53. Индукционные расходомеры.

Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на измерении ЭДС, индуцируемой в потоке электропроводной жидкости под действием внешнего магнитного поля.

Принципиальная схема электромагнитного расходомера показана на рис. 76. Участок трубопровода 1, расположенный между 2 полюсами постоянного магнита перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля, изготовляется из немагнитного материала (фто--ропласта, эбонита и т. д.). В стенки трубопровода заделаны измерительные электроды 3.

Под действием магнитного поля ионы, находящиеся в жидкости, перемещаются и отдают свои заряды измерительным электродам 3, создавая в них ЭДС Е, пропорциональную скорости течения жидкости. К электродам 3 подключается измерительный прибор 2, шкала которого градуируется в единицах расхода. Величина этой ЭДС при постоянном магнитном поле определяется уравнением электромагнитной индукции

Е = Bdv,(6.6)

где В — магнитная индукция в зазоре между полюсами магнита; d — внутренний диаметр трубопровода; v — средняя скорость потока жидкости.

При однородном магнитном поле ЭДС пропорциональна объемному расходу.

Q ~ v

Существенные недостатки электромагнитных расходомеров с постоянным магнитом — возникновение на электродах ЭДС поляризации, гальванической ЭДС и трудности усиления малых ЭДС постоянного тока. Эти недостатки затрудняют или делают невозможным правильное измерение ЭДС, индуцируемой магнитным полем в движущейся жидкости.

Пои переменном магнитном поле электрохимические процессы оказывают меньшее влияние на показания прибора, чем при постоянном.

Электромагнитные расходомеры имеют ряд преимуществ перед рассмотренными выше. Прежде всего в них отсутствуют движущиеся части, они практически безынерционны, что очень важно при измерении быстроменяющихся расходов и при использовании их (расходомеров) в автоматических системах регулирования. На результат измерения не влияет присутствие в жидкости взвешенных частиц и пузырьков газа. Показания расходомера не зависят от свойств измеряемой жидкости (вязкости, плотности) и от характера потока (ламинарного, турбулентного).

57. С помощью поплавковых уровнемеров. В этих приборах чувствительным элементом яв­ляется поплавок с меньшей (плавающей) или большей (погруженный) плотностью, чем плотность жидкости (рис.4.63). Изменение уровня жидкости в аппарате с плавающим по­плавком вызывает его перемещение, которое посредством системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для показания, записи или передачи на расстояние значений высоты уровня жидкости в аппарате. В таких уровнемерах поплавок следит за уровнем жидко­сти.

Недостатки этих уровнемеров: перевернутая шкала; дополнительная погрешность измерения из-за изменения силы, натягивающей трос (при подъеме уровня к силе тяжести противовеса прибавляется сила тяжести троса).

Рис. 5.1. Простейший поплавковый измеритель уровня: 1 — поплавок; 2— ролики; 3 —противовес;4 — шкала

Действие уровнемеров с пружинным поплавком основано на изменении вы­талкивающей (архимедовой) силы, действующей на поплавок при его погружении в жидкость. Такой поплавок удерживается в подвешенном состоянии посред­ством пружинного элемента. Благодаря этому значительные по величине измене­ния уровня жидкости будут приводить лишь к небольшим перемещениям по­плавка.

58. С помощью гидростатических уровнемеров. Они служат для измерения гидростатического дав­ления столба жидкости. Различают гидростати­ческие (с использованием интеллектуального датчика Метран ДГ), гидростати­ческие пьезометрические и дифманометрические уровнемеры. Действие гидростатических пьезометрических уровнеме­ров основано на изменении давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости, с измеряемым уровнем при изменении последнего. Их часто применяют для определения уровня жидкостей с повышенной вязкостью. Дей­ствие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня по перепаду давления между столбами изме­ряемой жидкости в аппарате и в уравнительном сосуде, уровень в котором постоянен. СРС

59. Ультразвуковые уровнемеры принцип действия которых основан на измерении временного интервала между излученным и отраженным сигналами.

Ультразвуковые уровнемеры предназначены для обеспечения непрерывного измерения уровня жидкости и расстояния до жидкости в резервуарах, хранилищах, сточных ямах, демпферных резервуарах, а также расчета объема и расхода в открытых каналах и водосборниках. К достоинствам можно отнести дешевизну, простоту использования, отсутствие движущихся частей, отсутствует необходимость в калибровке, наличие встроенного датчика температуры и т.д..

Ультразвуковые импульсы излучателя уровнемера отражаются от поверхности жидкости. Уровнемер улавливает отраженные сигналы (эхо) и измеряет временной интервал между излученным и отраженным сигналом. На основании этого временного интервала рассчитывается расстояние до поверхности жидкости [8].

Встроенный датчик температуры непрерывно измеряет температуру в пространстве над жидкостью. Уровнемер использует значение температуры при расчете скорости звука в воздухе, компенсируя, таким образом, влияние температуры на измеряемое расстояние

60. Радарные измерители подразделяют на бесконтактные и контактные для определения уровня жидких и сыпучих веществ, которые используют радарную технологию, основанную на распространении непрерывного частотно-модулированного излучения (НЧМИ) микроволнового диапазона. Они удобны там, где необходимо прямое измерение: при измерении коррозионных, абразивных, клейких или вязких жидкостей, с которыми проблематично использование контактных устройств; измерение при изменениях температуры и давления.

Сигнал радара (микроволна) посылается от измерителя к поверхности среды и отражается назад на приемник измерителя. Приемник оценивает разность фаз между посланным и принятым сигналом. Радарные измерители выдают аналоговый выходной сигнал (4-20) мА. Частота 24 ГГц и современная электроника позволяет радарным измерителям использовать небольшую антенну и получать узкий пучок излучения (рис.5.2). Маленькая легкая антенна упрощает установку, а узкий луч уменьшает нежелательное эхо от препятствий, находящихся в резервуаре, таких как мешалки, теплообменники, трубы для заполнения, перегородки, теплозащитные карманы и периодические потоки для заполнения резервуара .

61. Принципиальная схема емкостного уровнемера показана на рис.4.73. В сосуд с жидкостью или сыпучим материалом 1, уровень которой необходимо измерять, опущен электрод 2, покрытый изоляционным материа­лом. Электрод вместе со стенками сосуда образует цилиндри­ческий конденсатор, емкость которого меняется при колебаниях уровня жидкости. Величина емкости измеряется электронным блоком 3, который затем подает сигнал в блок 4, представляющий собой релейный элемент в схемах сигнализации достижения определенного уровня [3].

Схема емкостного уровнемера:

1 – сосуд с жидкостью;

2 – электрод;

3 – электронный блок;

4 – релейный блок или измерительный прибор