4.6 Требования к отчету
Отчет по данной работе должен содержать:
1) цель работы;
2) схему лабораторного стенда;
3) методику проверки работоспособности манометров;
4) протоколы испытаний манометров;
5) выводы.
4.7 Контрольные вопросы
1) В чем состоит принцип действия пружинных манометров?
2) Каково назначение, устройство и принцип действия грузопоршневого манометра?
3) Что называется классом точности манометра?
4) В чем состоит принцип электросиловой компенсации?
5) С какой целью производится периодическая проверка приборов для измерения давления? В чем она состоит?
6) Каково устройство и область применения электроконтактных манометров?
7) Почему проверка манометров производится при прямом и обратном ходе?
8) Для каких целей применяются вторичные приборы электрической ветви ГСП?
5 Лабораторная работа №5 «Изучение и проверка работоспособности приборов измерения уровня»
Цель работы: Изучение конструкций и принципов действия гидростатических уровнемеров, емкостного сигнализатора уровня, а также приобретение навыков по проверке работоспособности приборов для измерения уровня.
5.1 Общие сведения
Практически во всех технологических процессах пищевой промышленности возникает необходимость измерять уровень жидких или сыпучих материалов, а также сигнализировать о достижении или максимального, или минимального значения для предупреждения от переливов и пересыпаний, или снижения уровня ниже допустимых пределов.
Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления столба жидкости или выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли широкое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры.
Пьезометрический уровнемер (рисунок 5.1) состоит из опускаемой в резервуар трубки 1, через которую продувается с малой скоростью воздух, подаваемый компрессором через вентиль 2 и стеклянный сосуд 3. Сосуд 3 служит для визуального контроля подачи воздуха, манометр 4 — для измерения давления воздуха в трубке, следовательно, и статического напора жидкости, пропорционального высоте столба жидкости Н над выходным отверстием трубки:
,
(5.1)
где
— плотность жидкости,
g — ускорение свободного падения.
Подобные приборы могут с успехом применяться для измерения уровня агрессивных, загрязненных и кристаллизирующихся жидкостей при постоянной плотности жидкости.
К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основанные на измерении давления, которое создается столбом жидкости; это давление, определяемое согласно формуле (5.1), измеряется с помощью манометров (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 — Структурная схема пьезометрического уровнемера
Рисунок 5.2 — Схема уровнемера-манометра
Буйковый уровнемер (рисунок 5.3) состоит из чувствительного элемента — буйка 1, подвешенного на рычаге 2 измерительного блока 3. Буек погружается в жидкость, уровень который измеряется. Начальная масса буйка (в воздухе) уравновешивается грузом 4, расположенном на плече уравновешивающего рычага 5.
На буек действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной погруженной частью буйка:
, (5.2)
где d — диаметр буйка,
Н — высота погруженной части буйка,
— плотность жидкости,
g — ускорение свободного падения.
Рисунок 5.3 — Структурная схема буйкового уровнемера
Таким образом, выталкивающая сила при цилиндрической форме буйка и постоянной плотности жидкости прямо пропорциональна высоте погружения буйка в жидкость, т. е. ее уровню в резервуаре Н. Величина выталкивающей силы измеряется и уравновешивается измерительным блоком 3, принцип действия которого основан на электросиловой или пневмосиловой компенсации измеряемого усилия. Результатом измерения является унифицированный электрический (20 — 100 кПа) сигнал, пропорциональный уровню жидкости в резервуаре. Емкостные сигнализаторы уровня основаны на принципе измерения электрической емкости системы «Электроды датчика — контролируемая среда». Датчик имеет такую же конструкцию, как и в емкостном уровнемере. При погружении его в контролируемую среду происходит срабатывание емкостного реле измерительного блока. Сигнализатор обеспечивает световую сигнализацию и выдачу сигнала на исполнительные механизмы (например, включает и отключает насос).