9.4.Поплавковые уровнемеры
Поплавковым называется уровнемер, степень погружения поплавка (осадка) при неизменной плотности жидкости не зависит от контролируемого уровня. Поплавок перемешается вертикально вместе с уровнем жидкости, и, следовательно по его положению может быть определено значение уровня. В статическом режиме на поплавок действуют: сила тяжести G и выталкивающие силы жидкости и газовой среды. При перемещении поплавка появляется также сила сопротивления в подвижных элементах уровнемера. Если пренебречь силой сопротивления кинематики и выталкивающей силой газовой фазы, то действующие на поплавок силы связаны уравнением G = Vжρжg, где Уж — объем погруженной части поплавка, ρж — плотность жидкости.
Объем Vж однозначно определяет осадку (глубину погружения) поплавка. При изменении плотности контролируемой жидкости на Δρж изменяется объем погруженной части на ΔVж, что приводит к изменению осадка, т.е. к появлению дополнительной погрешности. Выражение для ΔVж можно получить в виде
Таким образом, объем погруженной части Vж, а следовательно,осадка поплавка, является параметром, определяющим дополнительную погрешность, вызванную изменением плотности контролируемой жидкости. Для снижения этой погрешности целесообразно уменьшить осадку поплавка, что может быть достигнуто либо увеличением площади поперечного сечения поплавка, либо облегчением поплавка.
В
простейшем случае поплавок соединен с
указателем с помощью гибкой механической
связи. Размеры поплавка ограничиваются
размерами уровнемера, масса поплавка
не может быть сильно
уменьшена из-за
необходимости обеспечения требуемого
натяжения гибкого элемента и преодоления
сил трения. Сила сопротивления определяется
выбором схемы связи поплавка с
измерительной схемой уровнемера. Такая
конструкция имеет большой диапазон
измерения, но не обеспечивает хорошей
герметизации резервуара, поэтому
используется только при небольшом
избыточном давлении или разрежении и
невысоких температурах контролируемой
среды. Примером такого уровнемера
являются уровнемеры типа УДУ. Они
предназначены для измерения уровня
нефтепродуктов с температурой (-50...50)
°С, в интервале избыточных давлений
(-1,5...3) кПа. Диапазоны измерения 0...12 или
0...20 м, основная погрешность ±4 мм.
9.5.Поплавковые уровнемеры с магнитным преобразователем
П оплавковым называется уровнемер, частично погруженного в жидкость, причем степень погружения поплавка (осадка) при неизменной плотности жидкости не зависит от контролируемого уровня. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости, и, следовательно, по его положению может быть определено значение уровня.
Объем погруженной части Vж , а следовательно, осадка поплавка, является параметром, определяющим дополнительную погрешность, вызванную изменением плотности контролируемой жидкости. Для снижения этой погрешности целесообразно уменьшить осадку поплавка, что может быть достигнуто либо увеличением площади поперечного сечения поплавка, либо облегчением поплавка.
В простейшем случае поплавок соединен с указателем с помощью механической связи.
При высоких значениях температуры и давления среды используются поплавковые уровнемеры с магнитными преобразователями. Примером являются магнитные уровнемеры типа ПМП.
По направляющей трубе 7 под влиянием изменения уровня жидкости перемещается поплавок 6 с постоянным магнитом 5. Внутри трубки 7 по всей ее длине находятся герконовые реле, которые срабатывают под действием магнитного поля поплавка. Стопорное кольцо 4 ограничивает перемещение поплавка вверх, а зонтик 3 защищает его от капель конденсата, который может образовываться на внутренних стенках резервуара. Эти преобразователи могут иметь в качестве выходной величины изменения сопротивления, токовый сигнал 4..20мА или цифровой.