Виды приборов и преобразователей для измерения уровня

Иногда может потребоваться измерить уровень жидкости с постоянной плотностью. Для проведения измерения специалисты применяют гидростатические и буйковые уровнемеры и преобразователи уровня. Мы постарались рассказать про приборы и преобразователи для измерения уровня жидкости.

Принцип действия гидростатических уровнемеров достаточно прост.

Он основывается на измерении давления внутри жидкости, определяемой массой столба жидкости. Если емкость будет открыта и жидкость не агрессивна, тогда в этом случае специалисты также могут использовать манометры. У нас также есть статья, про правильное заземление в частном доме.

Гидростатический уровнемер

Установка гидростатических уровнемеров должна будет проводиться вблизи днища резервуара.

Давление, которое будет показывать прибор при постоянной плотности жидкости будет пропорционально уровню жидкости. Чтобы измерить уровень агрессивной жидкости контакт чувствительно элемента допускать запрещается. Жидкость можно оделить с помощью газа, который будет подаваться в соединительную линию.

Благодаря этому чувствительный элемент манометра больше не будет контактировать с агрессивной жидкостью. Если изучить гидростатический преобразователь уровня, тогда можно сказать, что он будет состоять из следующих элементов:

Специальной трубки, через которую будет проходить сжатый воздух.Вентиля.Стакана.

Если плотность жидкости будет постоянной, тогда показания манометра будут пропорциональны уровню жидкости.

Дифманометрический уровень

Чтобы измерить уровень жидкости в емкости, которая находится под давлением необходимо использовать дифманометр. Перепад давления будет равен гидростатическому давлению.

Для проведения измерений отборы диманометра необходимо будет установить сверху и внизу емкости. В уравнительный сосуд необходимо залить жидкость, которая в дальнейшем будет измеряться. После этого сосуд можно будет соединить с отбором.

В этом случае, когда над поверхностью будет образовываться газ или пара, тогда уравнительный сосуд необходимо будет установить на уровне отбора. При конденсации паров уровень в сосуде будет оставаться постоянным, а излишки конденсата будут сливаться в специальную емкость через соединительную трубку. Если сосуд будет располагаться сверху, тогда нулевому перепаду давления будет соответствовать максимальное значение измеряемого уровня и шкала дифманометра будут обратной.

Для измерения уровня агрессивной жидкости в обе трубки под одинаковым давлением и с одинаковым расходом будет продуваться сжатый воздух. Если вам интересно, тогда можете прочесть, как работает тензодатчик.

Буйковый измерительный преобразователь

Буйковые измерительные преобразователи могут применять для точного измерения уровня жидкости, которая находится под давлением в 40 Мпа. Этот вид измерительного устройства может быть:

Согласно закону Архимеда, при погружении при погружении буйка в воду на него будет действовать выталкивающая сила, которая будет равняться весу жидкости. Диапазон измерения преобразователя будет определяться длиной поплавка и высотой установки камеры на емкости.

В бескамерных преобразователях уровня поплавок необходимо поместить в сосуд. Если плотность жидкости в известный момент будет изменяться, тогда показания приборов необходимо будет корректировать.

Измерять уровень или плотность жидкости, которая имеет случайных характер подобными приборами нельзя.

Чтобы измерить уровень жидкости, который имеет переменную плотность необходимо использовать емкостные преобразователи уровня. Основной принцип действия подобных устройств будет основан на изменении емкости электродной системы. В сосуд, в котором будет измеряться уровень необходимо будет погрузить изолированный электрод.

При измерении уровня также будет изменяться емкость конденсатора.

Это связано с тем, что будет изменяться диэлектрическая проницаемость среды между обкладками. Теперь вы точно знаете, какие приборы и преобразователи могут использоваться для измерения уровня жидкости. Надеемся, что эти информация была полезной и интересной.

потенциометр ПП-63.

Для измерения уровня жидкостей применяются специальные средства измерений – уровнемеры. Многообразие типов уровнемеров, принцип действия которых основан на различных физических методах, объясняется разнообразием свойств измеряемых жидкостей.

Наибольшее распространение получили следующие виды уровнемеров:

1. Уровнемеры с визуальным отсчетом;

2. Буйковые и поплавковые уровнемеры;

3. Гидростанические уровнемеры;

4. Пьезометрические уровнемеры;

5. Дифманометрические уровнемеры;

6. Радиоактивные уровнемеры;

7. Акустические и ультразвуковые  уровнемеры;

8. Емкостные уровнемеры.

Уровнемер с визуальным отсчетом— уровнемер, основанный на визуальном измерении высоты уровня жидкости.  Уровень жидкости измеряют в стеклянной трубке, сообщающейся с контролируемым сосудом в нижней, а иногда и в верхней части, или же при помощи прозрачной вставки, помещенной в стенке контролируемого сосуда, например, барабанно-парового котла

Буйковый уровнемер– уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения буйка или силы гидростатического давления, действующей на буек (силы Архимеда).

Буек в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружен в жидкость и перемещается в зависимости от ее уровня.

Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных, жидкостей, находящихся при высоких рабочих давлениях (до 32 МПа), широком диапазоне температур (от –200 до +600 °С) и не обладающих свойствами адгезии (прилипания) к буйкам.

Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.

Недостатком буйковых уровнемеров являются зависимость их точности от плотности и температуры измеряемой среды, ограниченность использования для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей и жидкостей, обладающих адгезией к буйку.

Пьезометрический уровнемер– уровнемер, принцип действия которого основан на преобразовании гидростатического давления жидкости в давление воздуха, подаваемого от постороннего источника и барботирующего через слой жидкости.

У этого уровнемера чувствительный элемент не находится в непосредственном контакте с измеряемой средой, а воспринимает гидростатическое давление через воздух, что является его достоинством.

Для пьезометрических уровнемеров также характерна погрешность измерения из-за изменения плотности измеряемой среды.

Гидростатический уровнемер– уровнемер, принцип действия которого основан на измерении манометром или напоромером гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты ее уровня.

Уровнемеры этого вида обычно используют для измерения неагрессивных, незагрязненных жидкостей, находящихся под атмосферным давлением.

Для измерения уровней агрессивных сред используют специальные разделительные устройства.

Недостатком гидростатических уровнемеров является погрешность измерения при изменении плотности жидкости.

Поплавковый уровнемер– уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости (поплавок как бы отслеживает уровень жидкости).

Поплавковые уровнемеры не пригодны для вязких жидкостей (дизельного топлива, мазута, смол) из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой.

При измерении уровня криогенных жидкостей из-за кипения верхнего слоя возникает вибрация поплавка, что приводит к искажениям результатов измерения.

Наиболее часто поплавковые уровнемеры используют для измерения уровней в больших открытых резервуарах, а также в закрытых резервуарах с низким давлением.

Применение магнитной связи для передачи перемещения поплавка позволяет герметизировать вывод передачи в измерительный блок, упростить конструкцию, повысить надежность, измерять уровень в резервуарах под давлением.

Дифманометрический уровнемер— гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление измеряют при помощи дифференциального манометра. Часто используется для измерения уровня в емкостях под избыточным давлением.

Акустический уровнемер— уровнемер, основанный на зависимости интенсивности поглощения или времени распространения акустических колебаний от высоты уровня жидкости или сыпучего вещества

Ультразвуковой уровнемер— акустический уровнемер, работающий на звуковых колебаниях высокой частоты

Емкостной уровнемер– уровнемер, принцип действия которого основан на различии диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха.

В связи с этим по мере погружения электродов датчика уровнемера в жидкость изменяется емкость между ними пропорционально уровню жидкости в резервуаре.

Остановимся на некоторых типах уровнемеров подробней.

Уровнемеры буйковые

Настройка уровнемеров на заданные пределы измерения проводится с помощью грузов путем имитации гидростатической выталкивающей силы, соответствующей верхнему пределу измерений.

Расчетное значение давления, соответствующее верхнему пределу измерений,

Расчет массы грузов для буйковых уровнемеров:

для жидкости

для раздела фаз

где d – диаметр буйка испытываемого уровнемера, см; Hmax – верхний предел измерения уровня жидкости, см; ρж – плотность измеряемой жидкости, г/см3; ρ н.ж, ρ в.ж — плотности соответственно нижней и верхней измеряемой жидкости в случае измерения уровня раздела фаз, г/см3.

Пьезометрические уровнемеры.

В пьезометрических системах измерения уровня для продувания через трубку помещенную в жидкость, дозированного расхода воздуха. Принцип действия этого регулятора основан на автоматическом поддержании постоянного перепада давления на дросселе, в результате чего обеспечивается постоянный расход воздуха через этот дроссель.

Принципиальная пьезометрическая схема измерения уровня в открытом резервуаре представлена на рисунке 2, а, б, в, г.

На рисунке 2, д показана принципиальная пьезометрическая схема измерения уровня жидкости в резервуаре, находящемся под давлением.

Для исключения влияния давления в резервуаре на показания прибора, измеряющего уровень жидкости, применяется дифференциальный метод измерения с двумя регуляторами расхода. От одного регулятора расхода воздух подается в пьезометрическую трубку, от другого в верхнюю часть резервуара над жидкостью. Разность давлений в трубках, пропорциональная уровню жидкости, измеряется дифманометром.

В системах измерения нижний конец пьезотрубки должен находится на нижнем контролируемом уровне жидкости, но не ниже 80 мм от дна резервуара.

Расход воздуха устанавливается минимальным, чтобы перепад давления на пьезотрубке был возможно меньшим, так как это определяет погрешность измерения пьезометрическим методом.

Минимальный расход воздуха обеспечивается постоянным, без запаздывания, выходом воздуха из пьезометрической трубки при изменениях уровня. Обычно расход воздуха принимается равным 0,1 – 0,2 м3/ч.

Если пренебречь перепадом давления на пьезометрической трубке, то уровень в резервуаре

где Р – давление на манометре М или перепад давления на дифманометре; ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения.

В случае, когда измеряется уровень в резервуаре, находящемся под избыточным давлением, давление питания регулятора расхода воздуха, подающего воздух в пьезотрубку, должно быть:

где Ризб – избыточное давление, кПа; Нмаксρg – максимальное гидростатическое давление столба жидкости, кПа.

Рисунок 2. Обвязка пьезометрических уровнемеров.

На рисунке 2, е показан пример обвязки и монтажа пьезометрического уровнемера с подачей промывочной воды в защитную трубу. В этом случае защищается от «обрастания» нижний конец пьезотрубки, который оказывается в зоне промывочной воды и не контактирует с измеряемой жидкостью.

Гидростатические датчики уровня.

Схемы обвязки и работы гидростатических датчиков уровня представлены на рисунке 3, причем правая обвязка применяется при измерении уровня жидкости в емкости, находящейся под избыточным давлением.

Рисунок 3. Обвязка гидростатических уровнемеров.

В этом случае импульсная трубка, идущая к минусовой полости чувствительного элемента, прокладывается от места отбора давления с уклоном в верх, а в нижней части устанавливаются отстойный сосуд и разделитель мембранный РМ.

Рисунок 4. Измерение уровня в котле (100% — 4 мА/0,2 кгс/см2, 0% — 20 мА/1 кгс/см2)Очень хорошо себя показал данный принцип измерения уровня на очень сложной позиции при измерении уровня воды в котле (рисунок 4).Обвязка при этом не классическая, а на оборот т. е.

на плюсовой отбор подается отбор с верней точки котла (импульсная трубка при этом должна быть заполнена водой), на минус с нижней, и задается обратная шкала прибора (на самом приборе или вторичном оборудовании).Главная» Электромонтаж» КИПиА» Какие есть приборы и преобразователи для измерения уровня жидкостиИногда может потребоваться измерить уровень жидкости с постоянной плотностью. Для проведения измерения специалисты применяют гидростатические и буйковые уровнемеры и преобразователи уровня. Мы постарались рассказать про приборы и преобразователи для измерения уровня жидкости.

Принцип действия гидростатических уровнемеров достаточно прост.

Он основывается на измерении давления внутри жидкости, определяемой массой столба жидкости. Если емкость будет открыта и жидкость не агрессивна, тогда в этом случае специалисты также могут использовать манометры. У нас также есть статья, про правильное заземление в частном доме.

Гидростатический уровнемер

Установка гидростатических уровнемеров должна будет проводиться вблизи днища резервуара.

Давление, которое будет показывать прибор при постоянной плотности жидкости будет пропорционально уровню жидкости.

Чтобы измерить уровень агрессивной жидкости контакт чувствительно элемента допускать запрещается. Жидкость можно оделить с помощью газа, который будет подаваться в соединительную линию.Благодаря этому чувствительный элемент манометра больше не будет контактировать с агрессивной жидкостью. Если изучить гидростатический преобразователь уровня, тогда можно сказать, что он будет состоять из следующих элементов:Специальной трубки, через которую будет проходить сжатый воздух.Вентиля.Стакана.Если плотность жидкости будет постоянной, тогда показания манометра будут пропорциональны уровню жидкости.

Дифманометрический уровень

Чтобы измерить уровень жидкости в емкости, которая находится под давлением необходимо использовать дифманометр. Перепад давления будет равен гидростатическому давлению.

Для проведения измерений отборы диманометра необходимо будет установить сверху и внизу емкости. В уравнительный сосуд необходимо залить жидкость, которая в дальнейшем будет измеряться. После этого сосуд можно будет соединить с отбором.

В этом случае, когда над поверхностью будет образовываться газ или пара, тогда уравнительный сосуд необходимо будет установить на уровне отбора.

При конденсации паров уровень в сосуде будет оставаться постоянным, а излишки конденсата будут сливаться в специальную емкость через соединительную трубку. Если сосуд будет располагаться сверху, тогда нулевому перепаду давления будет соответствовать максимальное значение измеряемого уровня и шкала дифманометра будут обратной.Для измерения уровня агрессивной жидкости в обе трубки под одинаковым давлением и с одинаковым расходом будет продуваться сжатый воздух. Если вам интересно, тогда можете прочесть, как работает тензодатчик.

Буйковый измерительный преобразователь

Буйковые измерительные преобразователи могут применять для точного измерения уровня жидкости, которая находится под давлением в 40 Мпа. Этот вид измерительного устройства может быть:

Согласно закону Архимеда, при погружении при погружении буйка в воду на него будет действовать выталкивающая сила, которая будет равняться весу жидкости. Диапазон измерения преобразователя будет определяться длиной поплавка и высотой установки камеры на емкости.

В бескамерных преобразователях уровня поплавок необходимо поместить в сосуд.

Если плотность жидкости в известный момент будет изменяться, тогда показания приборов необходимо будет корректировать.Измерять уровень или плотность жидкости, которая имеет случайных характер подобными приборами нельзя.Чтобы измерить уровень жидкости, который имеет переменную плотность необходимо использовать емкостные преобразователи уровня. Основной принцип действия подобных устройств будет основан на изменении емкости электродной системы. В сосуд, в котором будет измеряться уровень необходимо будет погрузить изолированный электрод.При измерении уровня также будет изменяться емкость конденсатора.Это связано с тем, что будет изменяться диэлектрическая проницаемость среды между обкладками.

Теперь вы точно знаете, какие приборы и преобразователи могут использоваться для измерения уровня жидкости. Надеемся, что эти информация была полезной и интересной.Читайте также: потенциометр ПП-63.Для измерения уровня жидкости с постоянной плотностью применяют гидростатические и буйковые уровнемеры и преобразователи уровня.Анализ промышленных манометров.Принцип действия гидростатических уровнемеров основан на измерении давления внутри жидкости, определяемого массой столба жидкости, расположенного между точкой измерения и поверхно­стью жидкости в емкости.Если емкость открыта и жидкость, уровень которой измеряют, не агрессивна, то в качестве измерительного прибораприменяют манометры (при высоте емкостине ниже 4 м) или напоромеры (при высоте емкости ниже 4 м), устанавливаемые вблизи днища резервуа­ра.Рисунок 1.Принципиальная схема гидростатического измерения уровня.Давление, показываемое прибором, при постоянной плотности жидкости будет пропорционально уровню жидкости.Для измерения уровня агрессивных жидкостей, контакт которых с чув­ствительным элементом недопустим, их отделяют потоком сжатого воздуха или газа, который подают в соединительную линию. В этом случае чувствительный элемент манометра не будет контактировать с жидкостью, уровень ко­торой измеряют.Рис.

1 Принципиальная схема гидростатического измерения уровня: 1 -трубка, 2 -редукционный мневмоклапан, 3- вентиль, 4 – стакан, 5 – манометрГидростатический преобразователь уровня, пост­роенный по такому принципу, представляет собой трубку 1(рис.1), в которую от редукционного пневмо­клапана 2через вентиль 3и стакан  4подают сжатый воздух. При небольшом расходе воздуха, который  регулируют вентилем по числу пу­зырьков воздуха в стакане 4за единицу времени, давление, измерен­ное манометром 5 будет равно гидростатическому давлению столба жидкости между концом трубки и поверхностью жидкости. При постоянной плотности жидкости показания манометра будут пропорциональны уровню жидкости.Рисунок 2.Дифманометрический уровень с прямой (а) и обратной (б) шкалой: 1, 2 – отборы, 3 – уравнительный сосуд.Уровень в емкости, которая находится под давлением ри,измеряют дифманометром.

Перепад давлений (рис. 2 а) p = (pи+ pг)т. е.

равен гидростатическому давлению жидкости.Рис. 2 Дифманометрический уровень с прямой (а) и обратной (б) шкалой: 1, 2 – отборы, 3 – уравнительный сосудОтборы 1и 2(рис.2 а)дифманометра устанавливают вверху и внизу емкости, уравнительный сосуд 3- на уровне отбора 2и 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.2 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 1.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 ри) и с одинаковым расходом продувается сжатый воздух.Рис.3 Принципиальная схема буйкового преобразователя уровня: 1 – камера, 2 – патрубок, 3,5 – рычаги, 4 – мембрана, 6 – грузы, 7 – опора, 8 – корректор нуляРисунок 3.

Принципиальная схема буйкового преобразователя уровня.Буйковые измерительные преобразователи уровня применяют для точного измерения уровня жидкости в сосудах, находящихся под давлением до 40 МПа. Они бывают камерные и бескамерные.В камерныхпреобразователях уровня камера 1(рис. 3) патрубками 2подсоединяется к сосуду, где измеряют уровень.

В камере на рычаг 3 подвешен буек.Через стальную гибкую мембрану 4рычаг выведен из камеры.По закону Архимеда при погружении в жидкость на буек будет действовать выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной погруженной частью буйка. Максимальное усилие, дей­ствующее со стороны буйка на рычаг 3, будет при отсутствии жидкости в камере (нулевой уровень), минимальное – при полном погружении буйка. Создаваемый момент силы измеряют и по нему судят о значении уровня жидкости.Диапазон измере­ния преобразователя определяется длиной поплавка и высотой установки камеры на емкости.

Поскольку преобразователи с различными диапазо­нами измерения имеют различную массу, для компенсации начального усилия предусмотрен рычаг 5с противовесом 6,который может переме­щаться по этому рычагу 3.В бескамерных преобразователях уровня поплавок помещен непосред­ственно в сосуд, в котором измеряют уровень. Если плотность измеряемой жидкости в заранее известный момент и на известный срок изменяется, шкалы приборов переделывают и показания корректируют.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 изменении емкости электродной системы при изменении измеряемого уровня. В сосуд, в котором измеряют уровень, вертикально погружают изолированный электрод (например, трос на изоляторах).

Измерительный прибор изме­ряет емкость конденсатора, обкладками которого являются изолирован­ный электрод и корпус сосуда (земля).При изменении уровня изменяется емкость конденсатора, так как изменяется диэлектрическая проницаемость среды между обкладками. Если 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.Поделитесь полезной статьей:

Источники:

• dekormyhome.ru
• kipia-portal.ru
• vse-elektrichestvo.ru
• fazaa.ru