Лазерные уровнемеры

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССЙИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ  ГОСУДАРСВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 

Кафедра  «Транспорт и хранение нефти и газа» 

  
 

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Физические основы учета нефти и газа при технологических операциях»

На тему «Лазерные уровнемеры» 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила  студентка  гр. МТ-08-01                                       Анисимова В.В.

   Проверил                                                                                    Аминев А.Ф. 
 
 

Уфа 2010

сОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                             3

1 Общие сведения                                                                                          4

   1.1 Типовые применения                                                                                     5

  1.2 Пылезащитная труба                                                                                      6

  1.3 Особенности лазерного уровнемера                                                             7

 2 Монтаж                                                                                                             8

3 Условия внешней среды                                                                      12

4 Техническое обслуживание                                                             13

    4.1 Диагностические испытания                                                                      13

Заключение                                                                                                     14

Список  использованных источников                                           15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ 

     Уровнемер — это прибор, предназначенный для определения уровня содержимого в открытых и закрытых резервуарах и хранилищах. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей, в том числе газообразующие, сыпучие и другие материалы. Уровнемеры иногда называют датчиками/сигнализаторами уровня, преобразователями уровня. Тем не менее, главное отличие уровнемера от сигнализатора уровня — возможность измерять градации уровня, а не только его граничные значения.   

     В промышленном производстве в настоящее  время существует ряд разнообразных технических средств, позволяющих решить задачу измерения и контроля уровня. Средства измерения уровня воплощают разнообразные методы, основанные на различных физических принципах. К наиболее распространенным методам измерения уровня, которые позволяют преобразовывать значение уровня в электрическую величину и передавать её значение в системы автоматических систем управления относятся:  
- контактные методы: поплавковый, емкостный, гидростатический, буйковый;  
- бесконтактные методы: зондирование звуком, зондирование электромагнитным излучением, зондирование радиационным излучением.

     С развитием измерительной техники  каждый из методов приобретает характерный  набор своих технических реализаций, которые в каждом конкретном случае имеют и преимущества, и недостатки. По принципу действия уровнемеры для жидкостей разделяются на механические, гидростатические, электрические, акустические, микроволновые и рефлексные. При измерении уровня в сложных условиях (пыль, камни, большой угол откоса сыпучего материала) используются, как правило, лазерные уровнемеры, которые безопасны для глаз и обеспечивают отсутствие ложных отраженных сигналов.

     

     

     1 Общие сведения 

     Лазерный  уровнемер - измерительный прибор для измерения расстояния, использующий технологию на основе лазера, и применяемый в системах управления производственным процессом. Лазерный уровнемер представляет собой оптический прибор прямого действия, который должен использоваться для неконтактного измерения расстояний при отсутствии препятствий на пути прохождения луча.

     

     Рисунок 1 – Общие виды лазерных уровнемеров

     Лазерный  уровнемер использует невидимый, инфракрасный свет. Для точного выравнивания уровнемера в нем установлен встроенный лазерный целеуказатель, который видит человеческий глаз. Лазерные лучи имеют очень маленькое расхождение, поэтому его можно устанавливать в бункерах и силосах с внутренними конструкциями, не опасаясь получить ложный переотраженный сигнал.

     Встроенный  микропроцессор вычисляет расстояние, умножая скорость света на время, которое требуется для лазерного импульса, чтобы пройти расстояние от источника до цели и обратно. 
 

     Рисунок 2 - Примеры применения лазерного уровнемера

     

      Калибровка уровнемера производится на заводе-изготовителе, следовательно, он не требует проведения дополнительных калибровочных операций перед вводом в эксплуатацию. Для измерения реального физического расстояния до поверхности объекта достаточно направить данный прибор непосредственно на объект. Сборка уровнемера может производиться как в рабочей зоне, так и в цеховых условиях для его последующей наружной установки. 

     1.1 Типовые применения 

     Лазерные  уровнемеры используются для различных  задач, в большинстве случаев  для измерения:

• Уровня расплава металлов
• Уровня топлив, масел и др.
• Применения с большим содержанием паров
• Уровня угля при засыпке
• Уровня талька и известковых порошков
• Применения с большими испарениями

     1.2 Пылезащитная труба 

     При использовании лазерного уровнемера в условиях пыли рекомендуется использовать пылезащитную трубу.

     Пылезащитная труба - очень простое и эффективное устройство, разработанное для предотвращения оседания пыли на линзе. Пылезащитная труба позволяет успешно применять лазерный уровнемер в случае запыленности среды. Однако если у вас уровень пыли очень высокий, то рекомендуется дополнительно использовать продувку воздухом.

     

     Пылезащитная  труба оборудована двумя отверстиями для продувки воздухом. Воздух, подается в пылезащитную трубу, чтобы создать вентиляционную струю в трубе и перед линзой. Рекомендованная норма расхода воздуха составляет 1 м³/час, рекомендованное давление воздуха - от 0,21 кгс/см² до 0,35 кгс/см². Продувку воздухом рекомендуется применять только в очень запыленных условиях. Для чистки можно применять чистый и сухой технологический воздух (воздух КИП) или азот. Продувочный воздух должен быть очищен от капель конденсата и масла. Масло и влага, оседающие на поверхности защитного стекла прибора, могут ухудшить рабочие характеристики лазерного уровнемера.  

     

     Рисунок 3 - Пылезащитная труба TUB4S 
 

     1.3 Особенности лазерного уровнемера 

     Лазерные  уровнемеры имеют ряд особенностей:

     • Узкий направленный луч малого диаметра

     • Встроенный лазерный целеуказатель

     • Большой диапазон измерения

     • Надежная и прочная конструкция

     • Небольшие размеры

     • Высокая скорость реагирования

     

     • Возможность измерений под непрямыми углами

     • Защита от пыли

     • Много пользовательских настроек

     • Не зависит от формы резервуара

     • Не зависит от формы материала

     • Не зависит от диэлектрической постоянной материала

     • Простота эксплуатации

     • Способность отклоняться от мгновенных препятствий

     • Выбираемые варианты пользовательских программ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

2 Монтаж 

     Лазерный  уровнемер генерирует узконаправленный, прямой пучок лазерных лучей. Установка прибора производится таким образом, чтобы лазерный луч распространялся в направлении измерения. На пути лучей не должно быть никаких препятствий. В тех случаях, когда целиться приходится на большом расстоянии или в направлении отражающей мишени применяйте лазерный целеуказатель. Убедитесь в том, что лазерный луч целеуказателя находится в центре отражающей мишени. Желательно производить центровку в темноте, добиваясь максимальной яркости лазерного луча целеуказателя.

     На  передней панели лазерного уровнемера находятся четыре крепёжных отверстия. Допускается как жесткое крепление прибора непосредственно к панели конструкции, так и крепление с использованием жёсткого конструктивного элемента для дополнительной настройки. При установке лазерного уровнемера в запыленной среде (даже если количество пыли небольшое) рекомендуется использовать пылезащитную трубу TUB4S.

       Необходимо избегать установки уровнемера близко к потоку материала, который может попадать в лазерный луч. Не нацеливать уровнемер вниз длинных узких труб, которые имеют грубые, шероховатых внутренние стенки. По возможности необходимо проверить правильность измерений прибора во всем гарантированном диапазоне расстояний и уровней. Лазерный уровнемер может получать более сильные сигналы в искусственном освещении и в темноте, чем при солнечном освещении.

     В данных приборах применяются электронные  компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, возникающим  в большинстве рабочих условий. Убедитесь, что все оборудование подключено к надежной системе заземления. Обеспечьте надежность всех электрических соединений и отсутствие частичных и неплотных соединений.

     

     В качестве силовых и сигнальных кабелей  следует использовать только экранированные кабели. Запрещается устанавливать лазерный уровнемер и прокладывать сигнальные кабели в непосредственной близости от электрических кабелей высокого напряжения. 

 
 

Рисунок 4 – Рекомендуемые  схемы установки уровнемера для  сыпучих продуктов

Рисунок 5 – Не рекомендуемые схемы установки  уровнемера для сыпучих продуктов

Рисунок 6 – Рекомендуемая  схема установки уровнемера для жидкостей (суспензии и растворов)

Рисунок 7 – Не рекомендуемая схема установки  уровнемера для жидкостей 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3 Условия окружающей среды

     

     

     Лазерный  уровнемер должен устанавливаться  в местах, температурные характеристики которых соответствуют указанному для прибора диапазону рабочих температур с учетом степени защиты оболочки и материалов, из которых он изготовлен.

     Лазерный  уровнемер должен быть установлен так, чтобы был обеспечен свободный доступ к нему для проведения операции программирования. Нацеливать уровнемер на солнце нельзя.

     

     Рисунок 8 - Рабочие пределы окружающей среды 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 Техническое обслуживание

     

     

     Лазерный  уровнемер - оптическое электронное  устройство без подвижных частей. По этой причине никакого специального обслуживания не требуется. Если уровнемер установлен в пыльной окружающей среде, то он должен быть оборудован пылезащитной трубой. Пылезащитная труба будет гарантировать долгую и надежную работу. Однако перед монтажом рекомендуется провести визуальный осмотр линзы. Если на линзе присутствует пыль, то необходимо протереть линзу мягкой, льняной тканью.