17. Методы измер-я уровня. Поплавковые, буйковые, гидростатич-е, емкостные.

П оплавк-е СИ уровня узко диап-на – уст-ва, сод-щие поплавок, кот-й плавает на пов-сти ж-сти и через штангу и сальниковое уплотн-е соед-ся либо со стрелкой измер-го прибора, либо с преобр-лем 1 угловых перемещ-й в унифиц-й эл-й или пневм-й сигналы. Уровнемеры узкого диап-на вып-ся 2х типов: фланцевые и камер-ные, отличающиеся способом их установки на технол-х аппаратах. Мин-й диапазон измерений этих уровнемеров 0 10 мм, максимальный 0 200 мм. Класс точности 1,5.

П оплавковые уровнемеры широкого диапазона п/с поплавок 1, св-й с противовесом 4 гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указ-щая по шкале 3 значения. Мин-й диап-н измер-й 0÷12 м, макс-ый 0÷20 м. Абсолютная погрешность измерения от ±4 до ±10 мм.

Буйковые уровнемеры. Буек – тело, имеющее плотность, бол-ю, чем плот-ость воды и частично погруж-е в измеряемую среду. Пр-п действия – на законе Архимеда. В состоянии равновесия можно записать: N= G – А, или:

,

где k– коэф-нт, зависящий от конструкции буйка и плотности среды.

Преобр-е веса буйка в сигнал измер-й инф-и осущ-ся с пом-ю унифиц-х преобр-й «сила – давл-е» и «сила – ток». Класс точ-сти приборов – 1, 1.5%. Верхний предел измерений от 0,1 до 10 м. Буйковые уровнемеры применяются при температуре рабочей среды до +400°С и давлении до 16 МПа.

Гидростат-е уровнемеры. Измер-е гидростатич-го давления Р, создаваемого столбом h ж-сти пост-й плотности ρ, в соотв-и с з-ном Паскаля: P = ρgh . Измер-е гидрост-го давл-я осущ-ся: 1) манометром, подключаемым на высоте, соотв-щей нижнему предельному знач-ю уровня; 2) дифференц-м манометром, подключаемым к резервуару на высоте, соотв-щей нижнему предельному знач-ю уровня, и к газовому пр-ву над ж-стью; 3) измер-м давл-я газа (воздуха), прокачиваемого по трубке, опущенной в заполняющую резервуар ж-сть на фиксир-е расст-е.

Измерение гидростат-го давл-я манометрами целесообразно в резервуарах, раб-щих при атм-ном давл-и. Иначе, показания манометра склад-ся из гидрост-го и избыт-го давл-й.

У ровнемеры, в кот-х измер-е гидрост-го давления осущ-ся путем измер-я давл-я газа, прокачиваемого по трубке, погруженной на фикси-ную глубину в ж-ть, заполн-ю резервуар, называют пьезометрическими.

Преимущество – отсутствие контакта с измеряемой средой (может быть агрессивной).

Недостаток – нельзя использовать в герметичных аппаратах.

Емкостные уровнемеры. Исп-ся зав-сть эл-й емкости ЧЭ первичного преобр-ля от уровня ж-сти. Конструктивно емкостные ЧЭ вып-т в виде коаксиально располож-х цилиндр-х электродов или параллельно расположенных плоских электродов.

К онструкция ЧЭ опр-ся физико-хим-ми св-ми ж-сти. Прим-т уровнемеры, оснащ-е ЧЭ, кот-й состоит из 2х коаксиально распол-х электродов 1 и 2, частично погруж-х в ж-сть. Электроды образуют цилиндр-й конденсатор, межэлект-родное пр-во которого до высоты h заполнено ж-стью, а пр-тво Н – h – парогазовой смесью. Для фиксирования взаимного расположения электродов предусмотрен изолятор 3.

В общем виде электрическая емкость цилиндрического конденсатора определяется уравнением:

где ε – относ-я диэл-я прониц-сть в-ва, заполняющего меж-электродное пр-во; ε₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума.

Тогда полную емкость ЧЭ представим в виде

.

Т.к. для паров ж-сти и газов ε_г ≈ 1, а С₀ – величина постоянная, уравнение можно преобразовать следующим образом:

- статич-я х-ка емкостного ЧЭ для неэлектропроводных сред. Величина ε_ж явл-ся ф-цией t-ры.

Д ля измерения уровня электропроводных жидкостей (жидкостей с удельной проводимостью более 10^-4 См/м) применяют уровнемеры, чувствительный элемент которых представляет собой металлический электрод 1, покрытый фторопластовой изоляцией 2. Электрод частично погружен в жидкость. В качестве второго электрода используется либо стенка резервуара, если она металлическая, либо специальный металлический электрод, если стенка резервуара выполнена из диэлектрика. В емкостных уровнемерах преобразование емкости осуществляется импульсным методом, для чего используются переходные процессы, протекающие в чувствительном элементе, периодически подключаемом к источнику постоянного напряжения.

Емкостные уровнемеры выпускаются классов точности 0,5; 1,0; 2,5. Их минимальный диапазон измерений составляет 0–0,4 м, максимальный 0–20 м; давление рабочей среды 2,5–10 МПа; температура от 60 до +200°C