1,5 – Трубки, 2 – прилад, 3 – дросель, 4 – редуктор, н – рівень
Для дистанційної передачі показань застосовують як пневматичні датчики рівня, так і диференціальні манометри. При цьому тиск повітря в пневмотрубці перетвориться в стандартний вихідний пневматичний або електричний сигнал, величина якого пропорційна величині контрольованого рівня рідини.
Вторинні вимірювальні прилади в залежності від потреби можуть бути самописними і сигналізующими.
При дистанційному вимірюванні рівня похибка приладу визначається сумарною похибкою перетворювача і вторинного приладу, і складає 2,5-3,5%. Допустимий діапазон вимірювання рівня 0 - 40 кПа (4000 мм вод. ст.).
4. Електричні рівнеміри
Принцип дії оснований на перетворюванні рівня в електричний сигнал, що вимірюється електроприладами. До електричних рівнемірів табл. відносяться:
Кондуктометричні.
Ємнісні.
Високочастотні резонансні.
Ультразвукові.
Радіонуклідні.
Фотоелектронні.
4.1 Кондуктометричні
Для контролю рівня електропровідних речовин використовують рівнеміри, засновані на кондуктометричному методі. Принцип вимірювання за цим методом полягає в наступному: якщо до двох електродів, опущених в апарат, підвести напругу і включити в коло електромагнітне реле, то при заповненні електропровідною речовиною простору між електродами коло замкнеться і реле спрацює. Значення одного з електродів може виконувати металева стінка апарату, яка в такому випадку заземлюється. Другий електрод повинен бути ізольований від апарату.
По цьому принципу працює електричний регулятор – сигналізатор рівня ЕРСУ-2.
В приладі ЕРСУ-2 використовуються три датчики. Два із них служать для сигналізації і регулювання рівня в робочому інтервалі, а третій – для сигналізації аварійного положення (вище верхнього або нижче нижнього).
4.2 Ємнісні і високочастотні резонансні
Ємнісні рівнеміри в даний час є перспективними приладами вимірювання рівня електропровідних і електронепровідних матеріалів. У цих приладах у якості чутливого елемента використовується електрична ємність, утворена спеціальним робочим електродом і металевою поверхнею стінки резервуара, між якими знаходиться контролююче середовище.
Як відомо, з курсу фізики, електрична ємність плоского конденсатора визначається формулою:
де - діелектрична проникність середовища між електродами;
S - площа кожного електрода; d - відстань між електродами.
При вимірюванні рівня електронепровідних матеріалів змінюється , а при вимірюванні рівня електропровідних матеріалів змінюється d, тому що в цьому випадку другим електродом служить вимірювальне середовище зі стінкою резервуара. Для запобігання електрокорозійних процесів використовується перемінна напруга.
Ємнісні прилади вимірювання рівня можна розбити на дві основні групи: мостові і резонансні.
В мостових приладах електрична ємність, утворена датчиком-електродом і поверхнею резервуара, включається в одне з плечей моста. При зміні рівня змінюється ємність датчика, це викликає розбаланс моста і на виході з'являється напруга, що вимірюється повторним електронним приладом, відградуйованим в одиницях контрольованого рівня.
У резонансних приладах електрична ємність включається паралельно з індуктивністю, створюючи резонансний контур, що живеться від високочастотного генератора. Контур настроєний на резонанс частоти генератора, що живиться при початковій ємності датчика, це відповідає наявності або відсутності середовища, що вимірюється на заданому рівні. Із зміною рівня змінюється ємність датчика, що призводить до зміни частоти контуру і порушення умови резонансу, тобто до зриву резонансу. При резонансі опір контуру мінімальний, при зриві резонансу опір контуру різко збільшується. На принципі зміни опору контуру при зміні контрольованого рівня будуються електронні схеми ємнісних рівнемірів.
Ємнісні прилади мають високу чутливість, велику швидкодію, малий габарит. У якості електродів у залежності від середовища, що вимірюється застосовують датчики з покриттям із полівінілхлориду, фторопласта і т.д. У результаті такого покриття прилади можуть використовуватися в агресивних середовищах, де застосування контактних датчиків практично неможливо.
Застосувати ємнісні рівнеміри рекомендується при: високому тиску і температурі, агресивному середовищу, у випадку налипання продукту на датчик, або стінки резервуару, у середовищі з абразивними домішками.
Електронний ємнісний індикатор рівня типу ЕІР-2 використовується для неперервного дистанційного вимірювання рівня рідких і сипучих електропровідних і діелектричних середовищ. Індикатор має датчик, електронний блок і повторний прилад, що реєструє. Межі вимірювання приладу в залежності від типу датчика складають 1-20 м.
Крім індикаторів ЕІР, що дозволяють безпосередньо вимірювати контрольований рівень, застосовують також електронні прилади, призначені тільки для автоматичної сигналізації заданих рівнів. До таких приладів відносять електронний сигналізатор рівня ЕСР і малогабаритний сигналізатор рівня МЕСР (рис. 4).
Рис.4 Електронний сигналізатор МЕСР
Електронний блок приладу МЕСР має вибухозахищене виконання ВЗГ, тому може використовуватися для автоматичного контролю і сигналізації рівнів легкозаймистих і пальних рідин до категорії ЗГ (по правилах ПИВРЭ).
Силовий блок не призначений для встановлення у вибухонебезпечних помешканнях, а також не може працювати в умовах вібрації і трясіння. За допомогою таких приладів можна здійснювати світлову і звукову сигналізації контрольованих рівнів, а також підтримувати постійний рівень середовища автоматичним підживленням резервуара робочою рідиною.
Рис. 5 Схема ємнісного рівнеміра
Прилади складаються із силового й електронного блоків із ємнісним датчиком. Прилад в залежності від модифікації, може виконувати різні дії. Наприклад, сигналізувати про досягнення заданого рівня або сигналізувати про поступову зміну рівня рідини в резервуарі (див. рис.5), він використовується для сигналізації рівня рідинних електропровідних середовищ, таких як вода, сік і сироп.