|
Измерение уровня по принципу перепада давления основано на измерениях гидростатического давления с использованием постоянной удельной плотности среды. Данный метод определения уровня жидкости широко применяется во многих отраслях. Решения включают как традиционные способы подключения преобразователя, так и интегральные с возможностями прямого монтажа или при помощи выносных мембран, которые могут быть сконфигурированы как настроенная система, сбалансированная система или система с выносными электронными сенсорами.
Измерительная Принцип действия гидростатического уровнемера основан на преобразовании значений давления столба жидкости в высоту этого столба по известной плотности среды. Для измерения гидростатического давления может использоваться манометр (датчик избыточного давления, подключенный на нижнем предельном уровне). Чаще всего применяются дифференциальные датчики давления, с помощью которых можно измерять уровень жидкости в агрегатах, работающих под давлением.
Гидростатический метод измерения уровня основан на измерении гидростатического давления столба жидкости по формуле P=ρ·g·h, где P – давление, ρ – плотность, g – ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости, не зависящее от формы и объема резервуара.
Гидростатические датчики давления (уровня) применяются для измерения уровня любых жидкостей, начиная от воды и заканчивая пастами, в резервуарах, скважинах, колодцах. Гидростатические уровнемеры дешевы и просты по конструкции, но имеют ограниченное применение из-за условий применения (монтаж на днище резервуара, требуется постоянная плотность измеряемого объекта, только для спокойных объектов/процессов). Постоянный контакт с измеряемым объектом так же накладывает свои ограничения.
Конструктивно гидростатические датчики бывают двух типов: колокольные (погружные) и мембранные (врезные).
Колокольные гидростатические уровнемеры
Для измерения уровня жидкости относительно дна резервуара может быть использована зависимость давления жидкости. При неизменном значении плотности жидкости искомый уровень может быть найден через измерение давления у дна резервуара, как
Преобразователем давления может служить, например, цилиндрический сосуд (колокол) с открытым дном и верхней крышкой с небольшим отверстием для связи с входом манометрического преобразователя.
Рис 2.1 Колокольный (а) и барботажный (б) гидростатические уровнемеры: 1 -резервуар; 2 - контролируемая жидкость; 3 - «колокол» (а) и пьезометрическая трубка (б); 4 - манометр; 5 - источник сжатого воздуха
Колокол 3 (рис. 3.2, а) устанавливается на дне резервуара 1 с некоторым зазором h |. Полость колокола через трубопровод малого внутреннего диаметра d соединен с чувствительным элементом манометрического преобразователя давления 4. При заполнении резервуара жидкость 2 под действием гидростатического давления заполняет внутреннюю полость колокола на некоторую высоту Ь, создавая избыточное давление в пневматической системе над колоколом, которое воспринимается манометрическим преобразователем давления 4. В случае измерений в агрессивной жидкости нижняя часть колокола может закрываться защитной мембраной. Однако упругость мембраны уменьшают общую чувствительность уровнемера в целом и с этим приходиться считаться при выборе чувствительности манометрического преобразователя.
Рис 2.2 Колокольный уровнемер УГЦ-1: конструкция датчика колокольного преобразователя (а), общий вид уровнемера и
Уровнемеры УГЦ-1 имеют следующие модификации от УГЦ-1.1 до
УГЦ-1.6, включающие уровнемеры:
• колокольного типа (УГЦ-1.1 и УГЦ-1.2), в которых тензорезистив- ный сенсор и электронный блок располагаются над резервуаром, а передача давления столба жидкости от колокола по пневматической трубке;
• с датчиком, снабженным разделительной мембраной (УГЦ-1.3 - УГЦ-1.5), в которой столб жидкости воздействует непосредственно через мембрану и разделительную жидкость на тензорезистивный сенсор.
Уровнемер состоит из первичного преобразователя (колокол, линия связи, преобразователь давления) и измерительного прибора. Колокол выполнен из стали 12Х18Н10Т. В качестве измерительного прибора используется прибор контроля цифровой ПКЦ-1. В зависимости от соединения колокола с преобразователем давления (линия связи), уровнемеры имеют 2 модификации: УГЦ-1.1 - соединение колокола с корпусом преобразователя давления выполнено трубкой из стали 12Х18Н10Т диаметром 10 мм; УГЦ-1.2 - соединение колокола с корпусом преобразователя давления выполнено медной трубкой.
Рис 2.
Мембранные гидростатические датчики непрерывного измерения уровня жидкости – моноблочные для установки на внешней стороне резервуара (слева) и из двух блоков – анализаторы разности давлений над поверхностью среды и столба жидкости (справа) для установки на внешней стороне резервуара
2.2. Контактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения.
Контактные датчики непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения используют способ измерения коэффициента отражения электромагнитных волн посредством совмещения прямого и отраженного испытательных сигналов (time-domain reflectometry). В отличие от микроволновых радарных датчиков (см. ниже) на базе метода измерения и регистрации времени прохождения сигнала (генерируемых передатчиком электромагнитных волн) в контактных датчиках непрерывного контроля уровня жидкости на базе метода направленного электромагнитного излучения генерируемый микроволновой поток фокусируется специальным волноводом (погружным зондом) в виде троса или стержня, благодаря чему практически полностью нивелируются основные недостатки ультразвуковых и электромагнитных (радарных) бесконтактных датчиков – сильное рассеивание излучаемого сигнала в резервуара и снижение точности измерений из-за ложных показаний отражений от стенок резервуара.
Do'stlaringiz bilan baham: |
