7. Дистанционный указатель уровня кипящего хладагента диу-400.

Дистанционный измеритель уровня ДИУ- 400 строится на основе магнитного поплавка 4 и диамагнитной трубки 1 с двумя неравномерно намотанными катушками индуктивности 2 и 3, рис.5.36 в. Число витков катушек возрастает от середины к концам трубки. При отклонении уров­ня жидкости от среднего положения индуктивное сопротивление катушек изменяется. Пружинные кольца 5 ограничивают ход поплавка в пределах 400 мм. Индуктивный датчик уровня с помощью трех выводов подклю­чается к электромагнитному логометру, шкала которого градуируется в мм уровня жидкости. Переменное число витков катушки по высоте обес­печивает линейную характеристику измерителя.

Рис.5.36. Схемы указателей и сигнализаторов уровня жидкости.

8. Дистанционные измерители уровня эиу-2 и дуе-2.

На рис. 7.4 показана схема электрического уровнемера. В корпусе датчика 1 находится мембрана 2, она делит внутрен­нюю полость на две части. В нижнюю часть поступает измеряе­мая жидкость, которая воздействует на мембрану давлением p₁. Верхняя часть трубой 5 соединяется с пространством над жидкостью, где давление p₂. К мембране прикреплен передаточ­ный механизм 3; в зависимости от прогиба мембраны он пере­мещает движок реостатного преобразователя 4. Таким образом, перемещение мембраны преобразуется в изменение сопротивле­ния плеч реостата, которое измеряется логометром 6. Шкала логометра отградуирована в метрах водяного столба. Для опре­деления количества жидкого груза существуют специальные переводные таблицы, полученные при градуировке цистерны с учетом плотности среды. К одному датчику можно присоеди­нять до трех логометров, расположенных в различных местах.

Электрические уровнемеры типа УУЖЭК выпускаются про­мышленностью для измерения уровня воды, топлива, масла и других неагрессивных сред. В топливных и масляных цистернах применяют приборы искро-безопасного исполнения. Погрешность измерения уровня УУЖЭК лежит в пределах 1,5—4%.

9. Датчики-реле уровня ПРУ-5 и ПРУ-ГК-03.

Полупроводниковые реле уровня ПРУ-4 и ПРУ-5 имеют индуктив­ный датчик с постоянным числом витков обеих катушек по высоте, рис.5.36 г. Датчики некоторых модификаций сигнализаторов типа ПРУ, имеют катушки индуктивности традиционного исполнения, прижатые горцем к диамагнитной трубке. В любом случае обе катушки с помощью трех выводов подключаются к электронному блоку, основными элементами которого являются трансформатор, выпрямитель, усилитель, пороговое устройство в виде триггера Шмитга и электромагнитное реле с пе­реключающимися контактами. С помощью переменного резистора в электронном блоке зону возврата сигнализаторов типа ПРУ можно на­страивать в пределах 20...50 мм.

Рис.5.36. Схемы указателей и сигнализаторов уровня жидкости.

10. Особенности контроля уровня криогенных жидкостей.

В криогенных системах, состоящих из большого числа разнообраз­ных машин, аппаратов и резервуаров, могут применяться различные изме­рители и сигнализаторы уровня промышленного изготовления. Довольно часто применяются поплавковые, гидростатические и тепловые датчики уровня. Специфика проявляется при измерении уровня криогенных жидко­стей, находящихся при низкой температуре. Использование высокоэффек­тивной тепловой изоляции препятствует подключению датчиков уровня к криогенным аппаратам и резервуарам по принципу сообщающихся сосу­дов. Обычно вход и выход криогенной жидкости предусматривается по трубопроводам в узкой теплоизолированной тонкостенной горловине. Че­рез нее осуществляется и ввод датчиков для контроля и регулирования любых параметров.

Подключение датчиков не должно сопровождаться увеличением теплопритока к криогенной жидкости из окружающей среды. По соображе­ниям безопасности в аппаратах с водородом и другими взрывоопасными криопродуктами следует исключить возможность искрения. Даже в ущерб точности нередко приходится использовать неэлектрические средства из­мерения.

С учетом размеров горловины датчик уровнемера должен быть мало­габаритным, но рассчитанным на полную высоту аппарата. Показания уровнемера не должны зависеть от давления и температуры в аппарате. Подача газа под уровень криогенной жидкости для определения гидростатического давления, как это делается в пневмометрических уровнемерах, нежелательна из-за возможности загрязнения продукта, его перемешива­ния и подогрева.

Накладываются и другие ограничения на выбор способа контроля уровня криогенных жидкостей. Достаточно широкое распространение по­лучили емкостные датчики уровня, в которых обкладками конденсатора служат электрически изолированные друг от друга металлическая трубка и стержень. При больших габаритах аппарата возможно использование ультразвукового уровнемера.

Современная технология изготовления гидростатических уровнеме­ров делает их пригодными и для криогенных систем. Такие уровнемеры содержат два высокочувствительных датчика абсолютного давления, рас положенных на разных уровнях вертикальной трубы. Верхний датчик вос­принимает давление газа в верхней части сосуда, а нижний — дополнитель­но давление гидростатического столба жидкости. Разность давлений про­порциональна уровню жидкости. Возможен вариант с одним упругим чув­ствительным элементом в нижней части трубы, внутренняя часть которой соединяется с газовой полостью. Деформация упругого элемента зависит от высоты гидростатического столба жидкости. Измерительный преобра­зователь деформаций емкостного, индуктивного или иного типа при этом располагается в нижней части трубы.

Количество и расход рабочих веществ в криогенных системах опре­деляют с помощью типовых средств, которые могут работать при низких температурах и разных давлениях. В частности, расход газов часто измеря­ют по перепаду давлений на сужающем устройстве. Применяются также тахометрические расходомеры и объемные счетчики газа. При малых его рас­ходах, не превышающих 0,5 кг/ч, измеряют среднюю скорость с помощью термоанемометра, а по ней и площади сечения канала находят расход газа.

Расход криогенных жидкостей, находящихся в насыщенном или слегка недогретом (переохлажденном) состоянии, измеряют не часто. Для этой цеди испопьзуюхлчшь приборы, которые не создают условий для вскипания жидкости. Таким свойством в наибольшей мере обладают ульт­развуковые расходомеры. Количество жидкости чаще всего определяют объемным методом по изменению ее уровня в резервуарах или иных емко­стях, а иногда по числу наполненных баллонов.

Состав криогенных жидкостей и газов чаще всего определяют типо­выми газоанализаторами, предназначенными для измерения концентрации определенного компонента в смеси. Даже для контроля концентрации флегмы в ректификационных колоннах обычно используют газоанализато­ры на соответствующие газы. Понятно, что жидкость до подачи в газоана­лизатор переводится в парообразное состояние.

В лабораторных условиях состав сложных смесей исследуют разны­ми физико-химическими способами. Все большее применение находят га­зовые хроматографы и масс-спектрометры. Широкое распространение по­лучили объемно-манометрические газоанализаторы периодического дей­ствия, которые могут быть стационарными или переносными. Они основа­ны на избирательном поглощении отдельных компонентов химическими реактивами из газовой смеси известного объема. После удаления анализи­руемого компонента измеряют, объем оставшейся смеси или ее давление при постоянном объеме и вычисляют концентрацию соответствующего компонента.

Газовые хромотографы используют для анализа состава многоком­понентных смесей. Действие их основано на разделении пробы газовой смеси на отдельные компоненты при пропускании ее совместно с потоком нейтрального газа-носителя через слой поглощающего вещества (сорбента) и поочередном измерении содержания каждого компонента. Газом-носителем может служить чистый воздух, азот, гелий и т.п. В качестве сорбента часто используется твердое пористое вещество, т.е. адсорбент из активированного угля, силикагеля, алюмогеля или цеолита. Для определе­ния концентрации газов с хорошей растворимостью в жидкости использу­ют жидкий поглотитель, например из дибутилфталата, равномерно нане­сенного на поверхность силикагеля.

Газовый хроматограф является сложным дорогостоящим изделием. В его составе можно выделить разделительную колонку 1, устройство 2 для периодического ввода пробы анализируемой смеси 3 в непрерывный поток газа-носителя, газоанализатор 4 с электрическим выходным сигна­лом и электроизмерительный прибор 5, рис. 7. Разделительная колонка с сорбентом имеет диаметр 2-5 мм и длину более 1 м. Она помещается в термостат для поддержания невысокой температуры, что необходимо для стабилизации поглотительных свойств сорбента. Через колонку проходит газ-носитель с постоянной скоростью. В его поток периодически вводится проба анализируемой смеси, содержащей для примера компоненты А, В, С с разными сорбционными свойствами.

При взаимодействии с сорбентом в колонке происходит разделение компонентов пробы на отдельные зоны и образование бинарных смесей, состоящих из газа-носителя и одного из компонентов анализируемой сме­си. Бинарные смеси движутся с разными скоростями. На начальном участ­ке колонки зоны компонентов А, В и С взаимно перекрываются (состояние I), но по мере продвижения процесс завершается окончательным разделе­нием этих зон, разобщенных чистым газом-носителем (состояние II). Пер­вым покидает колонку газ А, обладающий наименьшей сорбционной спо­собностью, а последним - газ С, наиболее сильно поглощаемый сорбентом.

Выходящий из разделительной колонки газ поступает в газоанализа­тор 4, измеряющий поочередно концентрацию каждого компонента в газе-носителе. Если показания электроизмерительного прибора 5 записать на ленту, которая движется слева направо, то получится хроматограмма, по­казанная на рис. 7. На ней виден концентрационный профиль каждого компонента в виде пиков соответствующей высоты. Основания пиков ле­жат на нулевой линии, что соответствует нулевой концентрации примесей в газе-носителе. Площадь каждого пика пропорциональна концентрации компонента в анализируемой смеси. Поскольку газ-носитель вымывает по­глощенные компоненты из сорбента, до ввода следующей пробы пики на хроматограмме не появятся.