Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Гидростатические уровнемеры

Гидростатические уровнемеры работают по принципу определения гид- ростатического давления жидкости на дно резервуара.

Высота уровня жидкости h, м, определяется по формуле

_{h } ^pст
g_ж

. (6.4)

Из формулы (6.4) видно, что при известном гидростатическом давлении p_ст, Па, для определения уровня достаточно знать плотность контролируемой жидкости ρ_ж, кг/м³, и ускорение свободного падения g.
Измерение гидростатического давления может осуществляться датчиком избыточного давления, дифференциальным манометром, датчиком гидростати- ческого давления и с помощью пьезометрического метода измерения [39].
Внешний вид и схема подключения датчиков избыточного давления и дифференциального давления для контроля за уровнем жидкости в открытом резервуаре приведены на рис. 6.5 [20]. Первая схема (рис. 6.5, а) непригодна для измерений уровней жидкости находящихся под избыточным давлением. Использование второй схемы (рис. 6.5, в) целесообразно только при располо- жении дифференциального манометра на одном уровне с жидкостью, когда из- меряемый перепад давления на нем будет равен гидростатическому давлению.
В том случае если дифференциальный манометр располагается ниже нижней отметки измерения на высоту h₁, м, применяют схемы с уравнительным сосудом, приведенные на рис. 6.6, а при проведении измерений в закрытом ре- зервуаре, находящемся под избыточным давлением, – схему, показанную на рис. 6.7. Для последней схемы измеряемый манометром перепад давления оп- ределяется по формуле
p  _ж g(H  h) . (6.5)
Для измерения уровня жидкостей широко используются датчики гидро- статического давления (рис. 6.8, а), представляющие собой устройства с двумя измерительными камерами, одна из которых является открытой мембраной, а вторая – штуцером. Данные датчики присоединяются непосредственно к дну емкости. Типовые схемы присоединения приведены на рис. 6.8.
Существует и пьезометрический способ измерения уровня жидкости в емкостях, заключающийся в измерении давления газа, прокачиваемого по труб- ке, погруженной на фиксированную глубину в жидкость, которая заполняет ре- зервуар. Пьезометрические уровнемеры применяются для контроля уровня аг- рессивных, кристаллизующихся жидкостей.

Рис. 6.5. Внешний вид и схемы подключения датчиков гидростатических уровнемеров (а, в – подключение датчика избыточного давления и дифференциального манометра соот- ветственно к емкости, сообщающейся с атмосферой, для измерения гидростатического дав- ления жидкости; б, г – внешний вид датчиков избыточного давления и дифференциального манометра (EJX, производитель ООО «Иокогава Электрик СНГ») соответственно): 1 – ем- кость; 2 – датчик избыточного давления; 3 – дифференциальный манометр

133



Рис. 6.6. Схемы измерения уровня открытого резервуара с помощью дифференциальных манометров с применением урав- нительного сосуда (а – с нижним присоединенением уравнительного сосуда; б – с верхним присоединением уравнительного со-

Рис. 6.7. Схема измерения уровня резервуара с помощью дифференциального мано- метра с использованием уравнительного сосуда в емкости под избыточным давлением: 1 – емкость; 2 – дифференциальный манометр; 3 – уравнительный сосуд; 4 – уравновеши- вающая импульсная трубка

6.