22. Указатели и сигнализаторы уровня жидкостей и сыпучих материалов.

Сигнализаторы уровня жидкостей - это датчики уровня для контроля граничных/предельных значений уровня. Выходной сигнал сигнализатора уровня изменяется в момент заполнения или освобождения чувствительного элемента измеряемой жидкостью.

Поплавковые кабельные сигнализаторы уровня жидкости

Магнитные поплавковые сигнализаторы уровня жидкости

Кондуктивные сигнализаторы уровня жидкости

Емкостные сигнализаторы уровня жидкости

Оптические сигнализаторы уровня жидкости

Вибрационные сигнализаторы уровня жидкости

Гидростатические сигнализаторы уровня жидкости

Уровнемеры для жидкостей - это датчики для мониторинга уровня жидкостей. Уровнемеры отслеживают, градации уровня в течение времени или в определенные интервалы времени.

Емкостные уровнемеры

Ультразвуковые уровнемеры

Гидростатические уровнемеры

Байпасные уровнемеры

Микроволновые радарные уровнемеры

Магнитно-стрикционные уровнемеры

Магнитные уровнемеры

Сигнализаторы предельного уровня сыпучих материалов предназначены для выдачи сигнала при достижении материалом заданного уровня. Сигнализаторы уровня используют контактный метод измерения (ротационные, вибрационные, емкостные) или бесконтактный метод измерения (ультразвуковые, микроволновые, радиационные).

Уровнемеры сыпучих веществ или преобразователи уровня выдают информацию об уровне контролируемого материала непрерывно или с установленной дискретностью. Уровнемеры также могут использовать контактный метод (электромеханические лотовые, емкостные, микроволновые рефлексные) или бесконтактный метод (ультразвуковые, акустические, микроволновые).

23. Пьезометрическое измерение уровня в сосудах под давлением и без давления.

а -неагрессивной жидкости под давлением; б — агрессивной жидкости под давлением

Основаны на принципе гидравлического затвора. Для измерения уровня используют воздух или инертный газ иод давлением, который продувают через слой жидкости. Количество продуваемого воздуха ограничивают диафрагмой D или иным способом так, чтобы скорость движе­ния его в трубопроводе была минимально возможной. Это при­ближает к нулю потери на трепие в трубопроводе после диа­фрагмы D.

Уровень жидкости определяется по установившемуся давле­нию (Р—Рх) в системе

Р—Рх =Hр_жg, откуда H=(Р—Рх)/ р_жg

Давление (Р—Р_х) определяется по высоте h столба жид­костного манометра с замыкающей жидкостью плотностью р_ж или любым иным способом. В случае измерения уровня в со­судах, заполненных агрессивными жидкостями и газами (рис.б) обязателен непрерывный подвод воздуха пли инертного газа в обе линии, подсоединяемые к дифференциальному мано­метру. Для наблюдения за непрерывностью на каждой линии танавливают стеклянные контрольные сосуды КС с водяным затвором, по ко­торому видно движение воздуха, или ротаметры. Количество подводимого воз­духа устанавливают регулирующими вентилями РВ.

Пьезометрические уровнемеры находят широкое применение для измерения уровня в подземных резервуарах.

24. Измерение плотности веществ. Классификация методов. Поплавковые и буйковые плотномеры.

Плотность является одним из параметров, характеризующих качество получаемой продукции. Плотностью называется отно­шение массы тела к его объему

р = m/V,

где т и V — соответственно масса и объем тела.

Единицей плотности в (СИ) является кг/м³. Плотность жидкостей зависит от темпе­ратуры. Эта зависимость приближенно выражается формулой

p_t = p'[1-β(t-t')]

где p_t — плотность жидкости при рабочей температуре; р' — плотность жидко­сти при некоторой температуре, отличной от рабочей; β — средний коэффи­циент объемного теплового расширения жидкости в интервале температур от t до t'.

Принято указывать плотность жидкостей при нормальной температуре (20 °С). Эту плотность подсчитывают по формуле

p₂₀ = p_t[1-β(20-t')]

Наибольшее применение из плотномеров для измерения плотности жидкостей получили поплавковые, массовые, гидро­статические и радноизотопные.

Поплавковые плотномеры.

Работа основана на законе Архимеда. Поплавковые плотномеры под­разделяют на приборы с плавающим и погруженным в жид­кость поплавком.

Плотномер состоит из основного со­суда 1, в котором плавает металлический поплавок 2. Жид­кость по входной трубе 6 поступает в переливной сосуд посто­янного напора 5 и далее по трубе 7—в основной сосуд тоже с переливным устройством. Избыточная жидкость стекает по отводящей трубе 9. На выходном конце подводящей трубы 7 имеются отражательные пластины (на рисунке не показаны), предохраняющие поплавок от завихрений в потоке жидкости. Скорость потока устанавливают при помощи диафрагмы па трубе 7, а также взаимным смещением по вертикали сосудов 1 и 5. Изменение плотности жидкости вызывает перемещение сердечника 3 в первичных катушках 4 индукционного моста 11.

Таким образом, различной плотности измеряемой жидко­сти соответствует разная глу­бина погружения поплавка, а следовательно, и положение сердечника в иcндукционных катушках электрического пре­образователя, которое приво­дит к изменению сигнала, пе редаваемого на вторичный прибор. Вторичный прибор 10 (по­казывающий или регистрирующий) градуируется в единицах плотности. Температурная компенсация осуществляется термо­метром сопротивления 8, включенным в мостовую схему. По­грешность плотномеров с плавающим поплавком составляет порядка ±1%.

Буйковый уровнемер

П ринцип действия  основан на широко известном физическом явле­нии, описанном в законе Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, которая пропорциональна весу вы­тесненной телом жидкости.

Цилиндрический буёк, который изготовлен из материала, плотность которого больше плотности жидкости, является чувствительным элементом буйковых уровнемеров. Примером материала буйка может служить нержавеющая сталь.

Буек располагается в вертикальном поло­жении и должен быть частично погружен в жидкость. Длина буйка подбирается таким образом, чтобы она была при­ближена к максимальному измеряемому уровню.

По закону Архимеда вес буйка в жидкости должен изменяется пропорционально изменению уров­ня этой жидкости.

Когда уровень жидкости в емкости меньше или равен начальному уровню h₀(зона нечувствительности уровнемера), измерительная штанга (2), на которую под­вешен буек (1), находится в равновесии. Так как момент М₁, создаваемый ве­сом буйка G₁, уравновешивается моментом М₂, создаваемым противовесом (4).

Если уровень контролируемой среды становится выше h₀ (например, h), то часть буйка длиной (h - h₀) погружается в жидкость, поэтому вес буйка уменьша­ется на некоторую величину, определяемую как

F =ρgS(h − h₀).

Следовательно, уменьшается и момент М₁, создаваемый буйком на штан­ге (2).

Так как момент М₂ становится больше момента М₁, штанга поворачивается вокруг точ­ки (О)по часовой стрелке и перемещает рычаг (3) измерительного преоб­разователя (5).

Электрический или пневматический измерительный преобразователь фор­мирует выходной сигнал.

Движение измерительной системы происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на рычаг (2), не станет равной нулю.

Уплотнительная мембрана (6) служит для герметизации технологической емкости при установке в ней чувст­вительного элемента.

Как вариант, буек может быть установлен в специальной выносной камере вне технологической емкости.

Диапазон измерения буйковых уровнемеров находится в пределах от 0,025 м до 16 м.