К ВОПРОСАМ О ПОГРЕШНОСТЯХ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ УЛЬТРАЗВУКОМ

Аннотация: Рассмотрены преимущества использования ультразвуковых уровнемеров для измерения уровня жидкости и проанализированы некоторые погрешности, оказывающие влияние на точность измерений.

Ключевые слова: ультразвук, уровнемер, жидкость, погрешность, температура, вязкость, резервуар.

Измерение уровня жидкости требуется в большинстве производственных процессов, в системах экологического мониторинга и безопасности, для учета массы, расхода жидких продуктов при их хранении и транспортировке . Существует достаточно много методов измерения уровня жидкости и явным лидером среди них является ультразвуковой метод измерения, например, для уровня жидкого и газообразного топлива на АЗС, нефтебазах и газовых хранилищах.

Отметим положительные аспекты использования ультразвуковых уровнемеров: - возможность применения бесконтактного метода измерений; -  возможность  определения  весовых  характеристик  жидкости; - отсутствие  при  реализации  метода  высоких  требований  к  износостойкости и прочности конструкций оборудования; - простота конструкции преобразователей и способа их установки внутри или снаружи на резервуары, как следствие - простота сервисного обслуживания и упрощенный  регламент  сервисной  поддержки.

Конкретная задача измерения уровня жидкости определяется требованиями по точности измерения. Применение  ультразвукового метода измерения уровня позволяет отказаться от механических трущихся частей в конструкции  датчиков и  реализовать бесконтактный метод измерения. Свойства рабочей среды практически не влияют на точность измерений с помощью ультразвукового метода, поэтому ультразвуковым уровнемером может быть измерен уровень вязких, клейких и агрессивных веществ, однако на скорость распространения ультразвука влияет температура воздуха в среде его распространения.

Потенциальная точность измерения уровня, определяется применением необходимого метода измерения, погрешностью используемого измерительного средства, а так же необходимостью минимизации финансовых затрат.

Далее рассмотрим возможные погрешности, возникающие при измерении уровня жидкости, влияющие на конечный результат и точность измерения.  Компенсировать погрешности измерения полностью невозможно из-за физических, экономических и эксплуатационных ограничений.

В процессе эксплуатации резервуаров для жидкости при коммерческом учете оставшегося объема жидкости могут возникать значительные погрешности измерения, вызванные, как самой конструкцией резервуара, температурой жидкости в резервуаре, способом установки измерительного оборудования и методом измерения уровня жидкости.

При заполнении резервуара жидкостью появляется деформация днища, так как вес жидкости вдавливает дно резервуара в основание.

Погрешность измерения можно минимизировать путем коррекции, если прогиб постоянный или всё днище деформируется  однородно. Значительная погрешность возникает, если  дно  резервуара  перемещается упруго с каждым циклом наполнения-опорожнения  резервуара  и  центр опускается больше, чем края днища. Иногда требуется больше времени, чтобы дно резервуара достигло стабильного положения после каждого наполнения, затем необходима калибровка резервуара при каждом наполнении  его  жидкостью  и составление калибровочной таблицы для резервуара. К сожалению, такая калибровка весьма дорога и почти никогда не используется для больших резервуаров, что может приводить к переналиву жидкости.

Погрешность «зарастания» присуща для вязких жидкостей, обусловленная прилипанием жидкости к внутренней поверхности  резервуара, как следствие зарастание  редко  происходит равномерно по стенкам, а измерить толщину образованного слоя трудно. Поэтому, в данном случае ультразвуковой метод здесь незаменим, так как для любых механических конструкций в таких условиях есть большая вероятность поломки или разрушения. Погрешность  монтажа, вызвана  деформацией  крепежных элементов уровнемеров относительно базовых мерных точек, а измерение уровня жидкости в резервуаре  прямо зависит  от  грамотного выбора мерных точек для получения качественного излученного и принятого сигнала.