Ультразвуковые уровнемеры

Назначение ультразвуковых уровнемеров

Ультразвуковые уровнемеры для жидкости

Ультразвуковые уровнемеры сыпучих материалов

Будучи устройствами интеллектуальными, приборы могут решать множество разнообразных задач:

• Непрерывное измерение уровня жидких или твердых сыпучих материалов
• измерение уровня жидких или твердых сыпучих материалов жидких/твердых сыпучих продуктов (различные порошкообразные материалы, гранулаты и т.п.)
• Измерение расхода воды, замер потока жидкости в открытых или естественных водотоках при помощи лотков Паршалла и ему подобных устройств
• Наблюдение за конвейерными лентами в непрерывном режиме, иными открытыми поверхностями (применительно к сыпучим материалам)
• Одновременное слежение за большим парком промышленных резервуаров или емкостей (+ малые силосы, желоба)
• Построение АСУТП на использовании специальных функций приборов:
  • Непрерывная регистрация данных
  • Реагирование на внешние и внутренние сигналы (часть моделей содержит как входы так и выходы)
  • Сигнализация по запрограммированным параметрам
  • Управление исполнительными механизмами
  • Измерение температуры
  • Удаленное информирование о событиях в системе (посредством мобильной связи, SMS, стандартных промышленных протоколов)
• Наблюдение за местоположением передвижных цистерн на автомобильном или железнодорожном транспорте, разгружающих и загружающих продукт в разных точках. Получение всей необходимой информации о содержимом емкостей
• Удаленное наблюдение за состоянием водной/жидкой поверхности в реках, озерах, дамбах и плотинах, иных водных резервуарах. Своевременное получение сигнализационных сообщений о важных событиях (например, наводнениях)
• Мониторинг дизельных баков (цистерн или чанов) на расстоянии
• Контроль сточных коллекторов (канализации, труб) удаленным способом вкупе со своевременным и немедленным оповещением об аварийных ситуациях (как, например закупорка сточных вод или возникновение условий переполнения)
• Загрязненные, коррозионные, агрессивные среды
• Абразивные, вязкие или клейкие продукты
• Удаленное информирование (GPS, SMS), сигнализация

Преимущества ультразвуковых уровнемеров

Важным достоинством ультразвуковых приборов является то, что реализация данного метода измерения не предъявляет особенно высоких требований к прочности или стойкости по износу. Другие важные преимущества:

• Цена ультразвуковых уровнемеров значительно ниже других приборов бесконтактного типа, к коим относятся, например, микроволновые радарные измерители
• Не требуется физический контакт с продуктом, точность измерения сохраняется высокой
• Измерения не зависят от плотности среды. На результат измерений не влияют химические и физические свойства среды (устройства хорошо работают с агрессивными, вязкими средами)
• Компактные габариты
• Мультизадачность прибора (у разных моделей свои особенности, но все они содержат полезные дополнительные функции)
• Возможность полностью автономной работы (у некоторых моделей)

Модели ультразвуковых уровнемеров

По своему основному применению все модели делятся на два типа – ультразвуковые уровнемеры жидкостей и ультразвуковые уровнемеры для сыпучих продуктов. Оба типа используют схожий принцип работы, но различаются своим конструктивом, способом монтажа и электронной/программной частью.

Жидкостные уровнемеры ставятся параллельно поверхности продукта и, как правило, не имеют особых излишеств в своей конструкции.

У сыпучих же материалов поверхность неровная, граница раздела сред неоднородна. Отраженный сигнал от такой поверхности слабее, нежели от жидкости. Также, в процессе отгрузки и загрузки продукта возникает естественный отвал продукта. Все это накладывает определенные требования к уровнемерам. Конструкция уровнемеров для сыпучих продуктов предусматривает усиленную фокусировку сигнала, более совершенный алгоритм расчета и свободное позиционирование для подстройки под угол естественного отвала продукта.

Принцип работы прибора

Принцип работы прибора основан на методе определения уровня через время прохождения сигнала. Такой способ можно сравнить с работой эхолота. Как правило, ультразвуковой датчик располагается в верхней точке бака. Посылаемый датчиком сигнал, при этом, обладает известной скоростью. Он доходит до границы раздела сред (поверхности продукта), отражается от нее и возвращается к прибору.  Время прохождения импульса замеряется, а электроника производит необходимые расчеты и высчитывает пройденное расстояние по известным величинам. Все производные значения (объем, вес) вычисляются уже потом.

Многие датчики обладают дополнительными опциями в виде датчиков температуры, релейных выходов или дискретных входов. Вычислительное устройство датчиков обрабатывает входные сигналы и выдает необходимые пользователю данные.

Области применения

Ультразвуковые уровнемеры применяются как с жидкими, так и с твердыми сыпучими продуктами. Основные области применения устройств данного типа связаны с задачами по измерению уровня, а также производными от него или сопутствующими величинами. Таких, как например, расход, объем или вес. Иногда температура или дополнительно настраиваемые сигналы и данные. Сферы работы:

• Химическое производство (регистрация данных о жидких продуктах в закрытых и открытых резервуарах, замеры уровня и веса порошков, гранул)
• Нефтехимическая промышленность (нефть, топливо, количественная оценка сыпучих продуктов)
• Фармацевтическое производство (учет спиртов, эфиров в большом парке емкостей)
• Агропромышленный комплекс и сельское хозяйство (измерение расхода воды, учет продуктов)
• Пищевая промышленность
• Транспортная деятельность (слежение за параметрами продукта в передвижных емкостях и его местонахождением)
• Строительная промышленность (сыпучие материалы, отходы производства)
• Промышленные автоматизированные системы в принципе (управление и контроль, сигнализация)
• Коммунальное хозяйство (количественная оценка потоков воды)
• Очистные сооружения (сточные воды, грязные жидкости)
• Опреснительные сооружения

Все предлагаемые приборы выполняют сложную обработку информации и обмен данными.

Таблица подбора ультразвуковых уровнемеров жидкости

Наименование	Диапазоны измерения	Коммуникация	Сертификаты РФ	Краткое описание
Ультразвуковые уровнемеры жидкости EasyTREK	0,2…4м 0,25…6м 0,35…10м 0,45…15м	4…20 мА HART 2 реле	II1GEExiaIIBT6 ФАТРМ ФСЭТАН	Экономичный интегрированный преобразователь уровня для жидкостей. Измерение уровня и объема материала. Настройка параметров через HART-модем. Встроенный дисплей отсутствует.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости EchoTREK	0,2…4м 0,25…6м 0,35…10м 0,45…15м 0,6…25м	4…20 мА HART 2 реле	нет	Ультразвуковой уровнемер со съемным дисплеем. Измерение уровня и объема материала. Измерение расхода в открытых каналах. Настройка параметров через HART-модем или с помощью встроенного дисплея.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости EAX series	0,25…8м 0,25…12м	4…20 мА HART	нет	Бесконтактный ультразвуковой уровнемер, бюджетный, легко устанавливаемый. Универсальное решение для измерения уровня жидкости и сыпучих сред.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости INNOLevel ECHO	0,2…15м	4…20 мА Modbus 2 реле	нет	Недорогой УЗ уровнемер для жидкости. Встроенный дисплей. Настройка параметров с помощью встроенного дисплея. Корпус из политетрафторэтилен (Teflon).
Ультразвуковые уровнемеры жидкости ULM-53	0,1…20м	4…20 мА 0…10 В RS-485 Modbus RTU	ФАТРМ 0ExiaIIBT5 X/ DIP A20 T 83°C	Компактный многозадачный прибор – помимо измерения уровня может выполнять функции расходомера.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости ULM-70	0,15…20м	4…20 мА HART	нет	Ультразвуковой уровнемер с инновационной системой обработки сигналов для открытых и закрытых резервуаров.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости Gauger GSM	0,15…9,5м	Mini USB RS-485 GSM GPRS	нет	GaugerGSM является интеграцией ультразвукового уровнемера (модели Gauger485) и сотового передатчика. Лучшее решение для удалённого мониторинга уровня. Встроенный дисплей. Автономная работа от АКБ.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости Gauger GPS	0,15…8,0м	Mini USB RS-485 GSM GPRS	нет	Беспроводный уровнемер объединил в одном корпусе ультразвуковой датчик уровня топлива, GPRS приемник и сотовый GSM передатчик. Кроме информации об уровне и объеме, постоянно передается информация о местоположении.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости Gauger 420	0,15…9,5м	4…20 мА mini USB HART Modbus	нет	Ультразвуковой преобразователь со встроенным дисплеем. Измерение быстроизменяющегося уровня, объема, суммирование результатов измерения. Настройка параметров со встроенного дисплея или через коммуникации.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости SmartScan-25/50	0,6…10м 0,4…12м 0,6…25м 0,6…40м	4…20 мА RS-232 RS-485 5 реле	нет	Преобразователь разделённого исполнения. Стандартный кабель между датчиком и блоком обработки 15 метров. Графический индикатор и кнопки программирования на блоке обработки. Измерение уровня, объема, веса и расхода.
Ультразвуковые уровнемеры жидкости SmartLite	0,6…10м	4…20 мА RS-232 RS-485 2 реле	нет	Эконом версия SmartScan для несложных применений на уровень до 10 метров. Адаптирован для измерения уровня жидкости в малых резервуарах. Стандартный кабель между датчиком и блоком обработки 15 метров. Графический индикатор и кнопки программирования на блоке обработки.

Таблица подбора ультразвуковых уровнемеров сыпучих материалов

Наименование	Диапазоны измерения	Коммуникация	Сертификаты РФ	Особенности
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих EasyTREK	0,5…15м 0,6…30м 1,0…60м	4…20 мА HART 2 реле	0ExiaIIBT6 ФАТРМ ФСЭТАН	Экономичный интегрированный ультразвуковой уровнемер. Измерение уровня и объема материала. Настройка параметров через HART-модем. Встроенный дисплей отсутствует.
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих EchoTREK	0,5…15м 0,6…30м 1,0…60м	4…20 мА HART 2 реле	нет	Ультразвуковой уровнемер со съемным дисплеем. Измерение уровня и объема материала. Настройка параметров через HART-модем или с помощью встроенного дисплея.
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих EAX series	0,25…8м 0,25…12м	4…20 мА HART	нет	Бесконтактный ультразвуковой уровнемер, бюджетный, легко устанавливаемый. Универсальное решение для измерения уровня жидкости и сыпучих сред.
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих ULM-70	0,15…20м		нет	Ультразвуковой уровнемер с инновационной системой обработки сигналов для открытых и закрытых резервуаров.
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих Gauger 420	0,15…8,0м	4…20 мА mini USB HART Modbus	нет	Ультразвуковой уровнемер со встроенным дисплеем. Измерение уровня, объема, суммирование результатов измерения. Настройка параметров со встроенного дисплея или через коммуникации.
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих MonoScan	0,25…5м 0,6…8,5м	4…20 мА	нет	Моноблочный уровнемер с цифровым дисплеем и кнопками настройки параметров. Измерение уровня сыпучих материалов.
Ультразвуковые уровнемеры сыпучих SmartScan-25/50	0,6…8,5м 0,6…15м 0,6…20м 0,6…30м	4…20 мА RS-232 RS-485 5 реле	нет	Преобразователь разделённого исполнения. Стандартный кабель между датчиком и блоком обработки 15 метров. Графический индикатор и кнопки программирования на блоке обработки. Измерение уровня, объема, веса и расхода.

Недостатки

При всех своих достоинствах недостатки у этих устройств тоже имеются:

1. Большая конусность излучения и возможные отражения сигнала от стационарных препятствий, способные вызвать ошибки в измерениях

Решение проблемы: Проблема может быть решена правильным расположением и монтажом прибора. В случае необходимости работы в предельно узких емкостях, обратите внимание на датчики контактного принципа действия (для сыпучих продуктов это, например, NivoCap или MicroTrek, для жидкостей – гидростатические датчики, микроволновые уровнемеры по типу PiloTrek).

2. Качественная работа возможна только при нормальном атмосферном давлении

Решение проблемы: Для работы в сосудах под давлением рекомендуется обратить внимание на приборы иного принципа действия. Например, гидростатические уровнемеры (для жидкостей) или контактного принципа (например, NivoCap для сыпучих материалов).

3. Влияние на сигнал сильных испарений, запыленности, ветра. Неприменимость для очень мелкодисперсных и пористых гранулированных продуктов

Решение проблемы: В большинстве случаев проблема решается подбором оптимальной рабочей частоты. В иных ситуациях, стоит обратить свой взгляд на приборы контактного принципа действия или волноводные микроволновые измерители (MicroTREK).

4. Сигнал не распространяется в вакууме

Решение проблемы: Если необходима способность прибора работать в вакууме, то рекомендуется выбирать микроволновые радарные уровнемеры по типу PiloTrek.