Поплавковые средства измерений уровня

Визуальные средства измерений уровня

Принцип измерения:

В рассмотрении не нуждается. Можно отметить лишь то, что к данному средству измерения относятся мерные линейки, рейки, рулетки с лотами (цилиндрическими стержнями) и уровнемерные стекла (последние получили наибольшее применение). Измерение уровня с помощью уровнемерных стекол основано на законе сообщающихся сосудов.

Схема принципиальная:

Рассмотрим принципиальную схему уровнемерного стекла (по причине наибольшего распространения). Схема представлена на рис.45 Указательное стекло 1 с помощью арматуры соединяют с нижней и верхней частями емкости. Наблюдая за положением мениска жидкости в трубке 1, судят о положении уровня жидкости в емкости. Для исключения дополнительной погрешности, обусловленной различием температуры жидкости в резервуаре и в стеклянной трубке, перед измерением осуществляют промывку уровнемерных стекол. Вентиль 2 выполняет эту функцию. По причине низкой механической прочности уровнемерные стекла обычно выполняют длиной не более 0.5 м. Поэтому для измерения уровня в резервуарах устанавливается несколько уровнемерных стекол с тем расчетом, чтобы они перекрывали друг друга.

Погрешности

По выше указанной причине, в рассматриваемых измерителях уровня возникают погрешности. Причем как правило их характеризуют абсолютной величиной (т.е. не зависят от диапазона шкалы). Абсолютная погрешность измерения уровня уровнемерными стеклами ±(1 – 2) мм.

Область применения

Применяются в установках где, как правило, наблюдение ведет человек. Есть также ряд технических ограничений. Уровнемерные стекла применяются до давлений 3 МПа и до температуры 300°.

Принцип измерения

На поверхности жидкости плавает поплавок и через штангу и специальное сальниковое уплотнение соединяется либо со стрелкой измерительного прибора, либо с преобразователем угловых перемещений в унифицированный электрический или пневматический сигналы.

Схема принципиальная

Существуют поплавковые уровнемеры широкого и узкого диапазонов. Поплавковые уровнемеры узкого диапазона (рис. 46) обычно представляет собой устройства, содержащие шарообразный поплавок диаметром 80 – 200 мм, выполненный из нержавеющей стали. Уровнемеры узкого диапазона выпускаются двух типов: фланцевые (он представлен на рисунке) и камерные. Отличие в способе установке на технологических аппаратах. 1 – преобразователь угловых перемещений в унифицированный сигнал.

Поплавковые уровнемеры широкого диапазона (рис. 47) 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.

Уравнения и соотношения

Для поплавкового уровнемера представленного на рис. 47 с учетом пренебрежения силой тяжести троса и трением в роликах, состояние равновесия системы «поплавок – противовес» описывается уравнением:

G_Г =G_П – S h₁ r_Ж g,

где G_Г, G_П – силы тяжести противовеса и 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 выше написанное равенство нарушается и противовес опускается вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной h₁.

Погрешности

Погрешность абсолютная – ±4 и ±10 мм (для диапазонов измерения 0 –12 м и 0 –20 м соответственно). Класс точности 1.5.

Область применения

Получили широкое применение, в том числе и в САУ, поскольку позволяют передавать информацию на расстояние (преобразование в электрический или пневматический унифицированные сигналы). Минимальный диапазон измерений 0 – 12 м, максимальный 0 – 20 м. Отличаются простотой конструкции.

Дата добавления: 2014-01-20