Nivå

toc Nivåmåling



Utfordringer innen nivåmåling:

 * skum
 * støv
 * høy temperatur
 * høyt trykk
 * forstyrrende fysiske elementer (obstruksjoner, pumpeverk osv.)
 * endring av egenvekt (tetthet)
 * tørre og fuktige medier(varierende fuktighet)
 * endring av refleksjonsevne
 * endring av spesifikk ledningsevne i væsker

Masser/væsker som støver, ikke ”flyter ut” jevnt, skummer, høy varme og endring av tetthet er bare noen av vanskelighetene med nivåmåling, og det er slik at noen målere egner seg bedre enn andre. For eksempel ved måling av nivå i en silo med hvete så vil flaten på nivået være formet som en kjegle men hveten vil antageligvis støve også og da kan radar eller ultralyd være et godt alternativ for å få en holdbar og nøyaktig måling av nivået.

media type="youtube" key="GjwkCKaCm7w?version=3" height="390" width="640" (videoen over viser en radarmåler) []

**__Historie: __**
I 1898 oppdaget Marie Curie radium, ved å observere at visse elementer naturlig avgir energi. Hun kalte disse utslippene gammastråling. Gammastråler utstilte mystiske egenskaper - de kunne passere gjennom en tilsynelatende solid, ugjennomtrengelig masse av materiale. Men gammastrålene mistet litt av intensiteten(styrken). Strålene ble påvirket av egenvekt og total tykkelse på objektet, og av avstanden mellom strålingskilden og detektoren.

**__Hvordan de bruker gammastråling til måling av nivå: __**
Strålingen blir absorbert når den går gjennom materialer, f.eks. når den går gjennom et type skum så blir 3 % absorbert og når den går igjennom en væske så kan ca 80% bli absorbert. Og litt vil selvfølgelig bli absorbert av tankens vegger. Hvor mye som kommer igjennom materialene varierer etter hvor høy tetthet materialet har og hvor langt strålingen må gå. Dette er grunnen til at bly blir brukt som ”isolasjon” da dette har en tetthet på 11 340kg/kubikk meter og isoler godt mot gammastråler. (eksempel på en radioaktivsender fra Tracerco)

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Radioaktive målere benytter seg av å måle refleksjon og absorberingen av den radioaktive strålingen som blir utsendt av kjernen i en strålingskilde. Det Sitter en motakker på andre siden av tanken som det skal måles nivå i, og den mottakeren/måleren måler gammastråler som slipper igjennom væsken/massen.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Gammastråler har den egenskapen at det kan gå igjennom alle materialer(noen materialer absorberer mer energi enn andre) og det gir oss muligheten til å måle de fleste masser og væsker. Og dagens teknologi innen radioaktive målere, måler også materialenes, væskenes og evt. Skumm som kan dannes sin tetthet og nivå veldig presist. Men det er jo ikke alle ting vi ønsker å bruke gammastråler for å måle nivået på.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">﻿[[image:radioaktive_staver.png]]
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Tracerco fikk en etterspørsel på en måler som kunne måle nivå og masse/tetthet nøyaktig i 1999 av et oljedestillasjons anlegg. Det de kom opp med da var et enkel men genialt system. Siden en radioaktivmåler kan måle nivå og tetthet, men en måler kan kun måle en tetthet. Så de løste det ved i prinsippet å putte flere radioaktive målere ned i en stav/rør og like mange mottakere som er i like høyde med de radioaktive senderne. Og da får de lest av tettheten flere steder.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">media type="youtube" key="ILySX2rdp0o?version=3" height="390" width="640"

**__<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">OBS! __**
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Radioaktiv stråling er farlig og vi må stenge av strålingskilden før vi går inn i en tank som benytter radioaktive nivåmålere.Gammastråler gir fra seg energi i form av varme eller ved å gi bort ekstra elektroner til atomene i stoffet som kan endre stoffet. Alle tanker som benytter seg av radioaktive apparater skal være merket med dette skiltet: <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Ultralyd:
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Når vi bruker en nivåmåler basert på ultralyd, sender vi ultralydpulser ut. Når denne lydpulsen treffer overgangen mellom luft og mediet, reflekteres en del av lydenergien opp til mottageren. Når denne mottageren motar en puls, vet den tiden pulsen har brukt til å tilbakelegge seg strekningen fra f.eks toppen av tanken og ned til innholdet. Dermed har du fått et mål på avstanden og dermed vet du hvordan nivået er i tanken. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Denne metoden er best til å måle grenseoverflater f.eks mellom to typer vesker med forskjelling massetetthet.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">

**__<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Plassering av ultralyd: __**
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Ultralyd giveren skal være plassert parallelt med overflaten det vil si når det er veske skal det være rett men når det er måling av faste stoffer skal du montere den i forhold til rasvinkelen.

**__<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Måleforhold: __**
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Når du vurderer om du skal sette inn en nivåmåler som er basert på ultralyd må du vurdere om det er den riktige løsningen å brukte. Når du skal sette in ultralyd nivåmåling må tu tenke gjennom hva som kan absorbere og reflektere signalet. Det er mye som kan virke inn på målingene, og det kan være støv, damp, trykk, temperatur og variasjoner i gasskonsentrasjonen.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Automatisering industridata - nr.5 -2006 <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Industriell måletekknikk for automatikkerfaget - side 194 <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">- http://www.instrutek.no/products.asp?id=205
 * __<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Kilder : __**

Radar:
Radaren på bilde over sender ut radarpulser i frekvensområdet 24-26 GHz, omtrent samme frekvens som benyttes i blant annet radar for overvåking av luftrommet. Den brukes også i mikrobølgeovner. Radar målere ligger ca i samme frakvensområde som den på bilde, men frekvensen kan variere eller hvordan du trenger strålevinkelen. strålevikelen er hvor stor omkrets det er på radarpulsene.



En radarmåler med høy frekvens gir liten strålevinkel. Måleren kan derfor monteres nær tankveggen. Det er enklere å unngå forstyrrende elementer i tanken, for eksempel røreverk, temperaturelementer, kjølerør osv. Figur 4.17 viser et eksempel på strålevinkel.

Nivåmåling med radar er en effektiv og berøringsfri metode for å måle fyllingsnivå til alle typer medier i en tank. Målemetoden er et godt alternativ til målinger der det er fare for korrosjon og beleggdannelse på andre typer måleelementer, eller i anlegg der annet måleutstyr krever mye vedlikehold.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Bjelker, røreverk, kjølerør, skum, varmespiraler osv. i tanker forårsaker uønsketekko. De falske ekkoene er ofte så kraftige atmottakeren ikke klarer å skille mellom falske ekkoer og nivåets ekko. I slike tankerer radarmåleren uegnet.



<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Hydrostatisk måling av væskenivå:
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Det er tre typer av nivåmålinger som du kan bruke for å gjøre en hydrostatisk måling av væskenivået, De er statisktrykk, differansetrykk og boblerør.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Differansetrykk:
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Når man måler differansetrykket i en tank bruker man membran til å måle trykket inne i tanken, dette trykket kan vises direkte på et manometer. Dette fungerer slik at når membranet utsettes for det trykket som er i tanken og overfører det videre til manometeret ved å overføre trykket til oljen som er i røret og fram til måleinstrumentet.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Differansetrykket i en åpen tank kan også bli målt av membran, og d/p cellen sammenligner to trykk målinger som kan være væsketrykket og atmosfæretrykket og gjør det om til et mA signal og sender det til f.eks en regulator som bruker signalet til å øke eller minske pådraget i tanken. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Differansetrykket i en lukket tank kan man ikke bruke den samme medtoden som for en åpen tank. Man kan ikke Sammenlikne atmosfæretrykket og væsketrykket i tanken siden det ikke vill være atmosfæretrykket, men et helt annet trykk. Man må på en lukket tank sett inn et membran i toppen av tanken for å måle et viket som helst trykk det skulle være over væsken. Dette kompenserer for væsketrykket og man får en nøyaktig nivåmåling. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Kilder: <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">- [] <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">[|- http://vvi.no/interactive/index.php?module=ContentExpress&func=display&ceid=188] <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">- Industriell måletekknikk for automatikkerfaget

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Boblerør:
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Når man bruker et boblerør får man en direkte måling av væskemengden i en tank. Boblerøret fungerer slik. Røret er plasert ned i tanken til et viss nivå. Når røret har blitt fylt opp så langt det går med væske tilføres trykkluft og væsken presses derved ut av røret, og da vet vi hvor høyt det hydrostatiske trykket er siden det nødvendig vis er det samme trykket som ble brukt til å presse vannet ut av røret.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Tilførselen av luft også må være stor nok til at trykkøkningen (i røret) kan følge de hurtigste nivåøkningene som det kan bli. Med for stor tilførsel av luft vil luften forlate boblerøret i større bobler. Dette medfører pulsasjoner i trykket, det vil si målestøy. I tanker der det finnes bunnfall, må vi sørge for at boblerørets utløp ligger tilstrekkelig høyt over bunnen. Under er det et bilde av hvordan en sånn prosess kan være. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;"> <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Målefeil med boblerør er som regel på grunn av disse årsakene: <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">• fortetninger i fic på grunn av uren luft <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">• lekkasje mellom fic og boblerør <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">• fortetninger i boblerøret <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">• ventil hv2 ikke helt åpen <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">• vær også oppmerksom på bobleutløpets plassering. utløpet til boblerøret må ikke plasseres for nær utløpet i tanken, det kan skape sug i boblerøret og dermed målefeil.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">**__Pressostat:__** <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Pressostaten LAH måler trykket i boblerøret, Når trykket i boblerøret <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">passerer pressostatens innstilte koblingstrykk, skifter pressostaten utgang fra høy til <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">lav eller motsatt. Her benyttes utgangssignalet til å sette en alarm for høyt nivå i <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">tanken. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Kilde: []

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">[[image:seglass.jpg width="508" height="380"]]
( Seglass på bilde over er fra Eidsivas nye fjernvarmeanlegg på hamar) <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Seglasset benyttes for måling av væsker, Ved å ha et rør(må være mulig å se igjennom) som er tilkoblet i mellom der du vil måle så får du en direkte og visuell måling av hvor mye som er i tanken. Siden væsken i røret vil øke likt med væsken i tanken. Røret som nivået leses av i er ofte inndelt slik så det skal bli lettere å lese av nivået.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Ved måling med seglass, kan vi få målefeil på grunn av temperaturforskjell inne i tanken og ute ved seglasset. Dette gjelder spesielt når vi måler på en kjeledrum. På grunn av temperaturen vil densiteten til væsken i drummen og væsken i seglasset bli forskjellig. For å oppnå likevekt, må nivåene være ulike. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">En annen feil som kan være vanskelig å oppdage, er tilstopping av forbindelsesrørene. Når dette oppstår, vil ikke nivået i seglasset forandres når tanknivået forandres. I beste fall kan det være tale om en forsinkelse. I verste fall kan rørene være helt tette, slik at nivået i seglasset ikke forandres i det hele tatt. <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Seglass brukes som regel bare til lokale målinger. Dersom målingen skal overføres til et kontrollrom, må vi bruke TV - overføring. Dette har vært vanlig å gjøre i forbindelse med fjernstyring av kjeleanlegg, hvor det har vært et krav at nivået i kjeledrummen skal leses direkte.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">[]

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">[[image:flottør.gif width="579" height="250"]]
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Flottørmåleren fungerer slik at flottøren beveger seg når nivået treffer flottøren og flottøren vil da endre kontaktene når nivået er høyt nok. Flottøren styrer elektriske kontakter, slik at flere kontakter slutter eller bryter. Flottøren vil virke med en ”av/på” funksjon og vil være egnet i anlegg som trenger et signal hvis nivået blir for høyt eller lavt. (Mindre egnet for regulering.) Så flottørmålere brukes ofte i anlegg som en ekstra sikkerhet for å unngå kritiske nivå.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">[] <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Industriell måleteknikk s. 199-200

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%; line-height: 0px; overflow: hidden;">﻿[[image:nivåvippe.gif width="475" height="336"]]
<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Nivåvippen henges i en kabel/ledning som må festes i tanken eller i det den skal måle fra. Og den fungerer ganske enkelt: når vippen flyter opp med væsken i tanken så vil etter hvert vippen velte over pga at. Den har en lav tetthet og vil flyte i væsken og når da vippen kommer over punktet der ledningen er festet så vil vippen velte og da kommer det en elektrisk ledende væske som slutter to ledere i sammen. (som vist på bildet over) Og slik vil det indikere hvor nivået er. Slike nivåvipper er ofte funnet på vannpumper/lensepumper som er nedsenkbare.

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">[] <span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">Industriell måleteknikk s. 200

Peilepinne:
Peilepinner fungerer vel med det enkleste prinsippet innen måling av nivå. En peilepinne er en stang som stikkes ned der væsken som skal måles( i selve tanken eller i et rør som er festet på siden av tanken). Væsken som skal måles må være farget og "sitte" litt igjen på peilpinnen slik så vi får målt nøyaktig. Peilepinner blir ikke så ofte brukt, men på biler så er det vanlig. Grunnen til at det ikke brukes så ofte er rett og slett at det finnes en god del bedre løsninger, for det om de kanskje koster bitte litt mer. Men for en bedrift så lønner den invisteringen som regel seg da du som ansatt ofte koster endel i timen. (ca. lønn gange 3). (bildet over viser hvordan tuppen på en peilepinne kan se ut) []

Når væsken i tanken er elektrisk ledende og ikke brennbar, kan vi bruke elektroder for å måle grenseverdien på nivået, Det er koblet spenning på elektrodene. Felles elektrode har minusspenning. De to andre har plusspenning. Når væsken når opp til elektrode for lavt nivå, så går det en liten strøm gjennom væsken, fra positiv lektrode til den felles negative. Når nivået kommer nedenfor elektroden for lavt nivå, brytes strømmen mellom elektrodene. Men nivået har nådd elektroden for høyt nivå, slutter kretsen for strøm mellom felles elektrode og elektrode for høyt nivå. Reléutgangene kan brukes til start/stopp av pumper, til alarmindikering eller kan inngå i et forriglingsanlegg.
 * Elektroder:**

Kilder: http://public.fructi.pl/IM_Kapittel_4.pdf

Måling av nivå med veiecelle:
En veiecelle består av strekklapper som er limt på tankens bein eller på stålklosser som plasseres under tankens bein. Strekklappene har den egenskapen at de forandrer ledningsevne når de blir strekt. Ledningsevnen i strekklappene øker dermed likt med tyngden i tanken. Strekklappene er plassert i en brokobling og koblet til elektroniske forsterkere. Dette er et rimelig alternativ for å holde kontroll på nivået i tanken, men egner seg dårlig til væsker og masser som kan endre tetthet. Dette er f.eks brukt til å holde styr på innholdet i de fleste tankene på tine.(silotanker, blandetanker, osv). det kan være lurt og montere av/på brytere (f.eks. flottør) i bånn eller/og i topp av tank som en ekstra sikkerhet. OBS! viktig å huske at man veier tanken med innhold, så vekt av tank må enten regnes ut eller veies/sette nytt nullpunkt når tanken er tom. og man må regne ut hvor mange kg tanken er full og en verdi ved mindre vekt for å finne ut hvor mange kg som er 100% av tanken eller f.eks 10 000 L. (bildet under viser hvordan en veiecelle er bygd opp og hvor de normalt plasseres) Strekklapper fungerer slik at når lednings materiale(f.eks en alu kabel) strekkes så vil motstanden(resistansen) øke proporsjonalt med spenningsfallet. det brukes helst materialer som konstantan som er en blanding av kobber og nikkel, dette fordi dette er et materiale som vil få lite endring på motstanden pga varme. for vi vil ikke at en veiecelle skal fungere som en pt-100 eller pt-1000. Forskjellige ledende materialer til forskjellig nøyaktighet (Materialer som leder godt vil ha mindre nøyaktighet. Materialer som endrer lite på motstanden med tanke på varme vil være gode til jobben)

(bildet over viser hvordan veiecellen må kobbles opp.)

[] []

Trykksensor:
Trykksensorer bruker i dag strekklapp prinsippet. Altså at motstanden øker proporsjonalt med trykk (sammen pressing av lederen). Vi kan bruke trykksensorer på væsker som ikke endrer tetthet, Ved å finne ut hvordan trykket øker med nivået. Dette er en rimelig løsning å måle nivå på, men den vil ikke fungere med masser som ikke flyter og man klarer ikke å måle eventuelt skum. På rent vann, melk også lignende væsker vil den fungere greit på. []

Av/på giver basert på endring i frekvens
En gaffel settes i svingninger med sin resonansfrekvens. Svingningene settes i gang ved hjelp av et piezoelektrisk krystall. Når gaffelen kommer i kontakt med et stoff, endres svingefrekvensen. Denne endringen kan for eksempel være fra 150 Hz til 50 Hz. Endringen i svingefrekvens gir signal til instrumentets utgang. Måleren kan også brukes i eksplosjonsfarlige områder.

Kilder: http://public.fructi.pl/IM_Kapittel_4.pdf

__Densitet/tetthet:__
formelen under viser hvordan du regner ut tetthet til materiale/væske. men hvis du alt vet tettheten og volum så kan du finne massen(vekten av materialet) noe som er veldig relevant med tanke på nivå måling med veieceller. og da blir formelen: densitet*volum=masse.

__﻿Tetthets tabell:__
Det er greit å vite at vann også endrer sin tetthet med varme (1L rent vann= 1kg ved 4 ˚c og 1L rent vann = 0,995 kg ved 20˚c) ,men dette er så lite at det i de fleste sammenhenger så er det ubetydelig. Tetthetstabellen er viktig ved nivåmåling med veieceller og trykksensor. Noen blandinger kan også endre vekt med lik temperatur (gjæring).

[]

<span style="font-family: 'Times New Roman',Times,serif; font-size: 110%;">include component="editors" days="1" imageSize="large" showUsername="true"