camer a manometrului s fie scurtcurcuitat o poriune mai mic sau mai mare a rezustenei ezterioare, intensitatea curentului indicat de ampermetru depinznd de nlimea mercurului, deci de nivelul lichidului din recipient. Ampermetrul poate fi gradat direct n uniti de nivel. PAGE 11

_1387130510.unknown

_1387130679.unknown