Лекція 11. Вимірювання рівня рідини. Механічні рівнеміри (водопокажчикові прилади, футштоки). Електричні, ультразвукові та ємності рівнеміри, їх схеми та характеристики.

11. 1 Вимірювання рівня рідини

Рівень рідини на судні вимірюється з метою визначення кількості палива і масла в запасних і витратних цистернах, питної і живильної прісної води для нормування споживання і визначення часу роботи опріснювальної установки, перевірки цілісності ємкостей для зберігання робочих рідин. Важливе значення має контроль рівня води для забезпечення надійності роботи парових котлів, нормування роботи водовідливних засобів тощо.

Засоби вимірювання рівня називаються р і в н е м і р а м и. Через значну різницю в характері і умовах контролю рівня рідин не існує універсального методу вимірювання. Вимірювання рівня рідин здійснюється різними за принципом дії рівнемірами, які умовно поділяють на дві групи: прямої дії і непрямої дії. Прилади прямої дії забезпечують безпосереднє вимірювання рівня рідини, а в приладах непрямої дії вимірювання рівня здійснюється опосередкованим способом.

Для вимірювання рівня в суднових умовах найбільш поширені рівнеміри непрямої дії з дистанційною передачею показань. Але до цього часу застосовують також і рівнеміри прямої дії (механічні рівнеміри).

Разнообразие контролируемых сред, условий применения уровнемеров не позволяет использовать какой-либо один или несколько физических принципов преобразования, поэтому, как правило, тип УМ и принцип его действия выбирают исходя из конкретных измеряемых продуктов, их состояния и условий применения. Иногда для обеспечения надлежащей точности и достоверности измерения, для контроля уровня одного и того же вещества могут применяться УМ, основанные на различных принципах преобразования. Это используется, например, в случае образования в контролируемой жидкости фракций, возникающих в процессе хранения, переработки и пр.

Так, образование пены в процессе нагревания, ферментации и прочих процессов затрудняет использование ультразвуковых и ёмкостных УМ, для радиационных же и поплавковых УМ присутствие пены не является критическим фактором. С другой стороны, радиационные УМ используются, в основном, как сигнализаторы уровня, а поплавковые УМ при измерении в обычном режиме (при отсутствии пены) имеют меньшую точность измерения по сравнению с ультразвуковыми и ёмкостными. Поэтому в данном случае для обеспечения требуемой точности измерения на объект целесообразно устанавливать УМ разного принципа действия, например, ультразвуковой и поплавковый.

Различные методы преобразования, применяемые при измерении уровня можно объединить в несколько блоков, каждый из которых основан на фундаментальных, физических законах.

1.          Гравитационные методы, при которых прямо или косвенно используется проявление силы тяжести контролируемой среды (законы Архимеда, сообщающихся сосудов, весовой метод и т. д.).

2.          Полевые методы, в которых используются различного рода физические поля для идентификации границы раздела «жидкость–воздух» и эффекты их поглощения и отражения в контролируемой среде.

3.          Лучевые методы, при которых используются лучи частиц или сфокусированный оптический луч источника света или лазера.

Первая группа методов – гравитационная – представлена пневматическим, гидростатическим, совмещённым, весовым методами.

Полевые методы – это наиболее многочисленная группа методов, к ней относятся:

-  ёмкостной;

-  индуктивный;

-  резистивный (омический);

-  резонансный;

-  СВЧ;

-  ультразвуковой.

В группу лучевых методов входят и радиоизотопный и оптический методы.

Все перечисленные методы различаются трудоёмкостью, аппаратурным и метрологическим обеспечением, поэтому и применимость их в различных отраслях нефтегазового комплекса различна. Выбор конкретного метода измерения зависит от контролируемой среды, быстродействия, требуемой точности, диапазона измерения, рабочей температуры, различных технологических факторов (времени контроля, возможных химических реакций и т. д.).

Надійна і тривала робота рівнемірів повинна забезпечуватися в умовах вібрації, при качці і кренах судна до 45о. Основна похибка вимірювання не повинна перевищувати ±4 %.