Поплавковые средства измерений уровня

Среди существующих разновидностей уровнемеров поплавковые являются наиболее простыми. Получили распространение поплавковые уровнемеры узкого и широкого диапазонов.

Поплавковые уровнемеры узкого диапазона (рис. 17.2) обычно представляют собой устройства, содержащие шарообразный поплавок диаметром 80— 200 мм, выполненный из нержавеющей стали. Поплавок плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальное сальниковое уплотнение соединяется либо со стрелкой измерительного прибора, либо с преобразователем 1 угловых перемещений в унифицированный электрический или пневматический сигналы. Уровнемеры узкого диапазона выпускаются двух типов:

· фланцевые (рис. 17.2, а);

· камерные (рис. 17.2,6).

Отличаются способом их установки на технологических аппаратах. Минимальный диапазон измерений этих уровнемеров- 10-0-10 мм, максимальный – 200-0-200 мм. Класс точности 1,5.

Поплавковые уровнемеры широкого диапазона .(рис. 17.2, в) представляют собой поплавок 1, связанный с противовесом 4 гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале 3 значения уровня жидкости в резервуаре. При расчетах поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок — противовес» только при определенной глубине погружения поплавка. Если пренебречь силой тяжести троса и трением в роликах, состояние равновесия сис­темы «поплавок – противовес» описывается уравнением:

     где G_r,G_n – силы тяжести противовеса и поплавка; S – площадь поплавка; h1 – глубина погружения поплавка; ρж – плотность жидкости.

Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения поплавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила. В результате равенство (17.1) нарушается и противовес опускается вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной h1. При понижении уровня действующая на поплавок выталкивающая сила уменьшается и поплавок начинает опускаться вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной h1.Для передачи информации о значении уровня жидкости в резервуаре применяют сельсинные системы передачи. Обычно ось сельсина- датчика кинематически связана с барабаном, вращение которого осуществляется в процессе перемещения троса, а ось сельсина-приемника— со счетным механизмом.

Рис. 17.2. Схемы поплавковых уровнемеров

Уровнемер (рис. 17.2, г) представляет собой поплавок 1, подвешенный на перфорированной стальной (мерной) ленте 2. Для исключения горизонтальных перемещений поплавка предусмотрены направляющие струны 3. Отличительной особенностью уровнемера этого типа является то, что в нем осуществляется натяжение мерной ленты пружинным двигателем. Двигатель состоит из барабанов 5 и 6. Когда поплавок находится в крайнем верхнем положении, мерная лента 2 сматывается на барабан-накопитель 4. При понижении уровня жидкости сила тяжести поплавка преодолевает силы трения в подвижной системе и усилие, создаваемое пружинным двигателем. В результате поплавок перемещается вниз. Перемещение поплавка вниз сопровождается вращением барабана-накопителя 4 и сматыванием ленты 6 пружинного двигателя с барабана 5 на барабан 7. При перемещении поплавка вверх натяжение мерной ленты уменьшается и лента пружинного двигателя перематывается на барабан-накопитель 4. В процессе перемещения мерная лента вступает в зацепление со штырями мерного шкива 9, на оси которого укреплен счетный механизм 8, представляющий собой десятичный счетчик с наименьшей ценой деления 1 мм. Для передачи информации на расстояние к валу отсчетного устройства может быть подключен преобразователь угла поворота в электрический или пневматический унифицированные сигналы. Минимальный диапазон измерений 0-12 м, максимальный 0-20 м. Абсолютная погрешность измерения ±4 и ±10 мм.