2 Технологиялық бөлім

2.1 Қалытық деңгей өлшегіштер

Қалытқы деңгей өлшегіштер аппараттардағы және техникалық резервуарлардағы қондырғылардың сұйықтық деңгейін және араласпайтын сұйықтық деңгейінде электрлік дискретті сигналдар алу үшін негізделген. қалытқылық деңгей өлшегіштер сұйықтық бетінде қалқитын поплавка қолданылады, нәтижесінде поплавканың қозғалыс деңгейі өлшенеді.

Бұндай аспаптарда жеңіл қалытқыда қолданылады, ол коррозияға тұрақты материалдан дайындалады. қалытқыны итеруші (архимед) күш арқылы сұйықтық деңгейімен ауысады. қалытқы деңгейі сұйықтық деңгейін көрсетіп, аспаптың электрлік, пневматикалық, жиілік сигналының көрсету шкаласы бойынша екінші кейіпке енеді. Қалытқының екінші типті өзгерткішпен байланысы механикалық элеметтер көмегімен (трос, лента, рычаг) сур 1.2. немесе контаксыз аңду системаса (оптикалық, аккустикалық, радиоизотопты және т.б.) көмегімен іске асады.

Қалытқы деңгей өлшегіштермен сұйықтық деңгейін ашық ыдыстарда өлшеуге болады. Улы, тез ұшатын сұйықтықтарды өлшеу кезінде ыдыстағы артық қысымды герметизирлеу керек. Поплавкалық деңгей өлшегіштердің механикалық байланыс сипатының ерекшелігі – байланыс элементтерінің серпімді деформация және үйкелу қателігінің болуында.

Қалытқы контаксыз системаның қолдану уақытында өлшеуіш деңгей конструкциясын қиындатады, мысалы бейсызық өзгеру сипаты.

8-сурет - Қалытқы деңгей өлшеуіш:

1– қалытқы; 2 – майысқыш трос; 3 – жүк; 4 – шкала

Қалытқының шығынын нақты өлшеу барысында ыдыстың жұмыс істеу температурасы әсер етеді. Температураның өзгеруі қалытқының деформа-циялық температурасын негіздейді, сұйықтық бетіндегі сұйықтық және газдың тығыздығы өзгереді, соңында поплаканың тұнбасының Δl өзгеруіне алып келеді.

(2.1)

Қалытқының тұнба өзгерісі температураның өзгеруіне байланысты сұйықтықтың және газ тығыздығының өзгеруі деңгей өлшегіштерінің абсолютті қателігіне алып келеді.

Қалытқының деңгей өлшегішінің кемшілігі.

-Жабысқақтық пайда болатын орталарда қолдануды шектеу, қалытқы пен стерженде тұнбаның пайда болуы, сонымен қатар қалытқы коррозиясы және элементтің конструкциялық сезімталдығы.

-Өлшенетін өнімнің температура шегі

-Жөндеу кезінде резервуар төбесіндегі геометриясының өзгеруі және температурасы ескерілмейді, сондықтан ол өлшеуді күдікке алып келеді.

2.2 Датчиктармен күшейтілген көрсеткіштер

Радиоизотопты деңгей өлшеуіштер басқа өлшеуштер таріздес сезімтал элемент,күшейткіш және екінші типті аспап болып табылады.

Недастатком данных уровнемеров является их сравнительная дороговизна и неудобство в использовании, которое обусловлено радиоактивностью изотопов и наличием потенциальной опасности для здоровья работающих, что является сдерживающим фактором для широкого применения на практике. Кроме того, точность измерения данным прибором не очень высокая.

Следует отметить, что измерение уровня раздела двух жидких сред особенно важно на фосфорных производствах, где фосфор при соприкосновении с воздухом начинает гореть и поэтому его хранят под слоем воды или часто под слоем воды и шлама. В реальной практике на фосфорных заводах применялся не очень удобный способ измерения уровня желтого фосфора, состоящий в том, что оператор должен был взбираться на цистерну или другую емкость и опускать в люк линейку с прикрепленным на кончике маленьким ковшиком и по тому моменту, когда ковшиком захватывался фосфор и он горел или дымился оператор понимал, что он достиг уровня фосфора. Как видно, такой способ очень неудобен.

Более удобным представляется способ измерения, основанный на использовании датчика уровня жидкости , содержащий магнит и поплавок со сквозным отверстием, охватывающий вертикальную направляющую в виде немагнитной трубы, герметичной с одного конца, с ограничивающим ход поплавка диском на конце трубы, внутри которой дискретно по высоте расположены герконы, которые реагируют на магнит, находящийся в поплавке. Недостатком такого уровнемера можно считать то, что герконы, рассчитанные на 3000 или 4000 срабатываний, быстро выходят из строя и поэтому требуют частого ремонта.

С большим сроком службы можно считать уровнемер, основанный на использовании датчиков и предложенный сотрудниками кафедры Робототехники и технических средств автоматики КазНИТУ им. К.И. Сатпаева . В предложенном устройстве для измерения уровня раздела двух жидких сред в качестве датчика используется цветодатчик, представляющий собой полупроводниковый прибор, изготовленный из материалов, которые в сочетании с технологическими особенностями позволяют придать прибору свойства, обеспечивающие ему возможность воспринимать цвет жидкости в видимой области спектра с длиной волны (0,4 – 0,75 мкм), т.е. от фиолетового до красного цвета . Конструктивно такой уровнемер-линейка может быть изготовлен в виде светопроницаемой трубочки с одного конца разделенного двумя светонепроницаемыми перегородками на три отсека, в одном из которых, среднем размещен источник света, т.е. светодиод, а в других двух – цветодатчики, равноудаленные от излучателя. Наличие цветодатчиков и источника света позволяет повысить удобства при эксплуатации за счет отсутствия радиоактивности, а также в силу низкой стоимости источника света и цветодатчиков в сравнении с радиоизотопным уровнемером. Использование в конструкции уровнемера двух цветодатчиков, расположенных по вертикали и равноудаленных от источника света, позволяет повысить точность измерения границы раздела двух жидких сред. Это связано с тем, что одинаковые сигналы от каждого цветодатчика поступая на входы разностного усилителя, отрабатывают на выходе сигнал, равный нулю, если они находятся в одной среде. Если же цветодатчики попадают в разные среды, то они отрабатывают различающиеся по величине сигналы, что достаточно для получения на выходе разностного усилителя в достаточной мере большого сигнала, отображающего момент достижения среды другого цвета.

На рис. 9 схематично изображен один из возможных конструктивных вариантов исполнения устройства (линейки) для измерения уровня раздела двух жидких сред, имеющего в качестве чувствительного элемента конструкцию из двух датчиков. На данном рисунке приведена конструкция мерной линейки уровнемера, в нижней части которой помещены два датчика, установленные на одинаковых расстояниях от излучателя света, от которого свет, проходя через окошечки в корпусе линейки и среду, попадает на цветодатчики. Сигналы от этих цветодатчиков подаются на входы разностного усилителя (10-сурет). В случае, если цветодатчики, находясь в одной среде, отрабатывают одинаковый сигнал, то на выходе усилителя будет сигнал, близкий к нулю. Если погружаемый элемент достигнет границы раздела сред, отличающихся по цвету, то цветодатчики, находясь в разных средах, отрабатывают разные сигналы, на что будет реагировать разностный усилитель, на выходе которого резко увеличивается выходное напряжение. Последнее воспринимается как полезный сигнал, указывающий на наличие границы раздела сред, например, шлама и фосфора, нефтепродуктов и воды и др.

9-сурет - Екі сұйықтықтың деңгейін өлшеуге арналған құрылғы

10-Сурет - Схема разностного усилителя с цветодатчиками.