Temperaturun öLÇÜLMƏSİ plan temperatur şkalaları və temperatur kəmiyyət vahidləri. Mexaniki kontakt termometrləri

Üsulun əsas üstünlükləri:
• kontaktsızlığı;
• çirklənmiş mayelərdə tətbiq olunması;
• üsulun realizasiyası avadanlığın yeyilməyə davamlılığına və möhkəmliyinə
yüksək tələblər tətbiq edilmir;
• nəzarət olunan mühitin sıxlığından asılı olmamaq.
Çatışmamazlıqları:
• şüalanma konusunda böyük səpələnmələr;
• qeyri –stasionar maneələrdən (məsələn, qarışdırıcı) əks olunması ölçmələrdə
səhvlərə səbəb olur;
• normal atmosfer təzyiqli rezervuarlarda tətbiqinin mümkünlüyü;
• siqnala toz, buxar, qaz qarışığı və köpük təsir edir.
► Səviyyələrə,ən fərqli nəzarət üsulları çoxluğundan onun həm hüdud və həm də cari qiymətlərinin alınmasınaimkan verən üsulu seçmək mümkündür. Kifayət qədər az sayda üsullar sənaye sistemində reallaşdırılmışdır. Realizə olunan üsullardan bəziləri unikal hesab olunur və çox məhdud miqdarda (barmaqla göstərilməklə) tətbiq olunur, digər üsullar isə daha universal olub seriyalı sistemlərdə geniş istifadə olunur. Ancaq, elə üsullar da vardır ki, öz unikallığı və universallığı ilə uzlaşır – ilk növbədə bu üsullara mikrodalğalı kontaktsız üsulu aid etmək olar və sadəlik üçün əsassız olmayaraq radarlı adlandırılır. Bu üsul bir tərəfdən ölçü qurğusunun nəzarət olunan mühitlə minimal kontaktı təmin edir, digər tərəfdən isə tam praktiki olaraq onun temperatur və təzyiqinin dəyişməsinə qeyri –həssaslığı ilə səciyyələnir. Belə ki, temperatur və təzyiq elə qiymətə malik olar ki, digər üsulların, xüsusən də kontaktlı üsulların tətbiqi yolverilməz olur. Sözsüz ki, imkanların unikallığı cihazın qiymətinə təsir etməmiş deyildir. Ancaq bu sahədəki proqress o qədər böyükdür ki, onların üstanlüyü də labüddür və ciddi olaraq səviyyələrə nəzarət üçün ən yaxın zamanlarda radarlı nəzarət sistemlərinin geniş yayılacağını proqnozlaşdırmaq olar.
Bütün mövcud fərqliliklərə rəğmən ümumi olan yalnız onların təsir (iş) prinsipidir:
Şüalanan CB4 –siqnal nəzaərət olunan obyektdən əks olunur, qəbul olunur və uyğun qaydada emal olunur (şəkil 12). Emalın nəticəsi obyektin bu və ya digər parametrinin qiymətinin: uzaqlıq, sürət, hərəkət istiqaməti və s. əldə edilməsidir. İstifadə olunan prinsipdən asılı olmayaraq radarlı səviyyəölçənlərdə daşıyıcı tezliyi 5,8...26 HHs (ГГс) olan CB4 siqnalları tətbiq edilir.

Şəkil 12. Səviyyənin radarlı səviyyəölçənlərlə ölçülməsi sxemi.

Hal –hazırda radarlı sistemlərdə səviyyələrə nəzarət üçün əsasən iki texnologiya tətbiq edilir: fasiləsiz tezlikli –modullaşdırılmış şüalanmalı (FMCW – frequency modulated continuous wave) və siqnalın impulslu şüalanması.

FMCW texnologiyasında məsafələrin ölçülməsi üçün dolayı üsul reallaşdırılır. Səviyyəölçən tezliyi fasiləsiz olaraq xətti qanun üzrə iki f₀ və f₁ qiymətləri arasında dəyişən mikrodalğalı siqnal şüalandırır (şəkil 13). Nəzarət olunan mühitin səthindən (maye, qalanan (tökülən) material) əsk olunan siqnal eyni antenna ilə qəbul edilir və emal edilir. Onun tezliyi baxılan zaman momentindəki şüalanan siqnalla müqayisə edilir. Tezliklər fərqinin qiyməti (∆f) səthə qədər olan məsafə ilə düz mütənasibdir.
Prinsip çox sadədir, ancaq onun yolunda praktiki reallaşması üçün çoxlu texniki və texnoloji problemlər mövcuddur. Onlardan ən vacibi ölçmələrin dəqiqliyinə təsir edən siqnalın tezliyinin dəyişməsinin yüksək xəttiliyinin təminatı və xüsusən də onun temperatur stabilliyidir ki, səviyyəölçənlər adətən çox geniş temperatur diapazonunda istismarı nəzərdə tutulur.
FMCW səviyyəölçənləri üçün ideal olan, nəzarət olunan mühitin səthinin kifayət qədər böyük sahəyə malik olması, orada hər hansı bir həyacanlanmanın olmaması, rezervuarın özü isə hər hansı bir daxili konstruktiv elementdən tam azad olması hesab edilir. Ancaq, real şərait isə bundan tamaməm fərqli olur və əlavə problemlər doğurur ki, bunlara da böyük miqdarda parazit exo –siqnalların konstruksiya elementləri, səthlərin nahamarlıqları (xüsusən də tökülən materiallara nəzarətdə) və s. ilə əlaqədar yaranmasını göstərmək olar (şəkil 14).

Şəkil 13. FMCW texnologiyasından istifadə edilərkən
məsafənin ölçülməsi prinsipi:
_____ şüalanan siqnal;
. . . . . . əks olunan siqnal.



Şəkil 14. FMCW texnologiyasından istifadə edildikdə parazit əksolunmalar:
a – şüalanan siqnal; b, v – parazit exo –siqnallar;
q – faydalı əks olunan siqnallar.
Bundan başqa, siqnalın ötürülməsi və qəbulu eyni zamanda həyata keçirilir. Nəticədə səviyyə-ölçənin qəbuledicisinə girişdə emplitudasına görə böyük səpələnmiş siqnallar qarışığı mövcud olur. Exo –siqnalların tezliyinin ayrılmasında Furyenin sürətli çevrilmə üsuluna əsaslanan alqoritm tətbiq edilir. Bunun reallaşdırılması üçün yetərincə hesablama resursları və nisbi zaman müddəti tələb edilir. Faydalı exo-siqnalı ayırmaq və qalanlarını inkar etmək üçün servis kompyuterində yaxud səviyyəölçəndə qondarılan xüsusi proqramı təminatından istifadə edilir.
İmpulslu tipli radarlarda məsafənin təyini üçün CB4 –siqnallarının nəzarət olunan səthə və əksinə şüalanmasında keçən zaman müddətinin ölçülməsinə əsaslanan üsuldan istifadə edilir. Burada sürətli Furye çevrilməsi tələb olunmur. Bununla belə bir neçə metrlik araməsafəsindən siqnalın keçməsi müddəti nanosaniyə vahidləri qədər olur. Odur ki, belə kiçik qiymətlərə malik ölçmələrdə tələb olunan dəqiqliyin təminində siqnalların işlənməsi (emalı) üçün xüsusi üsul tətbiq edilir. Bunun üçün adətən CB4 –siqnallarının ultrasəs diapazonunda aralıq tezlikli siqnala çevrilməsindən istifadə olunur. Belə çevrilmədən sonra radarlı səviyyəölçənlərdə siqnalların emalı üçün səviyyələrə nəzarətdə ultrasəsli cihazlarda istifadə olunan üsul və alqoritmlər asanlıqla tətbiq oluna bilər. İmpulslu tipli radarlı səviyyəölçənlər FMCW texnologiyasında istifadə olunan qurğulardan bir sıra üstünlüyə malikdir. Birinci tətbiq olunan exo-siqnallar onların mənbəyinin təbiətindən asılı olmayaraq zamana görə səpələnməsi onların daha sadə ayrılmasını təmin edir. İkinci impulslu səviyyəölçənlərin orta enerji tələbatı mkVt (mikrovat) vahidləri qədər (pik gücü CB4 –impuls şüalanmasında isə 1mVt (millivat) təşkil edir) dur ki, bu da onlar üçün standart cərəyan siqnallarından 4...20 mA ikinaqilli qoşulma sxemi üzrə ölçü zəncirindən istifadəyə imkan verir; FMCW texnologiyası üzrə işləyən cihazlarda enerji tələbatı, fasiləsiz şüalanma xarakterli olması səbəbindən və həmçinin daimi olaraq exo-siqnalların riyazi işlənməsinə görə xeyli yuxarıdır. Üçüncü impulslu səviyyəölçənlərdə siqnalın ilkin emalının yerinə yetirilməsində elektronika sadədir, emalın özü isə aparatlarla yerinə yetirilir; nəticədə komplektləşdiricilərin sayının az olmasına rəğmən cihazın etibarlığı daha yüksək olur.
Radarlı səviyyəölçənlərin bir tipinin konstruksiyası aşağıdakı kimidir (Şəkil 15). Radarlı səviyyəölçənlərin ən vacib elementlərindən biri onun antenna sistemidir. Ancaq, şüalanan siqnalın hansı hissəsinin nəzarət olunan səthə çatdığı və əks olunan siqnalın hansı hissəsinin qəbul olunduğu və növbəti emal üçün elektron blokun girişinə ötürülməsi antennadan asılıdır. Radarlı sistemlərdə səviyyələrə nəzarət üçün əsasən beş tip antennadan: ruporlu; çubuqşəkilli; boruşəkilli; parabolik; planarlıdan istifadə edilir.
Çubuqlu və ruporlu antennalar (Şəkil 16. a, b) texnoloji qurğularda səviyyələrə nəzarət cihazlarının tərkibində geniş istifadə edilir. Boruşəkilli antennalar (Şəkil 16, v) o halda tətbiq edilir ki, çubuqlu və ruporlu antennalarla ölçmələrin yerinə yetirilməsi böyük çətinliklərə səbəb olduqda yaxud mümkün olmadıqda məsələn, köpük olduqda, güclü buxarlanma yaxud nəzarət olunan mayedə yüksək turbulentlik olduqda tətbiq edilir.
Parabolik və planar antennalar isə (Şəkil 16, q, d) müstəsna olaraq neft məhsullarının kommersiya uçotu sistemində istifadə edilir.

Şəkil 15. Radarlı səviyyəölçənin konstruksiyası:
1 – elektron bloku; 2 – displey; 3 – paylayıcı qutu; 4 – kabel girişləri;
5 – bərkitmə tərtibatı; 6 –antenna.

Şəkil 16. Radarlı səviyyəölçənlərin antennalarının tipləri:
a – çubuqşəkillə;
b – ruporlu;
v – boruşəkilli;
q – parabolik;
d – planarlı.
Qapalı tutumlarda səviyyələrə nəzarətdə radarlı səviyyəölçənlərin ən çox tətbiq olunduğundan onların antennaları rezervuarın daxilində yerləşdirildiyindən orada olan əlverişsiz (zərəli) amillərin təsirinə məruz qalır.
Bunlara aiddir: yüksək təzyiq, yüksək temperatur, aqressiv buxarlanma, toz və s. Sözsüz ki, antennaların konstruksiyaları və onların hazırlanması üçün istifadə edilən materiallar qeyd olunan bütün təsirlərə davam gətirməlidir. Bundan başqa, rezervuarların konstruksiyalarında böyük fərqlər mövcud olduğundan səviyyə-ölçənlərin quraşdırılmasında çoxlu problemlərə səbəb ola bilir.
► Sudalğalı səviyyəölçənlər kontakt tipli səviyyəölçənlərə aiddir. [Vdnovodnıe] sudalğalı səviyyəölçənlərin iş prinsipi reflektometriya texnologiyasına müvəqqəti TDR (Time Domain Reflectometry) -in icazəsinə əsaslanmışdır. Mikrodalğalı radioimpulslar kiçik güclə zondlaaşağı istiqamətdə batırıldığı mühitə yönəldilir ki, bu mühitin səviyyəsinin ölçülməsi tələb olunur (şəkil17.). Dielektrik nüfuzluğu əmsalına malik mühitə radioimpuls çatdıqda, bu mühitin üstündəki qazın nüfuzluğundan fərqli olduğundan və bu fərqliliyə görə mikrodalğalı siqnalların əks istiqamətdə əks olunması baş verir. Zondlayıcı impulsun ötürülməsi və exo -siqnalların qəbul edilməsi momentləri arasındakı zaman intervalı nəzarət olunan mühitin səviyyəsinə qədər olan məsafəyə mütənasibdir. Analoji olaraq fərqli dielektrik nüfuzluğu əmsalına malik iki maye mühitinin ayrıldığı sərhəd və verici arasındakı məsafə ölçülür. Əks olunan siqnalın intensivliyi mühitin dielektrik nüfuzluğundan asılıdır. Dielektrik nüfuzluğu nə qədər yüksək olarsa, əks olunan siqnalın intensivliyi də yüksək olar. Digər səviyyə ölçmə üsulları ilə müqayisədə sudalğalı texnologiya bir sıra üstünlüklərə malikdir, belə ki, radioimpulslara praktiki olaraq mühitin tərkibi, rezervuarın atmosferi, temperaturu və təzyiqi qəbul edilməzdir.

Şəkil 17. Sudalğalı səviyyəölçənlərlə səviyyələrin
ölçülməsi sxemi.

Radioimpulslar zondla istiqamətləndirildiyindən, rezervuarın fəzasında sərbəst yayılmır və bu səbəbdən kiçik və dar rezervuarlarda, həmçinin dar boğazlı rezervuarlarda sudalğalı texnologiyası müvəffəqiyyətlə tətbiq oluna bilər. Lazım gəldikdə çıxarıla bilən verici başlığı rezervuarın hermetikliyini pozmadan elektron modulu dəyişməyə imkan verir ki, bu da sıxılmış qazların və amonyanın səviyyələrinin ölçülməsində çox vacibdir.

Sudalğalı səviyyəölçənlər aşağıdakı əsas elementləri birləşdirir: gövdə, elıektron modulu, flyanslı yaxud yivli rezervuara birləşdirici və zond səviyyəölçənin gövdəsi iki sərbəst bölmədən (elektronika bölməsi və kabelin qoşulması üçün klemma bölməsi) ibarət olub, zonddan çıxarıla bilər və bu zaman rezervuarı açmağa ehtiyac olmur (şəkil 18). Bundan başqa, belə konstruksiyanın gövdəsi zərərli istehsalatda istismar zamanı səviyyəölçənlərin təhlükəsizliyini və etibarlılığını artırır. Elektron modulu elektromaqnit impulsu şüalandırır və (bu şüalar zondla yayılır) əks olunmuş (qəbul edilən) siqnalların emalını yerinə yetirir və informasiyanı analoqlu yaxud rəqəmsal siqnal şəkilində olmaqla mayekristallik indikatora yaxud ölçü sisteminə verir.
Texnoloji prosesin şəraitindən asılı olaraq beş tip zonddan birindən istifadə olunur: koaksial, sərt ikiçubuqlu, şərt birçubuqlu, elastiki bir naqilli və elastiki iki naqilli. Zondların seçilmçəsi səviyyəsi ölçülməli olan mühitin xüsusiyyətləri ilə şərtləndirilir (sıxlığı, özlülüyü, aqressivliyi və s.).
Koaksial zond (şəkil 19, a) –xarici səthlərin səviyyələrininvə iki mayenin ayrıldığı səviyyələrin ölçülməsində optimal həll hesab olunur, məsələn, həlledicilərin, spirtlərin, su məhlullarının, sıxılmış qazların və maye amonyanın. Koaksial zond ən yüksək siqnal /səs –küy nisbətini təmin edir.



Şəkil 18. Sudaqlğalı səviyyəölçən:
1 –gövdə; 2 –elektron bloku; 3 –rezervuara bərkidilmə hissəsi; 4 –zond.



Şəkil 19. Sudaqlğalı səviyyəölçənlərin zondlarının tipləri:
A –koaksial; b – sərt ikiçubuqlu; v –elastik ikinaqilli; q – sərt
təkçubuqlu; d –elastiki təknaqilli.

Aşağı dielektrik nifuzluğuna malik maye səviyyələrinin ölçülməsində, həmçinin turbulentlik şəraitində,köpük olduqda, yaxud zond yaxınlığında maye axını yaxud buxar olduqda ölçmələrin yerinə yetirilməsində tövsiyyə olunur. [Koaksial zonddakı örtük sakitləşdirici quyu kimi işləyir]. Koaksial zonddan istifadədə maksimal ölçmə diapazonu im-dir. Kristallaşmaya yaxud yapışmaya, meyilli həmçinin tozlarda istifadə tövsiyyə edilmir.

Sərt ikiçubuqlu (şəkil 19, b) yaxud elastiki ikinaqilli (şəkil 19, v) zondlar maye səviyyələrinin ölçülməsində tövsiyyə edilir (neft məhsulları, həlledicilər, su məhlulları və s). Səviyyələrin və maye mühitlərinin ayrıldığı səviyyələrin ölçülməsində tətbiq edilə bilər. Sərt ikiçubuqlu zondlu cihazın ölçmə diapazonu ... 3 m –dək, elastiki ikinaqilli zondlu cihazların ölçmə diapazonu ...23,5 m –dir.
Sərt birçubuqlu (şəkil 19, q) yaxud elastiki birnaqilli (şəkil 19, d) zondlar mühitin yapışmaqlığına və çuxıntıların əmələ gəlməsinə az həssasdır. Onlar özlülüklü mayelərdə, əhəngdə, su məhlullarında və alkoqollu içcilərdə, həmçinin sanitariya məqsədlə yeyinti və farmasevtika sənayesində istifadə edilə bilər. Eyni zamanda bərk hissəciklərin, qranul və tozların, məsələn buğda –taxıl, qum, qurunm və s. səviyyələrinin ölçülməsində istifadə edilə bilər. Həmçinin özlü mayelərin, məsələn sərop, bal və s., sulu məhlulların səviyyələrinin ölçülməsində tətbiq edilə bilər. Təkçubuqlu zond ...3 m-dək diapazonda, təknaqilli elastik zond ...23,5 m –dək diapazonda ölçmələr üçün tövsiyyə olunur.
►Hüdud səviyyələrin sonuc açılması (səviyyə siuqnalvericiləri) açarları o halda çıxış siqnalı formalaşdırır ki, nəzarət olunan material səviyyəsi müəyyən olunmuş –vericinin quraşdırıldığı verilmiş nisbi hündürlükdə yuxarı qalxmış, yaxud aşağı düşmüş olsun. Buna misal olaraq: dolmadan (maye ilə) mühafizə, yaxud avadanlığın “quru gediş” rejimindən mühafizəsini, rezervuarın minimal və maksimal səviyyədə dolmasının yoxlanmasını göstərmək olar. Hüdud səviyyənin ölçülməsi üçün aşağıdakı nəzarət vasitələri mövcuddur: üzücülü açarlar, vibrasiyaedici həssas elementli sonuc açarları, konduktometrik açarlar, tutum zondları, batırılan maqnitli zondlar.
Aşağıdakı cədvəldə (cədvəl 1) hüdud səviyyələrin təyin vasitələrinin tipləri və tətbiq oblastı verilmişdir.
Cədvəl 1.
Hüdud səviyyələrin təyini vasitələri və onların tətbiq sahələri