Разработка ИИс для измерения уровня жидкости с помощью кондуктометрического датчика

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Алтайский государственный технический  университет им. И.И. Ползунова»

 

Вечерний факультет

 

Кафедра информационных технологий

 

 

Курсовой  проект защищёна с оценкой

 

Руководитель  проекта

Д. Н. Жданов 

^{подпись   и.о. фамилия}

«     » 2010 г.

 

 

Разработка ИИС для измерения

уровня жидкости с помощью 

коНдуктометрического датчика

^{тема  проекта}

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Информационно – измерительные системы»

 

КП 200106.01.000 ПЗ

^{обозначение документа}

 

 

 

 

 

 

 

Проект выполнил:

студент группы 5ИИТ-61 Л. С. Алексенко 

                                               ^{и.о. фамилия}

 

Руководитель  проекта доцент, к.т.н. Д. Н. Жданов 

^{должность, ученая степень  и.о. фамилия}

 

 

 

 

 

 

 

 

Барнаул 2010

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Алтайский государственный технический  университет им. И.И. Ползунова»

 

Вечерний факультет

 

Кафедра информационных технологий

 

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий  кафедрой

                      С.П. Пронин

       ^{подпись               и.о., фамилия}

«    »                        2010 г.

ЗАДАНИЕ № 01

на курсовой проект

по специальности			Информационно-измерительная  техника и технологии
студенту группы			5 ИИТ-61              Алексенко Лилии Сергеевне
			фамилия имя отчество
на тему:	Разработка ИИС  для измерения уровня жидкости с  помощью
	кондуктометрического  датчика
по дисциплине:		Инфонмационно-измерительные  системы

Календарный план выполнения задания

Наименование задач, составляющих задание	Дата выполнения задачи	Подпись руководителя
Получение задания на КП	12.09.10-20.09.10
Литературный обзор по теме работы	21.09.10-28.09.10
Обзор информации по датчикам уровня	29.09.10-15.10.10
Разработка ИИС	16.10.10-28.10.10
Написание и оформление ПЗ КП	29.10.10-20.11.10
Защита курсового проекта	21.11.10-30.12.10

Руководитель работы доцент, к.т.н. Д. Н. Жданов 

^{должность, ученая степень  и.о. фамилия}

Задание принял к исполнению:

студент группы 5ИИТ-61 Л. С. Алексенко     

                                                                                                                                                                       ^{и.о. фамилия}

 

Содержание

Введение 4

1 Уровнемеры 5

2 Сведения о кондуктометрических датчиках 9

3 Кондуктометрический метод определения значения уровня 11

4 Разработка ИИС 13

Заключение 17

Список использованных источников 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Уровень рабочей среды является технологическим  параметром, информация о котором  необходима для контроля режима работы технологического аппарата.

В настоящее время операция измерения  уровня является ключевой для организации контроля и управления технологическими процессами в во многих отраслях промышленности. К приборам для измерения уровня заполнения ёмкостей и сосудов, или уровнемерам, предъявляются различные требования: в одних случаях требуется только сигнализировать о достижении определённого предельного значения, в других необходимо проводить непрерывное измерение уровня заполнения.

Данная тема актуальна, так как  современные системы автоматизации производства требуют статистических и информационных данных, позволяющих оценить затраты, предотвратить убытки, оптимизировать управление производственным процессом, повысить эффективность использования сырья. Этот постоянно возрастающий спрос на информацию приводит к необходимости применения в системах контроля не простых сигнализаторов, а средств, обеспечивающих непрерывное измерение.

Целью данной курсовой работы является разработка ИИС для измерения уровня жидкости с помощью кондуктометрического датчика.

К задача данной курсовой работы можно отнести  ознакомление с разнообразием приборов, которые используются для измерения уровней жидкости, выбрать необходимы для нас прибор и использовать его при создании ИИС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Уровнемеры

Уровнемер – это прибор для промышленного измерения или контроля уровня жидкости и сыпучих веществ в резервуарах, хранилищах, технологических аппаратах и т.п. Уровнемеры так же называют датчиками уровня, преобразователями уровня.

Уровнемеры  позволяют автоматизировать управление и контроль в технологических процессах; т.е. снизить влияние человеческого фактора, что позволяет, с одной стороны, повысить качество продукции и оптимизировать расход сырья, а, с другой, снизить требования к квалификации и опыту персонала.

В первую очередь уровнемеры подразделяются по продукту (веществу), уровень которого измеряется. Бывают:

– датчики уровня для жидкостей (вода, растворы, суспензии, нефтепродукты, масла и т.п.);

– датчики уровня для сыпучих веществ (порошки, гранулы и т.п.).

Для данной курсовой работы нам необходимо подробнее  рассмотреть уровнемеры, предназначенные для измерения уровня жидкости.

Основные  сложности работы приборов с жидкими продуктами являются: широкий температурный диапазон и давления в резервуаре; широкий разброс свойств и, как следствие, необходимость в "индивидуальном подходе" к жидкости; часто работа ведется с агрессивными и ядовитыми средами; возможна коррозия частей контактирующих с продуктом; возможно налипание продукта на контактные части; широкий разброс плотности продукта (даже в одном и том же тех процессе); часто требуется взрывозащищенное исполнение (особенно для нефтепродуктов); часто присутствуют бурлящие и пенящиеся поверхности; часто необходима высокая точность; возможность проникновения паров продукта прибор с последующей конденсацией; необходимость соблюдать санитарные нормы для питьевой воды и пищевых продуктов ; иногда требуется определять уровни для нескольких продуктов, или уровень раздела двух жидкостей.

Уровнемеры  для жидкостей разделяются на:

– механические;

– гидростатические;

– акустические;

– радарные;

– рефлексные (волноводные);

– радиационные;

– электрические.

Рассмотрим  основные сведения о каждый из видов  жидкостный уровнемеров.

Механические  уровнемеры бывают:

– поплавковые, в таких уровнемерах имеется плавающий на поверхности жидкости поплавок, в результате чего измеряемый уровень преобразуется в перемещение поплавка. Обычно используется легкий поплавок, изготовленный из коррозионно-стойкого материала. Показывающее устройство прибора соединено с поплавком тросом или с помощью рычагов. Такими уровнемерами можно измерять уровень жидкости в открытых емкостях;

– буйковые, в таких уровнемерах применяется неподвижный погруженный в жидкость буек. Принцип действия буйковых уровнемеров основан на том, что на погруженный буек действует со стороны жидкости выталкивающая сила. По закону Архимеда эта сила равна весу жидкости, вытесненной буйком. Количество вытесненной жидкости зависит от глубины погружения буйка, т. е. от уровня в емкости. Таким образом, в буйковых уровнемерах измеряемый уровень преобразуется в пропорциональную ему выталкивающую силу. Поэтому зависимость выталкивающей силы от измеряемого уровня линейная. Принцип действия буйковых уровнемеров позволяет в широких пределах изменять их диапазон измерения. Это достигается как заменой буйка, так и изменением передаточного отношения рычажного механизма промежуточного преобразователя;

– вибрационные, являются лучшим решением для липких сред.

Гидростатические  уровнемеры – ближайшие родственники датчиков давления. Они дешевы и просты по конструкции, но имеют ограниченное применение из-за относительно низкой точности, постоянный контакт с продуктом так же накладывает свои ограничения. Гидростатический способ измерения уровня основан на том, что в жидкости существует гидростатическое давление, пропорциональное глубине, т. е. расстоянию от поверхности жидкости. Поэтому для измерения уровня гидростатическим способом могут быть использованы приборы для измерения давления или перепада давлений. В качестве таких приборов обычно применяют дифманометры. При включении дифманометра перепад давлений на нем будет равен гидростатическому давлению жидкости, которое пропорционально измеряемому уровню. При измерении уровня агрессивных жидкостей дифманометр защищается разделительными сосудами или мембранными разделителями, что позволяет заполнить его камеры и трубки неагрессивной жидкостью.

В акустических (ультразвуковых) уровнемарах используется явление отражения ультразвуковых колебаний от плоскости раздела сред жидкость-газ.  
Среди акустических уровнемеров есть класс накладных сигнализаторов уровня. Такие датчики устанавливаются на наружные поверхности резервуара и определяют "заполнен ли до данного уровня". Последняя время стали появляться и уровнемеры работающие на ультранизких частотах. Однако они пока, что не имеют широкого распространения. Акустические уровнемеры самые дешевые из всех бесконтактных датчиков уровня.

Радарные  уровнемеры, подобно акустическим, используют явление отражения электромагнитных колебаний от плоскости раздела сред жидкость-газ. Радарные датчики уровня не имеют контакта с продуктом, что позволяет использовать их с агрессивными продуктами, в тяжелых условия (высокое давление, высокие температуры, пары и газы над поверхностью). По сравнению с ультразвуковыми уровнемерами, радарные - способны обеспечить большую точность измерения, обладают меньшей зоной нечувствительности, способны работать при больших давлениях в резервуаре.

Рефлексные (волноводные) уровнемеры по принципу работы подобны радарным, но электромагнитный импульс распространяется не в газовой среде, а по специальному зонду – волноводу. В качетсве зондов могут выступать: стержень, трос, группа тросов, коаксиальный кабель. Рефлексные уровнемеры способны работать в более жестких условиях:

– температура продукта до 600° С;

– давление в резервуаре до 100 бар;

– сильное бурление жидкости; резервуары с работающей мешалкой;

– пары и газы над поверхностью жидкости.

В радиационных уровнемерах используют просвечивание объекта измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества. Используются для сложных условий эксплуатации: ядовитые, токсичные, радиоактивные, сильно корродирующие жидкости, при высокой температуре и давлениях. Для использования подобного уровнемера требуются специальные разрешения.

Электрические уровнемеры бывают:

– ёмкостные;

– кондуктометрические.

В ёмкостных уровнемерах чувствительным элементом служит конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально изменению уровня жидкости.

Действие  кондуктометрического уровнемера основано на измерении сопротивления между электродами, помещенными в измеряемую среду (одним из электродов может быть стенка резервуара или аппарата).

Многообразие  уровнемеров, которое представлено выше, объясняется многообразием задач по определению уровня: различные продукты, различные условия, различная точность, различная надежность, различная стоимость.

Универсального  уровнемера в настоящее время  не существует. Каждый прибор имеет  множество модификаций и опций, которые позволяют подобрать  наиболее оптимальный для заказчика  уровнемер.

Для данной курсовой работы мы выберем один из электрических уровнемеров, а именно кондуктометрический датчик, что бы разработать ИИС для измерения уровня жидкости.