2.6. Приборы для измерения уровня
Средства измерений, сигнализации и регулирования уровня находят широкое применение на НПЗ. Характерная особенность их использования – широкое разнообразие физических характеристик, контролируемых сред и рабочих условий, конструктивных, метрологических и других технико-эксплуатационных требований.
Контролируемые среды могут быть жидкими и сыпучими с различными степенями электропроводности, плотности, вязкости, дисперсности, агрессивности, склонности к кристаллизации, осадкообразованию, а также с различными степенями стабильности физических свойств при изменении внешних условий и т.п.
2.6.1. Визуальные уровнемеры
Простейшими измерителями уровня жидкостей являются указательные стекла. Указательные стекла работают по принципу сообщающихся сосудов. Наблюдая за положением уровня жидкости в стеклянной трубке можно судить об изменении уровня в сосуде. Плоские указательные стекла рассчитаны на давление до 3 МПа и температура до 300 0С, длиной стекла не более 0,5м (рис. 2.18).
2.6.2. Поплавковые уровнемеры
В поплавковых уровнемерах имеется плавающий на поверхности жидкости поплавок, в результате чего измеренный уровень преобразуется в перемещение поплавка. Показывающее устройство прибора соединено с поплавком тросом или с помощью рычага.
Значительно более надежны тонущие поплавки буйковые уровнемеры (рис. 2.19). Принцип действия основан на законе Архимеда. Изменение уровня жидкости в аппарате воспринимается стальным буйком, который погружен в измеряемую среду. Буек подвешен на рычаге выходящей из аппарата через центр уплотнительной мембраны. Начальный вес буйка (при нулевом уровне уравновешен грузом, с повышением уровня буек погружается в жидкость и действующая на него выталкивающая сила создает момент относительно точки О.
Поплавковый уровнемер
Рис. 2.18
Буйковый уровнемер
Рис 2.19
1 – буек; 2-рычаг; 3- мембрана; 4 – корректор нуля; 5- индикатор рассогласования; 6- груз; 7-постоянный дроссель; 8-усилитель мощности; 9 – сильфон обратной связи
2.6.3. Гидростатические уровнемеры
Гидростатический способ измерения уровня основан на том, что в жидкости существует гидростатическое давление, пропорциональное глубине, т.е. расстоянию от поверхности жидкости. Поэтому для измерения уровня гидростатическим способом могут быть использованы приборы для измерения давления и перехода давлений. В качестве таких прибор обычно применяют дифманометры.
При включении дифманометра по схеме, показанной на рис. 22 А, переход на нем равен гидростатическому давлению жидкости, которое пропорционально измеряемому уровню Н.
Если жидкость в емкости находится под избыточным давлением, то дифманометр включают по схеме приведенной на рис. 22 Б, причем его плюсовую камеру соединяют с пространством над жидкостью через уравнительный сосуд. Этот сосуд заполняют жидкостью, столб которой создает постоянное гидростатическое давление плюсовой камере дифманометра. Поэтому измеряемый переход давлений, равный разности гидростатических давлений жидкости в камерах дифманометра, будет пропорциональна измеряемому давлению.
2.6.4. Пьезометрические уровнемеры Измерения уровня дифманометрами
Рис. 2.20
а- в открытой ёмкости; б- в ёмкости под давлением; в- для суспензий и шламов; 1-дифманометр; 2-уравнительный сосуд
При измерении уровня суспензии и шламов, осадки которых могут забивать импульсные трубки дифманометров, их непрерывно продувают сжатым воздухом. В этом случае дифманометр включают по схеме приведенной на рис. 2.20. Импульсные трубки все заполнены продуваемым воздухом. Принцип работы основан на зависимости давления воздуха, преодолевающего сопротивление столба жидкости, от ее уровня. Поэтому перепад давлений в дифманометре будет равен гидростатическому давлению жидкости и, следовательно, пропорционален измеряемому уровню.