Пневмометричні рівнеміри

Пневмометричні рівнеміри використовують для вимірювання рівня води при температурі навколишнього повітря від –30 до +50 °С. Максимальний діапазон вимірювання складає 30 м.

Принцип роботи рівнеміра полягає в наступному. У вимірювальну трубку ВТ через редуктор Р надходить повітря під тиском, більшим за гідростатичний тиск води на виході трубки (рис. 12.8). Тому повітря витісняє воду з трубки й у ній встановлюється тиск, рівний висоті стовпа витисненої з неї води. При цьому стиснене повітря безупинно виходить у воду. Повітря подає спеціальна компресорна установка. Робочий тиск - 1 МПа.

Рис. 12.8. Структурна схема пневмометричного рівнеміра.

Тиск у трубці ВТ вимірює сильфоний манометр М. Переміщення сильфона за допомогою проміжного перетворювача ПП перетворюється в електричну напругу, яка подається на вимірювальний прилад ВП і яка може використовуватись в системах автоматичного регулювання рівня. Градуюють шкалу приладу в метрах. Похибка залежить від діапазону вимірювання і не перевищує ±25 мм.

Електродні давачі рівня

Принцип роботи давачів заснований на електропровідності води. Досягнувши електрода Е (рис. 12.9), вода замикає електричне коло, протікання струму в якому використовується в якості первинного сигналу про рівень води. Цей сигнал підсилюється напівпровідниковим підсилювачем П і потім надходить на котушку електромагнітного реле Р, контакти якого можуть включати сигнальний пристрій або двопозиційний регулятор рівня. Замість реле

Рис. 12.9. Структурна схема електродного давача рівня

часто використовують перемикаючі схеми. У цьому випадку давач називають безконтактним. З метою безпеки напруга на електроді не повинна перевищувати 6 В.

Крім одноелектродних, випускають також і багатоелектродні давачі, наприклад, електродний регулятор-сигналізатор трьох рівнів. Він має три електроди і три реле, контакти яких використовують для керування. Похибка контролю рівня не перевищує 1 ... 2 мм.

Електродні давачі досить прості за будовою, надійні в роботі і тому їх широко застосовують для контролю дискретних значень рівнів в системах сигналізації й автоматичного двопозиційного регулювання рівня води в басейнах, каналах і різних резервуарах.

Давачі положення затвора

Давачі положення затворів призначені для перетворення переміщення затвора в електричний сигнал (безперервний або кодовий) і формування команд у виді замикання контактів шляхових вимикачів для відключення електропривода в крайніх положеннях затвора. Кінематична схема давача відрізняється від кінематичної схеми рівнеміра (рис. 12.4) лише тим, що вал 3 приводиться в рух вантажним гвинтом затвора. Давачі переміщення можуть мати потенціометричний, індукційний або кодовий перетворювачі.

Давачі положення випускаються для вимірювання переміщень затворів у межах 0...5 м. Похибка вимірювання складає ±10 мм, а замикання контактів шляхових вмикачів – ±20 мм.

Вимірювання витрати

Витрату води визначають за формулою

, /12.5/

де – відповідно живий перетин і середня швидкість потоку.

Виходячи з залежності /12.5/, для визначення витрати необхідно виміряти перетин і швидкість потоку і виконати операцію множення «перетин на швидкість». Зробити це досить складно. Тому звичайно витрату визначають за однією змінною, а іншу стабілізують за допомогою спеціальних гідротехнічних споруд або трубчастих переходів.

Вимірювання витрати за рівнем

У відкритих каналах рівень води визначає живий перетин потоку. Якщо побудувати ділянку такого русла, у якому швидкість течії стала ( ), то за рівнем води у ньому можна визначити витрату. Русло, у якому , називають тарованим. У тарованому руслі вимірювання здійснюється чутливим рівнеміром, градуйованим в одиницях витрати. Похибка вимірювання складає ±5%.

Для визначення витрати води у відкритих руслах часто використовують залежність витрати через регульовані перегороджуючи гідротехнічні споруди від напору і ступеня відкриття затвора . При вільному витіканні води у нижній б'єф витрата залежить від рівня води у верхньому б'єфі . Тому вимірявши рівень води у верхньому б'єфі рівнеміром і ступінь відкриття затвора давачем положення затвора, на підставі тарувальних кривих можна визначити витрату. Криві знаходять експериментальним шляхом.

При затопленому режимі витікання напір дорівнює перепадові рівнів води на споруді ( ). У цьому випадку необхідно виміряти рівні води у верхньому і нижньому б'єфах, а також ступінь відкриття затвора і, користуючись тарувальними кривими , визначити витрату. Похибка визначення цим методом складає ±5%. Автоматизувати вимірювання витрати можна за допомогою мікропроцесора, подаючи на його входи вимірювані величини в кодах, попередньо записавши в пам'ять мікропроцесора тарувальні криві або відповідні формули. Результат обчислення можна вивести на цифровий індикатор, градуйований в одиницях витрати, або використовувати для цілей керування.

Для підвищення точності вимірювань будують також спеціальні водомірні споруди: мірні водозливи з тонкою стінкою, водомірні пороги і лотки. Витрата через ці споруди залежить тільки від напору. Рівень над гребенем водозливу або біля входу в лоток вимірюють рівнемірами, градуйованими в одиницях витрати. Похибка вимірювання залежить від похибки рівнеміра і похибки градуювання.