Лекція 11. а) Поплавковий рівнемір

2.

План

1. Загальні відомості.

2. Механічні рівнеміри.

а) Поплавковий рівнемір.

б) Буйковий рівнемір.

в) Гідростатичний рівнемір.

г) П’єзометричний рівнемір

1. Рівень — умовна горизонтальна лінія або площина, що служить межею висоти.

Під вимірюванням рівня розуміється індикація положення розділу двох середовищ різної щільності щодо будь - якої горизонтальної площини, прийнятої за початок відліку.

Іноді за результатами вимірювання рівня судять про об'єм кількості речовини, що міститься в резервуарах (баках, цистернах і т. п.). Для цього використовують або мірні ємності постійного (по висоті) поперечного перерізу (наприклад, мірні баки об'ємних витратомірних установок), або спеціальні таблиці, що ставлять у відповідність кожному поточному значенню рівня значення об'єму резервуара.

Для вимірювання рівня рідин застосовуються спеціальні засоби вимірів - рівнеміри.

Рівнеміри складаються з сукупності вимірювальних перетворювачів і допоміжних пристроїв, необхідних для здійснення процесу вимірювань (пристроїв для лінеаризації функцій перетворення, відлікових пристроїв і т. д.).

Первинний перетворювач (датчик) сприймає вимірювану величину - рівень - і перетворює її у вихідний сигнал (електричний, пневматичний, частотний), що надходить на наступні перетворювачі, або в свідчення, відлічувані за шкалою рівнеміра.

Принцип дії первинних перетворювачів рівнемірів заснований на розходженні фізичних властивостей речовин, що утворюють межу розділу.

Основні метрологічні характеристики рівнемірів будь-яких типів наступні:

Ø статична функція перетворення (градуювальна характеристика), що описує зв'язок вихідних сигналів первинного перетворювача з поточними значеннями вимірюваної величини, - рівня,

Ø основна похибка;

Ø варіація показань;

Ø додаткові похибки, обумовлені конструктивними особливостями рівнемірів, взаємодією чутливого елементу датчика з середовищами, створюючими поверхню розділу.

Різноманіття типів рівнемірів, принцип дії яких заснований на різних фізичних методах, пояснюється різноманітністю властивостей вимірюваних рідин.

До цих рівнемірів відносяться поплавцеві, буйкові і гідростатичні рівнеміри. Всі вони реалізують абсолютний метод виміру рівня, заснований на використанні відмінності щільності речовин, створюючих межу розділу. Принципова схема поплавцевого рівнеміра представлена на рис.1. Як первинний перетворювач рівнеміра використовується тіло (поплавець) звичайно кулястої або циліндрової форми, плаваюче на поверхні рідини і таке, що має постійне осідання (l).

Рисунок 1. Принципова схема поплавкового рівнеміра.

Поплавець під дією виштовхуючої („Архімедівською”) сили переміщається разом з рівнем рідини.

Положення поплавця, що є мірою поточного значення рівня рідини, фіксується вторинним перетворювачем і перетворюється в електричний, пневматичний, частотний сигнал і (або) відлічується за шкалою показуючого приладу. Зв'язок поплавця з вторинним перетворювачем може здійснюватися за допомогою механічних елементів (троса, стрічки, важеля) або за допомогою безконтактних (оптичних, акустичних, радіоізотопних і ін.) стежачих систем.

Характерна особливість поплавцевих рівнемірів з механічним зв'язком - необхідність герметизації виводу при вимірі рівня токсичних, легкоїспаряющихся рідин, в судинах з надлишковим тиском, а також наявність додаткових погрішностей, пов'язаних з пружною деформацією і тертям елементів зв'язку.

Найбільш істотний вплив на точність виміру рівня поплавцевими витратомірами є зміна температури в робочій порожнині. Зміни температури обумовлюють температурну деформацію поплавця, зміни щільності рідині і газу в надрідинної порожнини, що, кінець кінцем, приводить до зміни осідання поплавця.

Принципова схема буйкового рівнеміра приведена на рис.2. Чутливий елемент рівнеміра — буй є масивне тіло підвішене вертикально усередині баку, в якому вимірюється рівень рідини.

Рисунок 2. Принципова схема буйкового рівнеміра.

При зміні рівня рідини змінюється міра занурення буя, а отже, і виштовхуюча сила, що діє на нього. Зміна виштовхуючої сили компенсується деформацією (Дх) пружного елементу (пружини, мембрани), яка і є мірою зміни рівня рідині в баці.

Деформація пружного елементу вторинним перетворювачем перетвориться в пропорційний електричний, пневматичний або частотний сигнал.

Особливість буйкових рівнемірів — наявність початкового (неконтрольованого) рівня, від якого ведеться відлік свідчень. Розмір початкового рівня складає зазвичай 4—10 мм. Він необхідний для усунення впливу сил поверхневого натягнення, яке максимальне у момент того, що стосується (або відриву) буя поверхні рідини. З цією ж метою використовують спеціальні покриття, що зменшують налипання рідини на поверхні буя.

Рисунок 3. Принципова схема гідростатичного рівнеміра

Принцип дії гідростатичних рівнемірів (рис.3) заснований на вимірюванні тиску стовпа рідини, висота якого дорівнює висоті рівня рідини в судині. Гідростатичний тиск при цьому вимірюється або за допомогою двох манометрів (М1, М2), або одним диференціальним манометром (ДМ).

Погрішності гідростатичних рівнемірів складаються з погрішностей манометричних датчиків, а також температурних погрішностей, обумовленої зміною щільності рідини і парогазової суміші, а також зміною лінійних розмірів системи сосуд—датчик.

Гідростатичні рівнеміри з механічними сприймаючими елементами відрізняються простотою монтажу і обслуговування, високою надійністю. Проте їх чутливий елемент знаходиться в безпосередньому контакті з контрольованим середовищем, що вимагає у ряді випадків вживання для датчиків спеціальних матеріалів, істотно звужує область їх використання.

Від вказаного недоліку вільний один з типів гідростатичних рівнемірів - п'єзометричний, принципова схема якого приведена на рис. 4

Рисунок 4. Принципова схема п’єзометричного рівнеміра.

Прилад працює таким чином. Нейтральний (по відношенню до рідини, що знаходиться в судині) газ при відкритому відсічному клапані К проходить через фільтр Ф, дроселює до певного заданого тиску дроселем Dp і пропускається через імпульсну трубку, опущену в рідину, рівень якої вимірюється. Регулювальника витрати Р забезпечує постійну витрату газу q, не залежний від поточного значення рівня h. Мірою h в даному випадку є реєстроване манометром М тиск.

П'єзометричні рівнеміри придатні для виміру рівня будь-яких, у тому числі, і агресивних рідин (при правильному виборі матеріалу імпульсної трубки). Єдиний лімітуючий чинник — в'язкість рідини. Вплив в'язкості виявляється в збільшенні діаметру бульбашок газу, відривши яких від обріза трубки супроводиться виникненням коливань тиску і витрати у вимірювальній лінії, що різко знижує точність вимірів.

Контрольні питання:

1. Описати принцип дії швидкісних лічильників.

2. Описати принцип дії об’ємних лічильників.

3. Описати принцип дії ротаційних лічильників.

Додаток до лекції №11

Буйкові рівнеміри

Поплавковий рівнемір

Гідростатичні рівнеміри

Тема: Претензійна діяльність в туризмі.

Дата добавления: 2014-01-04