MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN INHOUD Doel van niveaumetingen

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN INHOUD • Doel van niveaumetingen • De peilstok • Het peilglas • Het principe van hydrostatische druk • De druktransmitter (zie hoofdstuk drukmeting) • Inborreling • Het principe van opwaartse kracht van vloeistoffen • De vlotter • De verdringer

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN INHOUD (vervolg) • Elektrische drukmetingen • Algemeen • Resistieve niveaumeting • Capacitieve niveaumeting voor NIET-geleidende vloeistoffen. • Capacitieve niveaumeting voor geleidende vloeistoffen. • Radioactieve niveaumeting • Echo-niveaumeting (ultrasoon en radar) • Trilvork • Gewichtsmeting • https: //cptmrtmeettechnieken. weebly. com/niveau. html • https: //www. youtube. com/watch? v=zr-ZRe. NAn. Yw&t=16 s

NIVEAUMETINGEN DOEL VAN NIVEAU-METINGEN

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DOEL VAN NIVEAUMETINGEN • Niveaumetingen dienen om te weten hoeveel vloeistof of vaste stof er in een vat, tank of silo zit. • Men dient te weten of er meer aan- of afvoer noodzakelijk is. • Niveaumeting gebeurt meestal op vloeistoffen. • Niveaumeting gebeurt ook op vaste stoffen d. m. v. een aangepast meetprincipe.

NIVEAUMETINGEN DE PEILSTOK

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE PEILSTOK

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE PEILSTOK (vervolg) • Men laat een houten of metalen lat, met een schaalverdeling op, zakken tot op de bodem van het vat. • Na het uithalen van de meetlat bekijkt men de overgang tussen nat en droog. • De overgang tussen nat en droog geeft het niveau van de vloeistof aan. • Bij een cilindrisch vat gebruiken we de volgende formule om het totale volume te berekenen. • V= (Pi/4) * d² * h • V= volume van de vloeistof in m³. • d = diameter van de tank. • h = hoogte van de vloeistof.

NIVEAUMETINGEN HET PEILGLAS

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN HET PEILGLAS

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN HET PEILGLAS • De vloeistof van het peilglas staat even hoog als de vloeistof in het vat. • Het principe van de communicerende vaten. • Op het peilglas kan een schaalverdeling worden aangebracht. • De schaalverdeling kan in m, cm of mm staan. • De schaalverdeling kan ook in m³ staan of in liter. • Een peilglas is gevoelig voor glasbreuk en vervuiling. • Oorzaken voor breuken kunnen mechanische beschadigingen, trillingen of te hoge druk van vloeistoffen zijn.

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN HET PEILGLAS • Is de vloeistofdruk te hoog dan worden er speciale peilglazen gebruikt. • Dit wordt ‘reflectiepeilglas’ genoemd. • Licht dat door het glas binnenkomt wordt gereflecteerd op de plaats waar er geen vloeistof aanwezig is.

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN HET PEILGLAS • Is de aanwezige vloeistof te kleverig dan wordt er gebruik gemaakt van een magnetische vlotter. • Dit heeft als extra voordeel dat men dit signaal elektrisch kan inlezen. • Aan de stand van de vlotter kan , via een magnetische kracht, de stand afgelezen worden. • Zie volgende figuur.

NIVEAUMETINGEN HET PRINCIPE VAN HYDROSTATISCHE DRUK

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN HET PRINCIPE VAN HYDROSTATISCHE DRUK • • Volgens de formule van hydrostatische druk is: • De druk afhankelijk van de soortelijke massa van de vloeistof (constante waarde). • De versnelling van de zwaartekracht (constante waarde). • De hoogte van de vloeistof. • De vorm van de tank is niet van invloed. P=ℓ. g. H • P = druk in Pa (Pascal). • ℓ = soortelijke massa van de vloeistof uitgedrukt in kg/m³. • G = de versnelling van de zwaartekracht (9, 81 m/s²). • H = de hoogte van de vloeistof in m.

NIVEAUMETINGEN DE DRUKTRANSMITTER

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE DRUKTRANSMITTER • Niveaumeting d. m. v. een drukmeting. • In deze figuur is het principe van de open tank voorgesteld. • De positie van de druktransmitter: • • Belangrijk om te weten hoeveel lager de druktransmitter geplaatst is. • De hoogte (Hy) zorgt mee voor de aangeduide druk. De gemeten druk is in dit geval: • P = ℓ. g. (hx + hy)

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE DRUKTRANSMITTER (vervolg) • Indien het vat leeg is zal de drukmeter nog steeds een druk meten gelijk aan: • P(leeg) = ℓ. g. hy • Men wil enkel de hoogte van de vloeistof in de tank weten. • Om dit te doen moet er een nulpuntsverschuiving gebeuren. Dit is gezien in het hoofdstuk ZERO-SPAN. • De drukmeter wordt geijkt (nulpunt) zodat de meting bij een leeg vat 0 aangeeft. • Het nulpunt is verschoven van P(leeg) naar 0.

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE DRUKTRANSMITTER (vervolg) • Als men dit principe wil gebruiken voor gesloten vaten, moet men de opstelling aanpassen. • Bij gesloten vaten gaat men i. p. v. een gewone drukmeting een verschildrukmeting gebruiken. • Er moet rekening gehouden worden met een heersende druk bovenaan in het vat. • Deze druk kan groter of kleiner zijn dan de atmosferische druk en bepaalt dus mee het meetresultaat. • De druk bovenaan in de tank noemt men beleggingsdruk. • Om gevaar te voorkomen wordt er in sommige processen een speciaal gas bovenop de vloeistof gepompt.

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE DRUKTRANSMITTER (vervolg) • Met het ‘- been’ meet je enkel de beleggingsdruk. • Met het ‘+ been’ meet je de hydrostatische en de beleggingsdruk. • Met de verschildrukmeting houden we enkel de hydrostatische druk over. • Condensatie is in het ‘- been’ absoluut te vermijden. Dit zou de meting verstoren. • Enkele oplossingen voor dit probleem zijn: • Spoeling op het been met een inert gas (overdruk). • Continue verwarming van het ‘- been’. • Het ‘- been’ opvullen met een gekende vloeistof. Dit noemt men een ‘nat been’. De berekening wordt complexer.

NIVEAUMETINGEN INBORRELING

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN INBORRELING • Hoe dieper in de vloeistof hoe groter de druk. • Een borrelpijp zit in de vloeistof. • Op de borrelpijp wordt perslucht gezet. • De perslucht moet groter zijn dan de hydrostatische druk, zodat er luchtbellen verschijnen. • Men meet de druk in de persluchtleiding en op die manier ook de hydrostatische druk op diepte. • Het is heel belangrijk voor een correcte meting dat er luchtbellen blijven verschijnen. • Het is voor een correcte meting dus nodig dat de perslucht goed wordt afgesteld.

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN HET PRINCIPE VAN OPWAARTSE KRACHT VAN VLOEISTOFFEN • De WET VAN ARCHIMEDS is het principe waarop dit gebaseerd is. • De uitgeoefende opwaartse kracht van een vloeistof op een lichaam dat zich in die vloeistof bevind is gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. • F=ℓ. g. V • F = de opwaartse kracht dat een lichaam ondervind, uitgedrukt in (Newton). • ℓ = de soortelijke massa van de vloeistof in kg/m³. • g = de versnelling van de zwaartekracht (9, 81 m/s²). • V = het volume van het lichaam onder water in m³. https: //www. youtube. com/watch? v=fr 1 Wt. UK 5 C 7 U https: //www. youtube. com/watch? v=By. LFn. HLlsl. Y

NIVEAUMETINGEN DE VLOTTER

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE VLOTTER • Een vlotter die gedeeltelijk drijft. • De vlotter maakt uitlezing mogelijk d. m. v. een katrol. • Een systeem dat vrij onderhoudsintensief is.

NIVEAUMETINGEN DE VERDRINGER

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE VERDRINGER

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE VERDRINGER • Een lichaam dat ondergedompeld is heeft schijnbaar een ander gewicht dan wanneer het niet ondergedompeld is. • Denk aan de WET VAN ARCHIMEDES. • Het gemeten gewicht van het lichaam is een maat voor het niveau van de vloeistof. • Het meetbereik is beperkt tot de lengte van het ondergedompelde lichaam.

MEETTECHNIEKEN NIVEAUMETINGEN DE VERDRINGER • Een lichaam dat ondergedompeld is heeft schijnbaar een ander gewicht dan wanneer het niet ondergedompeld is. • Denk aan de WET VAN ARCHIMEDES. • Het gemeten gewicht van het lichaam is een maat voor het niveau van de vloeistof. • Het meetbereik is beperkt tot de lengte van het ondergedompelde lichaam.

NIVEAUMETINGEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN ALGEMEEN • Principe berust op elektrische wetmatigheden: • Wet van Ohm. • Eigenschappen van capaciteiten. • Snelheid van geluidsgolven. • Radioactiviteit. • Opletten voor ontploffingsgevaar in gevaarlijke zones. • Alle voorschriften nauwlettend bewaken.

NIVEAUMETINGEN DE RESISTIEVE NIVEAUMETING

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN DE RESISTIEVE NIVEAUMETING • Principe berust zuiver op de WET VAN OHM. • U=R. I • Gebruikt bij niveaumetingen waarbij de vloeistoffen een zeer goede geleidbaarheid hebben. • Op de plaats waar de draad in de vloeistof zit, kan een stroom door de draad maar ook door de vloeistof stromen. • De totale weerstand wordt kleiner en de stroom zal stijgen. • De gemeten stroom is recht evenredig met het niveau. • https: //www. youtube. com/watch? v=JWh. Purrg_c 4

NIVEAUMETINGEN DE CAPACITIEVE NIVEAUMETING

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN DE CAPACITIEVE NIVEAUMETING • Een capaciteit is steeds opgebouwd uit 2 geleidende platen. • De geleiden platen hebben elks een bepaalde oppervlakte (A). • Tussen de geleidende platen bevind zich een niet-geleidende middenstof (δ) ook wel diëlektricum genoemd. • Tussen de geleidende platen zit ook een bepaalde afstand (d)

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN DE CAPACITIEVE NIVEAUMETING • • De waarde van de capaciteit is afhankelijk van deze factoren: • Als (A) vergroot, dan vergroot ook (C). • Als (d) vergroot, dan verkleint (C). • Als (δ) vergroot, dan vergroot ook (C). De volgende formule kunnen we hieruit afleiden: • C = (A. δ) / d

NIVEAUMETINGEN CAPACITIEVE NIVEAUMETING VOOR NIET-GELEIDENDE VLOEISTOFFEN

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN CAPACITIEVE NIVEAUMETING VOOR NIET-GELEIDENDE VLOEISTOFFEN • Lucht niet mee als diëlektricum. • De hoogte van de vloeistof is recht evenredig met de gemeten capaciteitswaarde. • Elke vloeistof heeft een andere waarde voor het diëlektricum. • Deze waarde wordt ingegeven in de meetcomputer. • De wand van de tank vormt één geleiderplaat en de staaf in de vloeistof de tweede geleiderplaat. • De afstand (d) is dus constant.

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN CAPACITIEVE NIVEAUMETING VOOR NIET-GELEIDENDE VLOEISTOFFEN (vervolg) • Enkel de oppervlakte (A) van de geleiderplaten zal veranderen afhankelijk van het niveau van de vloeistof. • Wanneer de vloeistof in de tank stijgt dan wordt het oppervlakte van de platen, met het diëlektricum ertussen, groter. • De condensatorwaarde zal ook grote worden. • Voor een correcte meting wordt er wel rekening gehouden met de lucht als diëlektricum.

NIVEAUMETINGEN CAPACITIEVE NIVEAUMETING VOOR GELEIDENDE VLOEISTOFFEN

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN CAPACITIEVE NIVEAUMETING VOOR GELEIDENDE VLOEISTOFFEN • Als de vloeistof geleidend is kan ze niet meer als diëlektricum gebruikt worden. • Er wordt gebruikt gemaakt van een geïsoleerde meetprobe. • Er moet nu geen rekening gehouden worden met de lucht.

NIVEAUMETINGEN RADIOACTIEVE NIVEAUMETING

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN RADIOACTIEVE NIVEAUMETING • Hier maakt men gebruik van een gammastraler aan één kant van de tank. • De radioactieve bron is afgeschermd door lood. • Aan de andere kant van de tank is er een langwerpige ontvanger geplaatst. • De ontvanger meet de straling en zet deze om in een standaard elektrisch signaal. • De noemt men een Geiger-Müller meter.

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN RADIOACTIEVE NIVEAUMETING (vervolg) • De vloeistof of vaste stof in de tank gaat de gammastralen gedeeltelijk of helemaal absorberen. • Hoe hoger het niveau, hoe minder stralingen aankomen bij de ontvanger. • Het niveau is omgekeerd evenredig met de gemeten gamma-straling. • De straling is niet gevaarlijk voor het medium in de tank. • Vaak toegepast in de voedingsindustrie. • Geen contact met het medium, dus hygiënisch.

NIVEAUMETINGEN ECHONIVEAUMETING – ULTRASOON EN RADAR

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN ECHO NIVEAUMETING (ULTRASOON EN RADAR) • Geluidsgolven worden via een zender in een bepaalde richting uitgezonden. • Het moment van het zenden wordt geregistreerd. • De zender wordt na dit moment ontvanger en gaat ‘luisteren’ wanneer de echo terugkomt. • De geluidsgolf wordt door de vloeistof weerkaatst en beweegt zo terug naar het meetinstrument. • De ontvanger ontvangt de echo en registreert het moment van ontvangst.

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN ECHO NIVEAUMETING (ULTRASOON EN RADAR) (vervolg) • De tijd tussen het moment van zenden en ontvangen is een maat voor de afstand tussen het vloeistofoppervlak en het meetinstrument. • De snelheid van geluid door lucht bij 0°Cis 322 m/sec. • Uw eigen echo in een tunnel of een groot leeg gebouw zij hier een voorbeeld van. • Binnen deze echo metingen hebben we 2 systemen, die beide op het zelfde principe gebaseerd zijn.

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN ECHO NIVEAUMETING (ULTRASOON EN RADAR) (vervolg) • Ultrasone niveaumeting. • Gebruikte frequenties boven het hoorbare gebied (> 20 Hz – 20 k. Hz). • Het meetinstrument moet minimum 30 tot 50 cm boven het te meten niveau gemonteerd worden. • Meetbereik voor vloeistoffen is 0, 3 tot 15 m. • Meetbereik voor vaste stoffen tot 7 m. (De echo van een vaste stof is kleiner). • De snelheid van geluid is heel afhankelijk van temperatuur. • De temperatuurmeting wordt mee verrekend door de meetcomputer. • https: //www. youtube. com/watch? v=Drx 9 dl. XBQWg

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN ECHO NIVEAUMETING (ULTRASOON EN RADAR) (vervolg) • Radar niveaumeting. • De meting is niet met geluidsgolven maar met microgolfen. • De frequenties van de microgolven zitten in de Ghz-band. • De frequenties zitten boven de zendfrequenties van TV en onder het infrarood spectrum. • De snelheid van de microgolven bedraagt 300 000 km/sec (lichtsnelheid). • Dit meetinstrument mag wel vlak boven het te meten vloeistofoppervlak hangen. • Dit meetinstrument reageert op een verandering in de diëlektrische constante. • Toepasbaar bij hoge drukken, stoom, hoge temperaturen en verschillende gassen.

NIVEAUMETINGEN TRILVORK

https: //www. nl. endress. com/nl/flowmeting-niveaumetingdrukmeting-temperatuurmetinganalysemeting/Niveaumeting-niveauschakelingvloeistoffen-bulkgoederen/Trilvork-niveauschakelaar

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN TRILVORK • Al meer dan 20 jaar toegepast als niveaudetectie en niveaumeting. • Zelfde principe als een stemvork. • Een stemvork trilt in gewone lucht op zijn resonantiefrequentie (vaak 440 Hz). • De resonantiefrequentie wordt bepaald door: • De vorm en de samenstelling van de trilvork. • Het medium waarin de trilvork in resonantie komt.

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN TRILVORK (vervolg) • Kristallen hebben de eigenschap te vervormen, wanneer er een wisselspanning op aangesloten wordt. • De grootste vervorming gebeurt wanneer het signaal van de wisselspanning dezelfde frequentie heeft als de resonantiefrequentie van het kristal. • Dit proces kan ook omgekeerd gebeuren. • Wanneer een kristal aan het trillen gebracht wordt, zal het een kleine wisselspanning opwekken met een frequentie gelijk aan de resonantiefrequentie.

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN TRILVORK (vervolg) • Werking van de trilvork. • Piëzo-kristallen die gevoed worden door een wisselspanning brengen de benen van de trilvork in resonantie. • Ontvangst-kristallen zetten deze trillingen terug om in een elektrisch signaal van 400 Hz. • Worden de benen van de trilvork ondergedompeld in een vloeistof of een vaste stof dan zal de gemeten resonantiefrequentie veranderen met ongeveer 20%. • De ontvangst-kristallen registreren een andere frequentie en geven nu een signaal dat het detectieniveau van de trilvork bereikt is.

NIVEAUMETINGEN GEWICHTSMETING

MEETTECHNIEKEN ELEKTRISCHE NIVEAUMETINGEN GEWICHTSMETING • Men kan ook gewichtsmeting toepassen om niveau te meten. • Met behulp van rekstrookjes (zie hoofdstuk drukmeting). • Deze rekstrookjes worden onder de tank of het vat geplaatst. • De niveaubepaling gebeurt a. d. h. v. de soortelijke massa van de vloeistof of de vaste stof.