10.2. Пневмоуровнемер буйкового типа

В пневмоуровнемере буйкового типа УБ-П используется унифицированный пневмосиловой преобразователь ПП.

Уровнемер состоит из измерительного блока и унифицированного пневмопреобразователя (рис. 10.2).

При изменении измеряемого уровня жидкости на чувствительном элементе (буйке) 1 измерительного блока возникает усилие, которое через системы тяг и рычагов перемещает заслонку 2 пневмопреобразователя.

Давление питания подается в камеру А. Воздух питания через приоткрытый шариковый клапан 3 подается в камеру Б и через дроссель 4 – в камеру В. В случае приближения заслонки 2 к соплу 5 давление в камере Г возрастает и под действием его шарик 7 прикроет верхнее седло клапана 3, а шарик 8 приоткроет нижнее седло. Давление в камере Б также возрастет.

Это давление является выходным сигналом преобразователя (уровнемера). Одновременно оно поступает в сильфон обратной связи 9, который создает момент на Г-образном рычаге 10, уравновешивающий от выталкивающей силы.

Рис. 10.2. Принципиальная схема уровнемера буйкового типа

Чувствительный элемент (буек) 1 подвешивается к концу рычага 11. В данной лабораторной работе вес буйка моделируется с помощью динамометра. Начальный вес динамометра (буйка) уравновешивается с помощью груза 12, закрепленными на рычаге 13.

Пружина 14 предназначена для установки начального значения выходного сигнала равного 0,02 МПа. Подвижная опора 15 служит для настройки уровнемера на заданный предел измерений.

10.3. Электрический уровнемер емкостного типа

Уровнемеры типа РУС предназначены для измерения уровня электропроводных и неэлектропроводных жидкостей, сохраняющих свои агрегатные состояния в интервале рабочих температур и давлений, а также агрессивных и взрывоопасных жидкостей.

Уровнемеры выпускаются обыкновенного (РУС-О) и взрывозащитного (РУС-В) исполнений.

В состав уровнемера входят первичный преобразователь (ПП) и передающий измерительный преобразователь (ПИ).

Температура контролируемой среды от 250 до +250°С.

Относительная диэлектрическая проницаемость контролируемой среды, не менее 1,2. Диапазон измерения уровня от 0,2 до 20 м.

Класс точности, в зависимости от диапазона измерения, от 0,5 до 2,5. Выходной унифицированный сигнал, мА 0  5; 0  20; 4  20.

Внешняя нагрузка в цепи выходного сигнала, кОм, не более: для сигналов 0  5 мА 2.5; для сигналов 0  20 и 4 – 20 равна 1.

Зона нечувствительности не более 0,5 в пределах допускаемой основной погрешности.

Увеличение погрешности уровнемера не превышает 0,6% на каждые 10°С изменения температуры воздуха, окружающего ПП (от 20°С).

Первичный преобразователь ПП включает в себя емкостный чувствительный элемент (ЧЭ) 1 и устройство 2, 3, 4 для преобразования емкости ЧЭ в электрический сигнал (рис. 3).

Измерительный передающий преобразователь ПИ состоит из усилителя обратной связи 5 и усилителя – формирователя 6 унифицированного выходного сигнала.

Емкостный ЧЭ 1 ПП имеет две части: измерительную 1', определяющую диапазон измерения и компенсационную 1'', расположенную ниже измерительной и предназначенную для формирования сигнала компенсации ошибки, возникающей при изменении диэлектрических свойств среды. При работе 1'' должна быть постоянно залита контролируемой жидкостью.

ПП с компенсационной частью применяется только для контроля уровня неэлектропроводных сред. При измерении уровня электропроводных жидкостей компенсационная часть в ПП отсутствует и заменяется конденсатором постоянной емкости в схеме устройства 3.

ЧЭ ПП подключается ко входу устройства 3. В устройствах 4, 5 емкости измерительной и компенсационной частей преобразуются в электрический сигнал, который подается в ПИ на вход усилителя обратной связи 5. С выхода усилителя 5 сигнал подается на вход устройства 3 и на вход усилителя  формирователя 6, преобразующего этот сигнал в унифицированный входной сигнал постоянного тока 0  5, 0 – 20 или 4 – 20 мА.

Рис. 10.3. Принципиальная схема уровнемера емкостного типа.

Положение уровня жидкости в объекте контроля определяет собой величину емкости С измерительной части ЧЭ, которая вычисляется по формуле:

­,

где  начальная емкость измерительной части при отсутствии жидкости; К – коэффициент пропорциональности, характеризующий конструкцию ЧЭ и параметры контролируемой среды; h – текущее значение уровня жидкости; Н – диапазон измерения уровня. При отсутствии жидкости (h = 0) . При этом сигнал на выходе устройства сравнения 3 равен нулю.

С ростом уровня увеличивается емкость измерительной части , что вызывает изменение сигнала на выходе устройства 3, которое после преобразования в устройстве 4 подается на вход усилителя 5.

При уменьшении уровня емкость измерительной части уменьшается, что вызывает изменение сигнала противоположного знака на выходе устройства 3.

ПП включает в себя емкостный ЧЭ с электродами определенного вида и электронный преобразователь, размещенный в головке.

Для крепления на резервуаре с контролируемой жидкостью ПП в зависимости от температуры и давления контролируемой среды имеет штуцер или фланец.

При измерении уровня электропроводных жидкостей применяются ПП, имеющие только измерительную часть. У ПП для измерения уровня электропроводных жидкостей один из электродов покрыт изоляционным слоем и выполнен в виде провода U-образной формы: без несущей части (конструктивное исполнение ПОФ); с несущей частью (конструктивное исполнение ПСФ, ПТФ). В качестве изоляции использован фторопласт.

Место крепления ПП должно быть выбрано так, чтобы геометрическая ось ПП, вдоль которой происходит измерение уровня, совпадала с вертикалью. Отклонение от вертикали не должно превышать единицу. Расстояние от оси ПП до стенок внутренних конструкций резервуара должно быть не менее 200 мм.

ПИ может устанавливаться на щитах, пультах управления, на кронштейнах и т.д. Не допускается установка ПИ в близи батарей отопления, электрических печей и других источников тепла.