1. Общие сведения о средствах и методах измерения уровня сыпучих
материалов 7
1.1. Свойства сыпучих материалов 7
1.2. Существующие методы измерения уровня сыпучих материалов и их практическая реализация 9
1.2.1. Весовой метод 9
1.2.2. Поплавковый метод 11
1.2.3. Гидростатический метод 12
1.2.4. Кондуктометрический метод 13
1.2.5. Емкостный метод 14
1.2.5.1. Общие сведения 14
1.2.5.2. Уровнемер с конденсаторным датчиком в схеме неравновесного моста 15
1.2.6. Электронные уровнемеры с высокочастотными контурами в качестве датчиков 16
1.2.7. Радиоактивный метод 17
1.2.8. Ультразвуковой метод 19
1.2.9. Механические методы измерения уровня сыпучих
материалов 20
1.2.10. Вибрационные методы измерения уровня сыпучих
материалов 22
1.2.11. Недостатки существующих методов измерения уровня
сыпучих материалов 24
2. Особенности построения первичных измерительных преобразователей с использованием связанных колебаний в пьезорезонаторных системах 28
2.1. Целесообразность использования связанных колебаний в пьезорезонаторных первичных преобразователях 28
2.2. Режимы работы пьезорезонансных первичных преобразователей с двумя степенями свободы 29
2.3. Использование синхронных и хаотических режимов в современных
осцилляторных системах обработки информации 32
3. Разработка конструкции и описание режимов работы многорезонаторного устройства для измерения уровня сыпучих материалов 34
3.1. Языки программирования CoDeSys 42
3.2. Разновидности управляющих контроллеров 44
3.3. Разработка программной части пьезотрансформаторного устройства
контроля уровня сыпучих материалов 48
Заключение 50
Список использованной литературы 51
ПРИЛОЖЕНИЕ 54
Измерение уровня сыпучих материалов играет важную роль при автоматизации многих технологических процессов в различных отраслях промышленности. Уровнемеры имеют широкое применение в различных отраслях промышленности для измерения уровня сыпучих материалов, находящихся в резервуарах, баках и других емкостях.
В настоящее время очень мал выбор уровнемеров, применяемых для этой цели. В основном используют сигнализаторы уровня. Это устройства, предназначенные для сигнализации достижения предельного уровня.
Среди большого числа существующих в настоящее время методов и средств измерения уровня сыпучих сред представляет интерес исследование возможности применения для этой цели акусточувствительного метода, основанного на использовании датчиков вибрационного типа, в частности, на основе составных пьезотрансформаторов.
Достоинством датчиков такого типа является возможность применения для работы в тяжелых условиях при наличии сильных тепловых, механических и других воздействий в с/х, энергетике, строительной промышленностях и т.д.
Существующий прототип пьезотрансформаторного датчика уровня имеет определенные недостатки, которые ограничивают его область применения и технические возможности. В данной ВКР предлагается использовать акустическую передача сигнала между пьезотрансформатором и вибратором и разработать программно-аппаратную часть устройства. Это позволит улучшить его эксплуатационные характеристики, повысить надежность работы, расширить область практического применения.
Целью ВКР является разработка конструкции и программно-аппаратной части устройства и контроля уровня сыпучих материалов, применимого для работы в тяжелых условиях.
Задачи исследований:
1. Провести обзор и анализ существующих методов и средств измерения уровня сыпучих материалов.
2. Обосновать возможность создания датчиков уровня на базе составных пьезотрансформаторов.
3. Исследовать математическую модель составного
пьезотрансформаторного датчика уровня с использованием имитационного моделирования рабочих режимов.
4. Разработать программную и аппаратную часть
пьезотрансформаторного устройства контроля уровня сыпучих материалов.
Уровнемеры имеют широкое применение в различных отраслях промышленности для измерения уровня сыпучих материалов, находящихся в резервуарах, баках и других емкостях.
В рамках выпускной квалификационной работы рассмотрены существующие методы измерения уровня сыпучих материалов, и проведен их анализ. Рассмотренные методы недостаточно универсальны и имеют ряд недостатков, что объясняется характеристиками объекта измерения. Кроме того, существующие уровнемеры не позволяют проводить измерения в тяжелых условиях, таких как высокая температура сыпучего материала, его лекговоспламеняемость, взрывоопасность, горючесть
и т.д.
Также в рамках дипломного проекта обоснована необходимость создания ПРД уровня на базе одноэлементного пьезорезонатора, проведены теоретические исследования математической модели ПРД уровня с использованием имитационного моделирования рабочих режимов. Предложена конструкция чувствительного элемента ПРД уровня.
Принцип работы разработанного датчика для измерения уровня сыпучих материалов основан на использовании связанных колебаний и акустической связи чувствительного элемента и пьезотрансформатора.
К преимуществам разработанного датчика для измерения уровня сыпучих материалов относятся:
- высокочастотный режим колебаний;
- продольные колебания вибратора, что обеспечивает отсутствие «мертвой» зоны;
- расширенный диапазон рабочих температур (до 1000ОС);
- простота конструкции, надежность и экономичность при работе.
