9.2.Визуальные уровнемеры

Такие уровнемеры основаны на визуальном измерении высоты уровня жидкости. При невысоких давлениях среды высота уровня измеряется в стеклянной трубке (указательном стекле), сообщающейся с жидкостным и газовым пространствами контролируемого резервуара (рис. 11.1). При повышенных давлениях применяются плоские стекла, на поверхности которых со стороны жидкости нанесены вертикальные граненые канавки. Из условий прочности не не рекомендуется применять указательные стекла длиной более 0,5 М поэтому при большом диапазоне изменения уровня устанавливается несколько стекол в шахматном порядке таким образом, чтобы их диапазоны измерения перекрывались.

Основным источником дополнительной погрешности таких уровнемеров является разница плотностей жидкости в контролируемом резервуаре и в стекле, вызываемая различием температур (особенно если жидкость в резервуаре имеет высокую температуру, а указательное стекло находится на значительном удалении). Различие плотностей приводит к различию уровней в резервуаре h1, и указательном стекле h2 (уровень в стекле иногда называют «весовым» уровнем); при этом абсолютная погрешность измерения может быть вычислена по формуле

где р1 и р2: — плотности жидкости в резервуаре и указательном стекле.Погрешность может достигать существенных значений, поэтому в целях ее уменьшения необходима либо тепловая изоляция уровнемера, либо продувка его жидкостью из резервуара перед отсчетом.

9.3.Гидростатические уровнемеры и методика их применения

Гидростатические уровнемеры. В этих уровнемерах измерение уровня H жидкости постоянной плотности ρ сводится к измерению гидростатического давления p, создаваемого жидкостью, причем p=Hρg.

Измерение высоты уровня непосредственно по величине гидростатического давления можно производить в резервуарах, находящихся как под атмосферным, так и под отличающимся от него давлением. На рис. 11.2, а представлена схема зонда MPS фирмы Siemens. Зонд представляет собой трубку 1, внутренняя полость которой сообщается с жидкостью. Таким образом, давление внутри трубки совпадает с давлением жидкости. В нижней части трубки 1 находится измерительная мембрана из нержавеющей стали. Ее деформация вызывает изменяет сопротивление тензомоста. Измерительная мембрана, тензопреобразователь и электроника защищены от измеряемой среды колпаком 2. Вентиляционная трубка соединена с пространством под измерительной мембраной и атмосферой. Мягкая трубка 3 может иметь длину до 20 м, в ней размещены несущий тросик а, экранированные токовые выводы б, вентиляционная трубка в диаметром 1 мм. Зонд выдерживает перегрузку до 0,6 МПа, выходной сигнал составляет 4…20 мА, погрешность не превышает ± 0,3 %.

Т акже выпускают дифманометры-уровнемеры с открытой мембраной, рис 11.2, б. вес столба жидкости действует на мембрану 1, жесткий центр мембраны соединен с рычагом мембранно-рычажного преобразователя (преобразователя силы) 2. если резервуар находится под давлением, то газовая часть резервуара соединяется с полостью статического давления 3. У упомянутых преобразователей при верхнем пределе измерения от 4 до 250 кПа выходной сигнал составляет 0…5; 4…20 мА, а предел допускаемой приведенной погрешности равен ± 0,25 %; ± 0,5 %.

1. Если в трубке, соединяющей газовое пространство над жидкостью с полостью статического давления преобразователя, образует конденсат, то для измерения уровня используются дифманометры с дополнительными устройствами для стабилизации уровня конденсата. Гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление жидкости преобразуется в давление воздуха, называется пневмоуровнемером. Разновидность пневмоуровнемера является барботажный уровнемер, в котором воздух, подаваемый от постороннего источника, барботирует через слой жидкости.

Дифманометрические уровнемеры. Схема подключения дифманометра к открытому резервуару, находящемуся под атмосферным давлением, изображена на рис. 11.3.

2. О бе импульсные трубки дифманометра 2 заполняют контролируемой жидкостью(если она не агрессивна). Дифманометр измеряет разность давлений p₁ и p₂, действующих на его чувствительный элемент.

p₁=(H + h₁)ρ

p₂=h₂ρ₂g.

Дифманометр будет измерять перепад давлений, выражающийся через контролируемый уровень H

Δp=p₁ – p₂=(H + h₁)ρ₁g – h₂ρ₂g.

Если плотности ρ₁ и ρ₂ жидкости в обеих импульсных трубках одинаковы и если h₁=h₂, то

Δp=Hρg,

где ρ = ρ₁ = ρ₂

Последняя формула справедлива только в том случае, если уровень жидкости в «минусовой» импульсной трубке будет неизменным при изменении контролируемого уровня Н. Для чего на этой импульсной трубке устанавливается уравнительный сосуд 1. уравнительные сосуды бывают однокамерными, двухкамерными и комбенированными.

Метод измерения уровня дифманометрами обладает рядом достоинств: механической прочностью, простотой монтажа, надежностью. Недостатки: чувствительный элемент дифманометра находится в непосредственном контакте с контролируемой средой, следовательно если среда агрессивна то необходимо предпринимать меры.