Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


Приборный контроль уровня жидкости в герметичной технологической емкости

Чигирёв Д.А.

Северский государственный технологический институт

В производстве безводного фтороводорода возникает проблема поддержания определенного уровня жидкости, находящейся в герметичной технологической емкости. Для обеспечения качественного протекания технологического процесса необходим приборный контроль уровня жидкого продукта в заданном диапазоне с высокой точностью. Для этой цели поставлена задача создания измерительного преобразователя. Жесткие условия технологического процесса (агрессивная среда, отсутствие доступа к корпусу емкости) не позволяют применить поплавковые, емкостные, радиометрические и ряд других методов измерения уровня.

Оптимальным для данной задачи является использование акустических волн ультразвукового (УЗ) диапазона. Полезным свойством ультразвуковых волн является их способность проникать через металлические стенки установок в измеряемую среду, распространяться слабо расходящимися пучками и отражаться от границы раздела двух сред. Источником и приемником ультразвука являются пьезоэлектрические преобразователи. Ультразвуковой метод контроля уровня обладает рядом достоинств, важных для решения поставленной задачи: возможность бесконтактного измерения уровня агрессивных, взрывоопасных сред при высоких температурах и давлениях; высокая радиационная стойкость пьезокерамики; устойчивость пьезокерамики к воздействию химически агрессивных сред. Эти свойства предопределили широкое использование УЗ методов для контроля уровня агрессивных сред атомной, химической и других отраслях промышленности.

Ультразвуковые уровнемеры работают на трех принципах: ультразвуковой локации; прохождения; демпфирования. Сигнализаторы, работающие на принципе демпфирования УЗ колебаний, позволяют получать необходимую информацию по результатам взаимодействия энергии колебаний, введенных в объект, с измеряемой средой. В настоящее время разработана экспериментальная модель УЗ сигнализатора уровня, реализованного на основе пьезоэлектрического преобразователя, работающего по принципу демпфирования УЗ колебаний. Основой устройства является пьезоэлектрический трансформатор, работающий в резонансном режиме. Принцип действия сигнализатора основан на изменении его резонансной частоты при достижении жидкостью заданного уровня. Создана лабораторная установка, по геометрическим и физическим параметрам приближенная к реальной. Разработан способ контроля и конструкция датчика, изготовлены макетные образцы сигнализаторов с различными параметрами. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили правильность выдвинутых теоретических положений. В настоящее время ведется работа по повышению чувствительности датчика.

Использование сигнализатора позволит исключить аварийные ситуации, обусловленные переполнением емкостей. Кроме того, сигнализатор обеспечит наблюдение за динамикой заполнения и опорожнения емкостей с целью оптимизации протекания технологического процесса.