Седалищев В.Н. Методы и средства измерений неэлектрических величин

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 9.4 Поплавковое устройство для измерения плотности жидкости.

Основным преимуществом радиоизотопных плотномеров является

бесконтактность измерений, что облегчает определение плотности

агрессивных и вязких сред, особенно находящихся при высоких

температурах и давлениях. Гамма – излучение проходя через

контролируемую среду ослабляется в зависимости от ее плотности и,

поступая в ионизационную камеру, вызывает изменение тока в

измерительной цепи. Рабочее изменение тока ионизации незначительно по

сравнению с его номинальным значением и не стабильно во времени (зависит

от активности источника), что требует использования компенсационного

метода измерения.

Рис. 9.5 Радиоизотопное устройство для измерения плотности жидких сред:

1 – вторичный прибор, 2 – ионизационная камера,

3 – контролируемая среда, 4 – источник излучения, 5 – регулятор

интенсивности излучения, 6 – компенсационная камера,

7 – резистор, 8 – усилитель, 9 – термометр, 10 – вычислительное устройство.

Используют также различные косвенные методы измерения плотности.

Например, в бумажной промышленности плотность материала определяют

путем измерения усилия срезывания потока. Мерой плотности может

служить величина крутящего момента крыльчатки, помещенной в

движущийся поток. Плотность среды определяют также по величине ее

диэлектрической проницаемости.

Непрерывные методы и средства измерения плотности газообразных и

жидких сред

Для измерения плотности газообразных сред используют весовой метод,

акустический, вибрационный (с использованием эффекта Кориолиса), метод

истечения, абсорбционный и др.

Применяемый

в основном в лабораторной практике объемно-весовой

метод предусматривает определение массы газа при известном объеме путем

взвешивания. Для этой цели используют специальные мерные емкости

(пикнометры). Для компенсации изменяющейся подъемной силы воздуха в

качестве противовеса обычно используют закрытую стеклянную колбу

примерно того же веса и размера.

В непрерывных методах измерения плотности

газа реализуют весовой

метод. При этом измеряемым параметром служит подъемная сила

заполненного воздухом стеклянного шара, помещенного в измеряемую

среду. В промышленных плотномерах противовесом служит открытая

емкость. При измерениях необходимо корректировать влияние на результат

измерений колебаний давления газа.

Широко используют также абсорбционный метод определения плотности

газа.

Метод истечения основан на измерении времени истечения газа через

диафрагму равных объемов контролируемого и эталонного газов,

подаваемых последовательно в емкость, находящуюся в жидкости. При этом

отношение плотностей газов будет пропорционально отношению квадратов

времени их истечения.

В некоторых случаях плотность газов определяется

путем измерения

давления нагнетания, создаваемого источником постоянного расхода.

Вибрационный метод определения плотности жидких и газообразных сред

основан на измерении частоты собственных колебаний капилляра,

заполненного исследуемой средой. Продолжительность измерения зависит от

продолжительности установления теплового равновесия в измерительном

устройстве.

В частотных плотномерах в качестве чувствительного элемента датчика

используют резонатор (ПР, камертон), частота

колебаний которого зависит

от плотности окружающей среды. Зависимость между плотностью среды и

изменением частоты колебаний резонатора нелинейная.

Обычно выходной сигнал плотномера используется в газовых счетчиках,

основанных на измерении перепада давлений на сужающем устройстве, для

определения массы прошедшего газа.

Плотномер жидкости ПЛОТ-3

Плотномер ПЛОТ-3 предназначен для автоматического измерения

плотности жидкости с максимальной кинематической вязкостью до 100

ñìì ⋅

(100 сСт) в диапазоне температур от минус 40 до плюс 85 °С и

передаче измеренных значений по запросу извне в контроллер

измерительной системы или в персональный компьютер по интерфейсу

«токовая петля» (RS-232, RS-485 с использованием адаптеров АД-1, АД-2).

Плотномеры данной серии применяются в составе автоматизированных

систем учета чистых однородных жидкостей на потоке в продуктопроводах и

в резервуарах на складах хранения, там, где требуется периодическое

дистанционное измерение плотности, температуры и кинематической

вязкости жидкости. В

том числе: на магистральных нефтепроводах, на

установках по переработке товарной нефти, в резервуарах на нефтебазах и

АЗС, на объектах пищевой и химической промышленности.

Вид взрывозащиты – «взрывонепроницаемая оболочка» и

«искробезопасная электрическая цепь» (в комплекте с БАРЬЕРОМ

ИСКРОЗАЩИТНЫМ “БАСТИОН”).

Принцип действия – вибрационный: частота колебаний чувствительного

элемента, погруженного в жидкость, функционально связана

с плотностью

жидкости, а добротность колебательной системы с кинематической

вязкостью.

В качестве термометра используется встроенный стандартный

платиновый преобразователь сопротивления. Обработку информации

проводит микроконтроллер семейства MCS-51 типа АТ89С52.

Точностные характеристики

Предел допускаемой основной относительной погрешности при измерении

плотности составляет ± (0,05…0,1) %.

Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры

± 0,5 °С.

Предел допускаемой

абсолютной погрешности измерения кинематической

вязкости ± (0,4+0,04·v)

ìì

/с, где v значение кинематической вязкости.

Технические характеристики

Рабочая среда – чистые однородные жидкости с максимальной

кинематической вязкостью 100

ìì

/c (100сСт) – товарная нефть и продукты

ее переработки, спирты, сжиженный углеводородный газ (СУГ),

растворители и другие жидкости, неагрессивные по отношению к сплавам

45НХТ, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т.

Проточный вариант плотномера (ПЛОТ-3-25, ПЛОТ-3И-25) рассчитан на

работу при давлении жидкости 2,5Мпа и максимальном расходе 1,5

/ч.

Диапазон измеряемых плотностей от 420 до 1600 кг/

Диапазон измеряемых температур от минус 40 до 85°С.

Диапазон измеряемых вязкостей от 1,5 до 50

ìì

/с (сСт).

ПЛОТ-3 питается от источника постоянного тока, установленного вне

взрывоопасной зоны, через искрозащитный барьер «Бастион» при

напряжении на входе плотномера от 6,5 до 15В, ток потребления не более 20

мА.

ПЛОТ-3 принимает управляющие команды и выдает измеренные

плотности, температуры и вязкости жидкости по каналу последовательного

обмена типа «токовая петля» в виде импульсов тока с уровнем логической

«1» от 5 до 20 мА и логического «0» от 0 до 0,1 мА со скоростью передачи

2400 бит/с.

Минимальные габаритные размеры и масса, четырехпроводная линия

связи от ПЛОТ

-3 до искрозащитного барьера до 2000 м, малое

энергопотребление.

Межповерочный интервал - 2 года.

Разновидности конструктивного исполнения плотномеров ПЛОТ – 3

Погружной плотномер-спиртомер.

Предназначен для измерения процентного содержания этилового спирта, а

также плотности и температуры раствора в резервуарах.

Плотномер газа.

Обеспечивает высокоточное измерение плотности и температуры газа.

Плотномеры импортного производства

Плотномеры (преобразователи плотности) газа

Плотномеры абсолютной (модели Solartron 7812) и относительной

плотности газа (модели Solartron 3098) производства компании Mobrey

позволяют использовать все преимущества высокоточного непрерывного

измерения плотности и относительной плотности / удельного веса газа в

потоке.

Преимущества:

• Улучшенное управление качеством продукции

• Ускоренное реагирование на изменение рабочих параметров

• Уменьшенный объём выбросов

• Повышенная безопасность

• Повышенная экономическая эффективность

• Отсутствие недостатков традиционных способов пробоотбора

Области применения датчиков Solartron включают:

• Коммерческий учёт газа в соответствии со стандартами ISO 5167

• Смешение газов

• Прямое измерение плотности этилена

• Измерение удельного веса

• Расчёт теплотворной способности

• Измерение относительной плотности

Плотномер Solartron 7812.

Обеспечивает уникальную технологию непрерывного измерения плотности

газа в потоке. Используется в системах коммерческого учёта расхода газа.

Плотномер Solartron 3098.

Используется в качестве промышленного стандарта измерений

относительной плотности/удельного веса природного газа.

Измерение плотности жидкости

Различают два конструктивных варианта по способу контакта сенсорной

части плотномеров (преобразователей плотности) жидкости Solartron с

измеряемой средой: проточный - модели Solartron 7835, Solartron 7845,

Solartron 7846, Solartron 7847 и погружные - модели Solartron 7828 и Solartron

7826.

В работе преобразователей плотности жидкости Solartron используется

также вибрационный принцип: исходная резонансная частота колебаний

вибрирующего элемента (трубка - для моделей проточного типа,

камертонная вилка - для

модели погружного типа) изменяется в

зависимости от плотности проходящей через преобразователь жидкости.

Поддерживая эти колебания и измеряя их частоту электронными средствами,

можно определить плотность жидкости.

Отличительной чертой семейства жидкостных плотномеров 7835/45/46/47

является уникальный прямоточный дизайн. Плотномеры данного типа

применяются в различных отраслях промышленности – от высокоточных

измерений в составе систем коммерческого учёта нефти и нефтепродуктов,

до систем контроля качества пищевых продуктов, например, для определения

процента жирности молочных продуктов.

В случае, когда установка плотномеров проточного типа

нецелесообразна по экономическим соображениям, возможно применение

плотномера серии Solartron 7828. Измерительный элемент данного прибора

выполнен в виде камертона, плотномер содержит встроенный

микропроцессор, который самостоятельно обрабатывает сигналы,

рассчитывает заданные характеристики и проводит диагностику внутри

датчика.

Если необходимость в установке высокоточных жидкостных плотномеров

серии 7835/45/46/47 отсутствует, то можно использовать менее дорогой

датчик погружного типа Solartron 7826. Благодаря своим конструктивным

особенностям, этот плотномер может использоваться для измерения

плотности практически любой жидкости в трубопроводе или в резервуаре

Плотномер Solartron 7828 - это датчик погружного типа для применений на

резервуарах и трубопроводах. Работает при вязкости жидкости до 12 500

сПз, что является существенным преимуществом по сравнению с другими

аналогичными приборами.

Преобразователь плотности жидкости погружного типа Solartron 7828

помимо высокой точности и надёжности имеет конфигурируемое

микропроцессорное электронное устройство, которое производит полную

обработку сигналов, расчёт и

диагностику внутри самого датчика.

Плотномер Solartron 7828 измеряет линейную плотность и линейную

температуру и рассчитывает базовую плотность (используя API или матрицу

приведения) и такие параметры, как °API, °Brix, % твёрдых примесей,

массовые %, объёмные % и удельный вес. Любой из этих параметров может

выводиться в виде аналогового сигнала (4-20 мА), что позволяет

использовать его в качестве переменного параметра в

управляемых

процессах. При этом нет нужды в дополнительной обрабатывающей

электронике. Все результаты измерений для использования в промышленных

системах сбора данных можно также получать в цифровом виде посредством

встроенного интерфейса связи RS485.

Конструкция плотномера Solartron 7828 и широкий выбор материалов

элементов плотномера, контактирующих с измеряемой средой, совместно с

широким набором способов установки и принадлежностей, обеспечивают

точные и надёжные результаты, в том числе и при наличии в жидкости газа

или твёрдых примесей.

Техобслуживание плотномера - минимальное, что обеспечивает низкую

стоимость эксплуатации.

Дополнительно, посредством специальной программы ADView,

работающей в среде Windows, обеспечиваются ввод и регистрация данных,

удалённая диагностика и переконфигурирование плотномера.

Эксплуатационные

характеристики:

• Прочность конструкции

• Стабильные и точные измерения

• Способность работы при наличии твёрдых примесей и газа

• Заводская калибровка

• Отсутствие движущихся частей

• Широкий выбор материалов и фитингов

• Не нужна фильтрация

• Не нужно текущего техобслуживания

• Перекалибровки не нужны совсем или нужны редко

• Нечувствительность

к вибрации

Области применения

Контроль и управление плотностью:

• для определения границ раздела сред,

• в пивоварении,

• для глиноземных растворов в фарфоровом производстве,

• для управления испарителями,

• при смешивании пищевых продуктов,

• для управления полимерными добавками.

Плотномер Solartron 7828 может быть установлен на резервуарах,

трубопроводах и байпасах. Имеется широкий ассортимент установочных

принадлежностей, таких как бобышки для сварки для непосредственной

установки на трубопровод, или проточные камеры, которые обеспечивают

оптимальные условия для измерений. Для применений с установкой

непосредственно на резервуары имеются модификации датчика с

удлиненными штоками (между камертоном и головкой электроники).

Основные характеристики:

Диапазон преобразования плотности От 0 до 3 г/см3 (0-3000 кг/м3)

Калибруемый диапазон плотности

От 0.6 до 1.25 г/см3 (600-1250

кг/м3)

Основная погрешность преобразования

плотности

± 0.001 г/см3 (± 1.0 кг/м3)

Повторяемость ± 0.001 г/см3 (± 1.0 кг/м3)

Выходной сигнал 4-20мА

Связь RS 485 -Modbus

9.3 Радар для контроля плотности и структуры грунта

Высокочастотные радары для зондирования грунта применяются в

гражданском строительстве, археологии, криминалистике и т.п.

Принцип действия таких радаров классический: они посылают

радиоволны и принимают отраженные сигналы. Радиоволны не могут

проникать глубоко в почву, камни, а также в большинство других

материалов.