1.2.3.Датчики уровня жидкости

Подразделяются на:

- непрерывного действия, которые непрерывно измеряют уровень

- прерывистого действия(дискретного действия), сигнализируют наличие уровня(сигнализаторы уровня)

По принципу действия: поплавковые, гидростатические, радиоизотопные, электрические, акустические

а)Поплавковые уровнемеры

Используются для измерения уровня в аппаратах. Поплавок перемещается при изменении уровня жидкости.

Выравнивающая сила собственный вес поплавка G=F.

Принимаем, что S=const, тогда

Схема поплавкового уровнемера с электронным дифференциальным трансформаторным преобразователем

При изменении уровня изменяется положение поплавка и связанного с ним плунжера преобразователя, при этом изменение ЭДС вторичной обмотки измеряют вторичным прибором проградуированном в единицах уровня.

Схема буйкового уровнемера с пневматическим преобразователем.

1-резервуар, 2- буек, 3- трос, 4- вал, 5- трубка,6- вал,7-заслонка, 8-пневмоустройство

На конце заслонки есть сопло, которое образует пневмоконтакт, т.е. давление зависит от взаимного расположения сопла и заслонки и данная величина давления измеряется манометром М.

При изменении уровня изменяется выталкивающая сила действующая на поплавок, изменение его положения и перемещение через трос преобразуется посредством вала 4, где наматывается трос 3, поворотом торсионной трубки 5 и связанного с ней вала 6 и заслонки 7.Это приводит к изменению давления воздуха в превмоустройстве 8. Оно пропорционально измеряемому уровню.

б)Гидростатические уровнемеры

принцип действия основан на измерении давления столба жидкости h при постоянстве плотности контролируемой среды p =g h

По принципу действия различают уровнемеры:

- с непрерывной продувкой воздуха через пневмосистему (пьезометрический)

- с непосредственным измерением столба жидкости с применением техмонометра

Пьезометрические

1- резервуар, 2- пьезотрубка, 3- ротаметр, 4- регулирующий вентиль, М- монометр

Когда уровень h превышает давление р в пьезотрубке воздух не выходит, при увеличении давления воздух начинает барбатировать жидкость Р =g Н. Метод применяется для измерения уровня вязких сред.

Непосредственное измерение уровня с применением техмонорметров

В датчиках обязательно применение уравнительного сосуда небольшого уровня заполненного той же жидкостью, что и в резервуаре, где контролируют давление.

1-уравнительный сосуд, 2-контролируемый сосуд, 3- дифмонометр

Давление в одном сосуде постоянно т.к. Н₀ постоянно, во втором – давление зависит от уровня в сосуде 2, поэтому показания зависят толь от уровня в сосуде 2. Эта схема контролируемого давления в открытых резервуарах, изменение атмосферного давления не вызывает погрешности.

Схема измерения уровня в резервуарах под давлением.

В данной схеме уравнительный сосуд находится на верхнем уровне резервуара. Давление над жидкостью в обоих сосудах одинаково, поэтому разность давлений между уровнями зависит только от Н. Манометр градуируется в единицах уровня. При измерении уровней агрессивных и высокотемпературных сред чувствительные элементы дифмонометров должны быть защищены с помощью диафрагм и уравнительных сосудов.

в)Электрические уровнемеры

По принципу действия делятся на емкостные (измерители и сигнализаторы уровня) и омические (сигнализаторы уровня)

Емкостные уровнемеры

1. металлический корпус

2. электрод (металлический стержень)

3. защитная пленка

4. измерительная схема

5. вторичный прибор

Металлический корпус и электрод образуют цилиндрический конденсатор, его электроемкость

Электроемкость конденсатора пропорциональна уровню жидкости в резервуаре. Для измерения электроемкости используется схема 4, при этом электроемкость измеряется двумя методами:

- Резонансный, параллельно емкости включается катушка, образуется колебательный контур, который настраивают на резонансную частоту при некотором уровне С (емкости h). Если h изменяется, то изменяется С, происходит срыв резонансных колебаний, нарушение резонанса фиксируется вторичным прибором.

- Электронные сигнализаторы уровня. Конденсатор включается в одно из плеч мостовой схемы, при изменении уровня меняется емкость С, изменяется напряжение измерительной диагонали данной мостовой схемы. Напряжение измеряется вторичным прибором 5, который градуируется в единицах уровня (уровнемер) ЭИВ электронноизмеритель высоты.

При измерении уровня электропроводных сред электрод 2 покрывается изолирующими материалами. При измерении уровня агрессивных сред электрод выполняется из каррозионностойкого материала или покрывается пленкой.

Омические уравнемеры

Т – трансформатор

К – реле

К1 включена в цепь вторичной обмотки трансформатора

В цепь контактов реле включена лампочка L.

К3 катушки магнитного пускателя.

1- резервуар, 2- Блок электродов,

3-изолирующая колодка.

Среда в резервуарах электропроводная =2^.10³См/м.

Принцип действия: при достижении уровня электродов жидкостью, цепь замыкается реле срабатывает, загорается лампочка, включается К3 и выключается насос. Данные уровнемеры – сигнализаторы уровня. (ЭРСУ-М)