Измерение расхода

Визуальные средства измерения.
К ним относятся мерные линейки, рейки, рулетки с лотами (цилиндрическими стержнями) и уровнемерные стекла. Последние получили достаточно широкое распространение для измерения уровня жидкости в закрытых баках, цистернах в случаях медленного изменения уровня (рис. 64).
Измерение уровня с помощью уровнемерных стекол основано на законе сообщающихся сосудов. Указательное стекло 1 с помощью арматуры соединяют с нижней и верхней частями емкости. Наблюдая за положением мениска жидкости в трубке 1 можно судить об уровне жидкости в емкости. Для исключения дополнительной погрешности, обусловленной различием температуры жидкости в резервуаре и стеклянной трубке, перед измерением осуществляют промывку уровнемерных стекол. Для этого предусмотрен вентиль 2.

Рис. 64 Схема установки указательных стекол на технологической емкости
Из-за низкой механической прочности стекла трубки выполняют длиной не более 0,5 м. поэтому для измерения уровня в больших резервуарах устанавливается несколько уровнемерных стекол с таким расчетом, чтобы они перекрывали друг друга.
Абсолютная погрешность измерения уровня 6(1…2) мм. При изменении температуры возможно появление дополнительной погрешности. Уровнемерные стекла применяют до давления 2,94 МПа и до температуры 300⁰С.
Поплавковые уровнемеры.
Уровнемеры этого типа являются наиболее простыми по конструкции, поэтому они довольно часто применяются на производстве. Возможность оборудования их преобразователями для передачи измерительной информации расширили область их применения.
Поплавковые уровнемеры выпускаются узкого и широкого диапазонов.
Поплавковые уровнемеры узкого диапазона (рис. 65а) обычно представляют собой устройства, содержащие шарообразный поплавок диаметром 80…200 мм, выполненный из нержавеющей стали или другого инертного материала.

Поплавок плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальные сальниковые уплотнения соединяется либо со стрелкой измерительного прибора, либо с преобразователем 1 угловых перемещений в унифицированный электрический или пневматический сигналы. Минимальный диапазон измерений уровнемеров -10…0…10 мм, максимальный -200…0…200 мм. Класс точности 1,5.

Рис. 65 Схемы поплавковых уровнемеров
Поплавковые уровнемеры широкого диапазона (рис. 65б) представляют собой поплавок 1, связанный с противовесом 4 гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале 3 значение 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 не учитывать силу тяжести троса и трение в роликах, состояние равновесия системы описывается уравнением
G_г = G_п - S.h₁.r_ж.g (162)
где G_г – сила тяжести противовеса;
G_п – сила тяжести поплавка;
S – площадь поплавка;
h₁ – глубина погружения поплавка;
r_ж – плотность жидкости.
Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения поплавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила. В результате равенство (162) 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.