12 Датчики уровня жидкости. Электрические уровнемеры

По принципу действия делятся на емкостные (измерители и сигнализаторы уровня) и омические (сигнализаторы уровня)

Емкостные уровнемеры

1. м еталлический корпус

2. электрод (металлический стержень)

3. защитная пленка

4. измерительная схема

5. вторичный прибор

Металлический корпус и электрод образуют цилиндрический конденсатор, его электроемкость

Электроемкость конденсатора пропорциональна уровню жидкости в резервуаре. Для измерения электроемкости используется схема 4, при этом электроемкость измеряется двумя методами:

- Резонансный, параллельно емкости включается катушка, образуется колебательный контур, который настраивают на резонансную частоту при некотором уровне С (емкости h). Если h изменяется, то изменяется С, происходит срыв резонансных колебаний, нарушение резонанса фиксируется вторичным прибором.

- Электронные сигнализаторы уровня. Конденсатор включается в одно из плеч мостовой схемы, при изменении уровня меняется емкость С, изменяется напряжение измерительной диагонали данной мостовой схемы. Напряжение измеряется вторичным прибором 5, который градуируется в единицах уровня (уровнемер) ЭИВ электронноизмеритель высоты.

При измерении уровня электропроводных сред электрод 2 покрывается изолирующими материалами. При измерении уровня агрессивных сред электрод выполняется из каррозионностойкого материала или покрывается пленкой.

Омические уравнемеры

Т – трансформатор

К – реле

К1 включена в цепь вторичной обмотки трансформатора

В цепь контактов реле включена лампочка L.

К3 катушки магнитного пускателя.

1- резервуар, 2- Блок электродов,

3-изолирующая колодка.

Среда в резервуарах электропроводная =2^.10³См/м.

Принцип действия: при достижении уровня электродов жидкостью, цепь замыкается реле срабатывает, загорается лампочка, включается К3 и выключается насос. Данные уровнемеры – сигнализаторы уровня. (ЭРСУ-М)

13 Датчики уровня жидкости. Радиоизотопный уровнемер

1Они применяются в закрытых резервуарах под давлением с жидкостями, сыпучими минералами.

Принцип действия основан на изменении интенсивности γ - излучения при прохождении через слой вещества толщиной x и плотностью ρ.

- коэффициент поглощения веществом γ – излучения. Источник излучения Со-60, Сs-137. ρ=const, x.

1. 2 1-источник

2-приёмник

Рис.1 Рис.2 Рис.3

Пример 1:сигнализатор уровня

Пример2:сигнализатор уровня x.

Пример 3: когда можно поместить ρ. в виде поплавка тоже измеритель уровня.

14 Датчики уровня жидкости. Акустические уровнемеры «Эхо-5»

Нужны для измерения уровня различных сред, в том числе вязких, дестабилизирующих, имеющих осадки, в том числе взрывоопасных сред, а также сыпучих и кусковых материалов от 2 до 10 мм. При этом осуществляется бесконтактное дистанционное управление уровнем данных сред.

Принцип действия акустических уровнемеров основан на локации сред газовых, воздушных, находящихся над контролируемыми средами и отражениями от поверхности раздела(газ контролируемая среда).

Мера измерения уровня является время прохождения ультразвук. импульсами от источника до границы раздела: газ– контролируемая среда и отраженных импульсов от приёмника.

Данный прибор выполнен в 2-х модификациях:

- для нормальных сред(ЭХО-3, ЭХО-5)

- безопасное исполнение(ЭХО 3В, 5В)

Данный уровнемер состоит из 3-х частей:

1.Акустический преобразующий тип АП.

2.Преобразователь передающий измерительный тип ППИ-5. АП выпускается в пяти модификациях АП-3, АП-4 – применяются для измерения уровней со взрывоопасными средами. АП-6 – для измерения уровней сильновспенивающихся жидкостей. АП и ППИ соединены между собой кабелем связи. Структурная схема акустического уровнемера имеет вид:

3 4 5 6 измерение

2 7 9 сигнализация

8

1

Н

1. Акустический преобразователь, встроенный в ёмкость. 2. Генератор вырабатывает электрические импульсы определенной частоты, которые поступают в акустический преобразователь 1, где преобразуются в ультразвуковые импульсы, которые отражаются от границы раздела, газ контролируемая среда поступает обратно в акустический преобразователь и в нём осуществляется обратное преобразование ультразвуковых сигналов в электрические импульсы; эти импульсы усиливаются в усилителе 3 и далее они поступают в накопительное устройство 4, в котором осуществляется отделение полезных сигналов или импульсов от разных помех, а также накопление и сумма данных импульсов за 16 периодов тактовой частоты генератора-2.

Формирование электрического унифицированного сигнала(0-5 мА) производится в компенсационном преобразователе, который состоит из схемы сравнения 5, усилителя преобразовательного устройства 6 и элемента обратной связи 7. Для уменьшения погрешности связанной с изменением температуры среды в резервуаре применяются термокомпенсационное устройство 8. Для исключения влияния на показания прибора различных высокочастотных помех применяются специальные компенсационные устройства находящиеся в блоке . С выхода блока 6 снимается сигнал пропорциональный замеренному уровню: Блок 9 нужен для выдачи сигнала по линейному и максимальному уровню среды в резервуаре. Достоинства: универсальность, высокая надежность для различных сред.

15 Датчики расхода жидкостей и газов

Расходом сред называется количество вещества проходящее через поперечное сечение трубопровода за определённый интервал времени.

, где .

Данные измерения Q осуществляют расходомерами.

По принципу действия они подразделяются :

1. Расходомеры переменного перепада давлений, основаны на дросселировании потока вещества через сужающие устройства создающие перепад давлений.

2. Расходомеры постоянного перепада давлений, основаны на дросселировании потока через сужающие устройства создающие перепад давлений.

3. Электромагнитные расходомеры на поведении в потоке под действием магнитного поля индукционной ЭДС, пропорциональной величине расхода потока.

4. Вихревые – измерение потерь давления в потоке за счет вихреобразования создаваемого неудобно обтекаемым телом, установленным на пути потока.

5. Акустические, основаны на измерении времени прохождения импульсов, создаваемых акустическими генераторами.

Расходомеры переменного перепада давления

Получили широкое распространение из-за простоты и надежности конструкции при достаточной точности. Измерение расхода методом переменного давления основано на изменении потенциальной энергии (статического давления) вещества, которое протекает через сужение в трубопроводе. В качестве сужающих устройств, применяются нормальные диафрагмы и сопла, которые врезаются непосредственно в трубопровод (рис. 2.1).

Сужение течения имеет место до сужающего устройства, и на некотором расстоянии за ним. Благодаря действию сил инерции, поток постепенно расширяется до полного сечения трубопровода (рис. 2.2). Перед диафрагмой и за ней образуются зоны с вихревым движением. Давление потока около стенки трубопровода несколько возрастает из-за подпора перед диафрагмой и снижается до минимума непосредственно за диафрагмой в наиболее узком сечении потока II-II. Далее по мере расширения потока давление течения около стенки опять

повышается, но не достигает прежнего значения. Остаточная потеря давления ΔP объясняется потерями энергии на трение и завихрения.

Таким образом, перепад давления ΔP на сужающем устройстве зависит от расхода вещества и может служить мерой этого расхода. Уравнение для объемного расхода вещества в нормальных условиях имеет вид

Q = 0,0125·a·e·d 2·DP / r ,

где a – коэффициент расхода; e – поправочный множитель на расширение измеряемой среды (для жидкостей e = 1); d – диаметр отверстия диафрагмы; ΔР –перепад давления на сужающем устройстве; r – плотность сужаемого вещества.

Для измерения перепада давления используют дифференциальные манометры.