НАЛАДКА ПРИБОРОВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Приборы и преобразователи для измерения уровня

Для измерения уровня жидкости с постоянной плотностью приме­няют гидростатические, поплавковые и буйковые уровнемеры и пре­образователи уровня.

Принцип действия гидростатических уровнем© ров основан на измерении давления внутри жидкости, определяе­мого массой столба жидкости, расположенного между точкой измере­ния и поверхностью жидкости в емкости. Если емкость открыта жидкость, уровень которой измеряют, неагрессивна, то в качеств* измерительного прибора применяют манометры (при высоте емкости не ниже 4 м) или напоромеры (при высоте емкости менее 4 м), устанав­ливаемые вблизи днища резервуара. Конструкции этих приборов опи­саны в § 45. Давление, показываемое прибором, при постоянной плотч ности жидкости будет пропорционально уровню жидкости. Для измерения уровня агрессивных жидкостей, контакт которых с чувствительным элементом недопустим, отделяют чувствительны! элемент прибора от агрессивной жидкости потоком сжатого воздуха или газа, который подают в соединительную линию. В этом случае чувствительный элемент манометра не будет контактировать с жид­костью, уровень которой ИЗМЄІ ряют. Гидростатический преоб­разователь уровня, построенный по такому принципу, представ­ляет собой трубку 1 (рис. 79), которую от редукционного пнев­моклапана 2 через вентиль 3 и стакан 4 подают сжатый воз] дух. При небольшом расхода воздуха, который регулируют вентилем по числу пузырьков воздуха в стакане 4 за единицу времени, давление, измеренное^ манометром 5, будет равно гид­ростатическому давлению стол­ба жидкости между концом трубки и поверхностью жидкое-^ ти. При постоянной плотности.

Рис. 79. Принципиальная схема гидро­статического измерения уровня:

жидкости показания манометра будут пропорциональны уровню жид­кости.

Уровень в емкости, которая находится под давлением рк, измеря­ют дифманометром. Перепад давлений (рис. 80, а) р = (ри + рг) — — Ра — Рг равен гидростатическому давлению жидкости.

Отборы 1 и 2 (рис. 80, а) дифманометра устанавливают вверху и инизу емкости. Уравнительный сосуд 3 устанавливают на уровне от

Рис. 80- Дифманометрическии уровень с прямой (а) и обратной (б) шкалой:

бора 2 и заливают в него измеряемую жидкость. Сосуд соединяют с отбором 1. В том случае когда над поверхностью жидкости находятся конденсирующиеся пары или газы, уравнительный сосуд 3 (рис. 80, б) устанавливают на уровне отбора 1 и соединяют с ним. При конденса­ции паров или газов в сосуде уровень в нем остается постоянным, так как излишки конденсата сливаются в емкость через соединительную линию и отбор /. При верхнем расположении сосуда нулевому перепа­ду давления соответствует максимальное значение измеряемого уров­ня и шкала дифманометра будет обратной. Для измерения уровня аг­рессивной жидкости в обе трубки под одинаковым давлением (боль­шим />„) и с одинаковым расходом продувается сжатый воздух.

Поплавковые измерительные преобразо - и а т е л и уровня (рис. 81) используют для измерения уровня но месту и дистанционной передачи показаний. Действие их основано на законе Архимеда. Пустотелый поплавок 4 связан тросом 3 с бараба­ном 2. Трос 3 в один слой наматывают на барабан, длина окружности которого равна целой или дольной единице длины, например метру. Через вал 5 и шестерню 6 вращение барабана передается на устройство / дистанционной передачи показаний и на местное отсчетное устрой­ ство 7, которое фиксирует число оборотов барабана. Система приво-1 дится в действие противовесом 8.

Буйковые измерительные преобразователи уровня применяют для точного измерения уровня жидкости в сосудах, находящихся под дав-| лением до 400 кгс/см2. Они бывают камерные и бес ка мерные. В ка-I мерных преобразователях уровня камера 1 (рис. 82) патрубками 2

Рис. 81. Поплавковый преобразователь уровня:

подсоединяется к сосуду, где измеряют уровень. В камере на рычаг подвешен буек. Через стальную гибкую мембрану 4 рычаг выведен из камеры По закону Архимеда при погружении в жидкость на буеіі будет действовать выталкивающая сила, равная массе жидкости, вьь тесненной погруженной частью буйка. Максимальное усилие, дейст] вующее со стороны буйка на рычаг.?, будет при отсутствии жидкости в камере (нулевой уровень), минимальное — при полном погружении буйка. Создаваемый момент силы измеряют и по его величине судя г о значении уровня жидкости. Диапазон измерения п реобразо] вателя определяется длиной поплавка и высотой установки камеры на емкости. Поскольку преобразователи с различными диапазонами измерения имеют различную массу, для компенсации начального усилия предусмотрен рычаг 5 с противовесом 6, который может пере мещаться по рычагу.

В бескамерных преобразователях уровня поплавок помещен не посредственно в сосуд, в котором измеряют уровень. Если плотность измеряемой жидкости в заранее известный момент и на известный срои изменяется, шкалы приборов переделывают и показания корректив руют. Измерять уровень жидкости, изменение плотности которой носит случайный характер, рассмотренными приборами нельзя.

Для измерения уровня жидкости с переменной плотностью, а также уровня сыпучих материалов применяют емкостные преобразователи уровня. Действие емкостных преобразователей уровней основано на пшененин емкости электродной системы при изменении измеряемого уровня. В сосуд, в котором измеряют уровень, вертикально погру­жают изолированный электрод (например, трос на изоляторах). I Ьмерительный прибор измеряет емкость конденсатора, обкладками которого являются изолированный электрод и корпус сосуда (земля). При изменении уровня изменяется емкость конденсатора, так как вменяется диэлектрическая проницаемость среды между обкладками. Исли электрод расположить не вертикально, а горизонтально, то из­менение емкости будет происходить резко, скачком, так как жидкость или сыпучая среда достигнет электрода одновременно по всей поверх­ности. Резкое изменение емкости может быть зафиксировано сигналь­ным устройством.

Полупроводниковый индикатор уровня (рис. 83). Блок питания БП иырабатывает напряжения, необходимые для работы генератора ГЧ и полупроводникового двух каскадного усилителя ПУ. Генератор час­тоты вырабатывает переменное синусоидальное напряжение частотой 100 кГц, которое используется для питания измерительного моста ММ переменного тока. Конденсаторы Cl—С4, включаемые параллель­но измерительному преобразователю ПП, служат для выбора диапа­зона измерения индикатора. Конденсатором переменной емкости С5 уравновешивают мост при нулевых значениях уровня. Резистор R0 «•лужит для измерения коэффициента усиления полупроводникового усилителя ПП. Настройки индикатора связаны: при изменении ко - *}>фициента усиления изменяется настройка нулевого значения уров­ня, и наоборот. К клеммам подключают миллиамперметр со шкалой, отградуированной в* %, входящий в комплект ЭИУ.

Радиоактивные уровнемеры и сигнализаторы уровня, получившие распространение в последнее время, изменяют свои показания в за - нисимости от интенсивности излучения передатчика, которое частич­но поглощается при увеличении уровня жидкости.