Измерение уровня жидкостей

I. Визуальные уровнемеры.

Р абота указательных стекол основана на принципе сообщающихся сосудов. Указательное стекло соединяют с сосудом нижним концом (для открытых сосудов) или обоими концами (для сосудов с избыточным давлением или разрежением). Указательные стекла снабжают вентилями или кранами для отключения их от сосуда и продувки системы. В арматуру ука­зательных стекол сосудов, работающих под давлением, обычно вводят предохранительные устройства, автоматически закрывающие каналы в головках при случайной поломке стекла. Пло­ские указательные стекла рассчитаны на давление до 2,94 МПа и температуру до 300°С.

Указательные стекла не рекомендуется употреблять дли­ной более 0,5 м, поэтому при контроле уровня, изменяющего­ся больше чем на 0,5 м, устанавливают несколько стекол (рис. в) так, чтобы верх предыдущего стекла перекрывал низ по­следующего.

II. Поплавковые уровнемеры. Чувствительным элементом по­плавкового измерителя уровня является поплавок 1, плаваю­щий на поверхности жидкости. Поплавок уравновешивается грузом 2, который связан с поплавком гибким тросом 3. Положение груза относительно шкалы определяет уровень жидкости. Пределы измерения устанавливают в соответствии с принятыми значениями верхнего 4 и нижнего 5 уровней.

Р абота поплавкового электрического уровнемера типа ДПЭ основана на изменении положения поплавка, связан­ного с постоянным магнитом, при изменении уровня жидкости. Магниты, ориентированные одноименными полюсами один от­носительно другого, обеспечивают при перемещении поплавка управление контактными устройствами через герметичную стенку. При достижении жидкостью верхнего предельного положения нормально-закрытый контакт размыкается, а нормально-открытый замыкается.

Первичный преобразователь уровнемера типа ДПЭ-1 состоит из поплавка 7 и магнита 5, закрепленного на оси 6 кронштей­на 4, размещенного в литом алюминиевом корпусе 3. чНа изо­лированной крышке 2, крепящейся винтами к корпусу датчи­ка, расположен переключатель. В крышке предусмотрено саль­никовое уплотнение 1 для закрепления кабеля.

З начительно более надежны тонущие поплавки — массивные буйки 1. При изменении уровня жидкости изме­няется по закону Архимеда действую­щая на конец рычага 2 сила (вес буй­ка) и соответственно изменяется мо­мент сил, действующих на рычаг. Из­меняющийся при колебаниях уровня мо­мент сил от буйка 1 передается через вал 5, закрепленный в донышке 6, на трубку 4 и уравновешивается моментом ее скручивания. Изменение угла скручи­вания трубки, пропорциональное вели­чине уровня, очень невелико. Поэтому обычно используют усилители 2, чаще пневматические, соединяемые с доныш- ком 6 рычагом 3. Длина буйка 1 зависит от установленных зна­чений верхнего ВУ и нижнего НУ уровней.

Интервал измерения уровня поплавковых и буйковых уров­немеров выбирают из ряда: от 0 до 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0 и 20 м. Класс точности может быть 0,6; 1,0; 1,6 и 2,5.

III. Гидростатические уровнемеры.

Дифманометром можно измерять уровень в открытых и закрытых сосудах, т. е. в сосудах, находящихся под давлением и разрежением. При применении дифманометров для измерения уровня обязательно устанавливают уравнительный сосуд, наполненный до определенного уровня той же жидкостью, что находится в ре­зервуаре. Назначение уравнительного сосуда - обеспечение постоянного столба жидкости в одном из колен дифманометра. Высота столба жидкости во втором колене дифманометра из­меняется с изменением уровня в резервуаре. Каждому значе­нию уровня в резервуаре соответствует определенный перепад давления, показываемый дифманометром, что позволяет су­лить о положении уровня.

IV. Пьезометрические уровнемеры основаны на принципе гидравлического затвора.

Для измерения уровня используют воздух или инертный газ под давлением, который продувают через слой жидкости. Количество продуваемого воздуха ограничивают диафрагмой D или иным способом так, чтобы скорость движе­ния его в трубопроводе была минимально возможной. Это при­ближает к нулю потери на трение в трубопроводе после диа­фрагмы D.

Уровень жидкости определяется по установившемуся давле­нию (Р—Р_х) в системе:

Р-Р_Х = Hρ_жg,

Откуда: H = (Р-Р_Х)/ ρ_жg

Давление (Р—Р_Х) определяется по высоте h столба жид­костного манометра с замыкающей жидкостью плотностью ρ_ж или любым иным способом (рис.а).

В случае измерения уровня в со­судах, заполненных агрессивными жидкостями и газами (рис.б) обязателен непрерывный подвод воздуха пли инертного газа в обе линии, подсоединяемые к дифференциальному мано­метру. Для наблюдения за непрерывностью на каждой линии устанавливают стеклянные контрольные сосуды КС с водяным затвором, по ко- торому видно движение воздуха, или ротаметры. Количество подводимого воз­духа устанавливают регулирующими вентилями РВ.

V. Электрические уровнемеры.

Емкостной уровнемер: в сосуд с жидкостью 1, уровень которой необходимо измерить, опущен электрод 2, покрытый изоляционным мате­риалом. Электрод вместе со стенками сосуда образует цилинд­рический конденсатор, емкость которого изменяется при коле­баниях уровня жидкости. Величина емкости измеряется элект­ронным блоком 3, который дает сигнал в блок 4, представляю­щий собой релейный элемент (в схемах сигнализации достиже­ния определенного уровня) или указывающий прибор (в схе­мах измерения уровня).

Омический сигнализатор: основан на замыкании электрической цепи источника питания через контролируемую среду, пред­ставляющую собой участок электрической цепи, обладающей определенным оми­ческим сопротивлением (растворы кислот и щелочей). Прибор представляет со­бой электромагнитное реле, которое включается в цепь, обра­зующуюся между электродом и контролируемым материалом.

Схемы включения омического релейного сигнализатора уровня: а — для контроля одного уровня: б — для контроля днух уронней; в — для контроля уроиней в емкости из изоляционного материала; г - для контроля грех уровней.