19 Билет

Поплавковые уровнемеры

В поплавковом уровнемере за уровнем жидкости следит поплавок, перемещение которого передается на показывающее устройство или преобразователь перемещения (усилия) в выходной сигнал.

На рисунке показано простейшее устройство с поплавком постоянного погружения. Поплавок подвешен на гибком тросе, перекинутом через ролики. На другом конце троса укреплен груз для поддержания постоянного натяжения троса. На грузе закреплена стрелка, показывающая на шкале уровень жидкости. Таким простым устройством можно измерять уровень с достаточной для большинства случаев точностью.

1 — поплавок; 2 — ролики; 3 — груз.

Недостатками простого поплавкового уровнемера являются перевернутая шкала (с нулем у верхнего края бака), трудность отсчета в начале шкалы у высокого резервуара, погрешность из-за изменения силы, натягивающей трос (при подъеме уровня к силе тяжести противовеса прибавляется сила тяжести троса).

Буйковые уровнемеры

Цилиндрический поплавок (высотой L) подвешен к рычагу 2, укрепленному на конце упругой торсионной трубки 3. Поплавок своей тяжестью закручивает торсионную трубку и стальной стержень 4, который находится внутри трубки 3 и одним концом плотно связан с ней; угол закручивания пропорционален силе тяжести поплавка, изменяющейся при изменении уровня жидкости, из-за изменения выталкивающей силы погруженной части поплавка.

1 — цилиндрический поплавок; 2 — рычаг; 3 — торсионная трубка; 4 — стержень; 5 — заслонка; 6 — сопло; 7 — пневмоустройство; 8 — вторичный прибор (манометр).

Собственная сила тяжести (вес) поплавка выбрана так, чтобы при полном его погружении в жидкость поплавок-буек не всплывал.

а – фланцевый, бескамерный уровнемер, б – камерный уровнемер, в – уровнемер широкого диапазона, г – уровнемер с направляющими струнами и с натяжным пружинным двигателем.

Получили распространение поплавковые уровнемеры узкого и широкого диапазонов (в, г). Поплавковые уровнемеры узкого диапазона обычно представляют собой устройства, у которых поплавок представляет собой шарообразное тело из нержавеющей стали диаметром 80–100 мм. Они бывают фланцевые и камерные. Фланцевые бескамерные уровнемеры применяются, если внутри аппарата возможно установить поплавок или буек (а), а если внутри аппарата сложное строение, то используют уровнемеры камерного исполнения (б).

Поплавковые уровнемеры широкого диапазона (в, г) представляют собой поплавок, связанный с противовесом (груз на конце троса или натяжение ленты специальным устройством).

Принцип действия пирометров излучения основан на использовании теплового излучения нагретых тел. Основное преимущество пирометров излучения по сравнению с рассмотренными выше способами - бесконтактность измерения, что устраняет искажение температурного поля, вызванное введением чувствительного элемента прибора в измеряемую среду.

Одновременно с повышением температуры нагретого тела и изменением его цвета быстро возрастает интенсивность (яркость) монохроматического (одноцветного) излучения. То есть излучение волны определенной длины, а также заметно увеличивается суммарное (интегральное) излучение (радиация). Эти два свойства нагретых тел используются для измерения их температуры. Соответственно этим двум свойствам пирометры излучения делятся на яркостные (оптические), цветовые и радиационные.

Яркостные пирометры. Принцип действия яркостных пирометров основан на сравнении яркости монохроматического излучения двух тел: эталонного тела и тела, температура которого измеряется.

В качестве эталонного тела обычно используется нить лампы накаливания, яркость излучения которой регулируется (монохроматический пирометр с исчезающей нитью) (рисунок 2.26).

Рисунок 2.26 — Принципиальная схема яркостного пирометра с исчезающей нитью: 1 — объективная линза; 2 — лампа накаливания; 3 — окулярная линза; 4 — красный светофильтр; 5 — серый поглощающий светофильтр

Пирометр представляет собой телескопическую трубку с объективной линзой 1 и окулярной линзой 3. Внутри телескопической трубки в фокусе объективной линзы находится пирометрическая лампа накаливания 2 с подковообразной нитью. Лампа питается током от аккумулятора через реостат R. В цепь питания параллельно пирометрической лампе включен милливольтметр, конструктивно объединенный с трубкой телескопа. Шкала милливольтметра градуирована в градусах температуры.

Для получения монохроматического света окулярная часть телескопа снабжена красным светофильтром 4, пропускающим только лучи определенной длины. В объективной части телескопа находится серый поглощающий светофильтр 5, служащий для расширения пределов измерения. Оба светофильтра могут быть выведены из поля зрения глаза.

Для получения резкого изображения раскаленного тела и нити объектив и окуляр прибора могут перемещаться вдоль оси в телескопической трубке.

Стабильность показаний яркостного пирометра с исчезающей нитью зависит главным образом от постоянства характеристик измерительного прибора и пирометрической лампы. Пирометрическая лампа с вольфрамовой нитью в течение очень длительного периода сохраняет присущую ей зависимость яркости нити от величины протекающего через нее тока, если предел яркостных температур не превышает 1400 0С. Нагрев нити лампы выше температуры 1400 0С приводит к распылению вольфрамовой нити и к изменению ее сопротивления.

С другой стороны, возгоняющийся вольфрам оседает на стенках колбы лампы и образует темный налет. По этим причинам яркостная характеристика лампы изменяется.

Пределы измерения повышают введением серого светофильтра, который в одинаковой степени поглощает энергию волн всех длин. Стекло серого светофильтра выбирают такой оптической плотности, чтобы при яркостной температуре излучателя выше 1400 0С нить пирометрической лампы нагревалась до яркостных температур не выше 1400 0С.

В соответствии с этим милливольтметр снабжают двумя шкалами: верхней для измерения температур от 800 до 1400 0С с выведенным серым светофильтром и нижней для температур от 1300 0С и выше с введенным серым светофильтром.

Приборостроительная промышленность выпускает переносные яркостные пирометры с исчезающей нитью в различных конструктивных решениях для температур от 800 до нескольких тысяч градусов. Пирометры работают с эффективной длиной волны 0,65 или 0,66 мкм.

Имеются яркостные пирометры, у которых оценка яркости производится не глазом наблюдателя, а с помощью фотоприемников (фотоэлементы и фотоумножители).

Регулирующие органы являются частью исполнительных устройств. Они различаются по конструкции, размерам и материалам, применяемым для изготовления. Размер регулирующего органа в основном определяется диаметром присоединительных патрубков (штуцеров корпуса). Этот размер называется номинальным и соответствует диаметру стандартных труб, в которых устанавливается клапан.

По виду воздействию на объект они подразделяется на дозирующие и дросселирующие.

В дозирующихющих регулирующих органах дозирование вещества или энергии производят путем изменения производительности агрегатов (скорости вращения лопастей, шнеков и т.д.). Они подразделяются на: — механические (плужковые сбрасыватели, дозаторы, насосы, питатели, компрессоры и т.д.), — электрические (реостатные, автотрансформаторы, специальные).

Все дросселирующие РО подразделяются на: заслонки, задвижки, клапаны и краны.

Клапаны бывают: односедельные, двухседельные, трех- и многоседельные, диафрагмовые, шланговые и другие.

Краны — пробковые, шаровые, сегментные.

Заслонки. Применяются для регулирования потоков газа и пара в трубопроводах большого диаметра.

Задвижки. Это конструкции, в которых регулирование расхода среды происходит путем перекрытия потока среды перпендикулярно или наклонно оси трубопровода перемещаемой задвижкой.

Жалюзи. Это конструкция, в которой на одной оси находятся несколько плоских фигур. В основном используются в системах вентиляции и отопления.

Клапаны. Их применяют для регулирования расхода жидкостей и газов различного состава в широком диапазоне изменения параметров этих сред: температуры давления, вязкости, плотности.