69193

Уровнемеры с дистанционной передачей показаний

Лекция

Физика

Принцип действия: в поплавковом уровнемере чувствительный элемент это поплавок плавающий на поверхности жидкости. Поплавок перемещается в верх или в низ вместе с перемещением контролируемого уровня жидкости его перемещение передается на показывающее устройство или на преобразователь...

Русский

2014-10-01

38.5 KB

3 чел.

Уровнемеры с дистанционной передачей показаний

1 поплавковые уровнемеры.

Принцип действия: в поплавковом уровнемере чувствительный элемент - это поплавок, плавающий на поверхности жидкости. Поплавок перемещается в верх или в низ вместе с перемещением контролируемого уровня жидкости, его перемещение передается на показывающее устройство или на преобразователь перемещения в электрический сигнал.

Поплавки постоянного погружения .

Уровнемер такого типа содержит:

1 - поплавок;

2 - гибкий трос со стрелкой;

3 - показывающая шкала.

При дистанционной передаче сигнала поплавок связан с измерительным преобразователем перемещения в электрический сигнал.

Следовательно, величиной характеризующей уровень является перемещение поплавка.

Подъемная сила для поплавка постоянного сечения по закону Архимеда равна:

F = p . g . S . x

где  p -плотность контролируемой жидкости;

      g - ускорение силы тяжести;

      S - площадь сечения поплавка;

      x - глубина его погружения в жидкость. 

Противодействующая сила создается силой тяжести Р, т.е. F = P = const.

Таким образом, положение поплавка повторяет изменение уровня жидкости.

Погрешность измерения составляет 2,5%.

Поплавки переменного погружения.

Поплавок имеет форму длинного цилиндра ( буйка), который частично погружен в контролируемую жидкость. Сила противодействующая выталкивающей силе такого поплавка, создается пружиной.

Перемещение поплавка пропорционально изменению уровня жидкости.

Величиной характеризующей уровень является усилие упругого элемента.

Уровнемеры с поплавком переменного погружения называют буйковыми и в качестве электрического преобразователя могут применять как преобразователи перемещений, так и преобразователи давлений ( усилие пружины ).

На металлический буек действует выталкивающая сила, пропорциональная уровню жидкости в технической емкости, далее через систему рычагов эта сила вызывает небольшое перемещение плунжера в электросиловом преобразователе, который совместно с усилителем УП-20

преобразует это перемещение в выходной сигнал 0-5мА.

Применение на АЭС: в выпарных аппаратах, ХЖО и др.

Погрешность измерения колеблется от 1,0-2,5%.

Недостатки:

  1.  зависимость точности показаний буйковых уровнемеров от плотности и температуры измеряемой среды;
  2.  ограниченность использования для больших (свыше 16м) диапазонов измерения уровней жидкости;
  3.  нельзя использовать для жидкостей агрессивных к буйку!

Достоинства:

возможность измерения уровня границы раздела двух сред!

2 Гидростатические уровнемеры.

Принцип действия этих уровнемеров основан на измерении давления, создаваемого столбом жидкости в контролируемом объекте. Величиной характеризующей уровень является давление столба жидкости. Зная плотность жидкости, можно определить ее уровень по показанию манометра, установленного в нижней части резервуара: H = P/pg

где P - давление столба жидкости;

     p - плотность жидкости;

     g - ускорение силы тяжести.

Недостаток: этот метод применим только для открытых резервуаров!

Существует более совершенный метод измерения уровня с помощью дифференциальных манометров.

В качестве измерительных преобразователей обычно используются датчики:

  •  Сапфир-22ДД;
  •  ДМЭ-МИ;
  •  ДМЭ.

На рис. показана схема уровнемера в барабанном парогенераторе. Уровень воды поддерживается в строго определенных пределах.

Уравновешенный сосуд 1 подсоединяется к паровому пространству. Импульсная линия (трубка) 3 подсоединяется к водяному пространству барабана, а импульсная линия 2 к уравнительному сосуду.

Разность давлений измеряется дифманометром 4 и равна:    

При отсутствии уровня в барабане на (-) и (+) камеры дифманометра воздействует перепад давлений = 0 кгс/см2 и выходной сигнал = 0 мА и показания вторичного прибора будут также равняться нулю.

∆ Р = Р1 - Р2 = 0.

При появлении в техническом сосуде уровня h выходной сигнал измерительного преобразователя будет пропорционален перепаду давлений Р1 и Р2, а соответственно и уровню h.

При достижении max уровня выходной сигнал измерительного преобразователя будет = 5мА.

Расчетный перепад давлений будет сводится к определению ∆Р, который будет зависеть от плотности жидкости измеряемой среды и измеряемого уровня!

∆Р = Р1 - Р2

где Р1 = gpв(H + H0)

     P2 = gpвH0 + gpв'h + gpп(H-h)

             ----------       --------        ---------------

                1                  2                    3

где pв - плотность воды в уравнительном сосуде;

     рв' - плотность воды в барабане;

     рп - плотность пара.

  1.  давление в импульсной линии 3;
  2.  давление жидкости в барабане;
  3.  давление пара в барабане.

Погрешность измерения составляет 2,0-2,5%.

Достоинства: механическая прочность, простота монтажа, высокая надежность.

Недостаток: чувствительный элемент находится в непосредственном контакте с контролируемой средой, что вызывает необходимое применение специальных материалов.

3 Пьезометрические уровнемеры.(ПУ).

Принцип действия ПУ-ов основан на том, что через слой контролируемой жидкости непрерывно продувается газ. Чем выше уровень жидкости, тем труднее воздуху барботироваться через слой жидкости и тем выше давление газа в пьезометрической линии. См. рис. .

Воздух поступает пьезометрическую трубку и в манометр. Давление воздуха измеряемое манометром, пропорционально уровню жидкости в резервуаре. Шкала манометра градуируется в единицах уровня.

Применение:

  1.  пьезометрические уровнемеры применяют для контроля уровня агрессивных, кристаллизующихся жидкостей в открытых резервуарах;
  2.  пределы измерения от 25-4000мм.

4 Ультразвуковые уровнемеры.

  1.  Ультразвуковой метод контроля обеспечивает бесконтактное измерение уровня агрессивных, взрывоопасных сред при высоких температурах и давлениях.
  2.  Он позволяет создавать цельносварную конструкцию измерительного элемента.

По принципу работы их можно разбить на три группы:

  1.  уровнемеры, работающие на принципе ультразвуковой локации (см. рис. );
  2.  на принципе "прохождения" (см. рис. );
  3.  на принципе демпфирования (см. рис. ).

В уровнемерах работающих на принципе локации (т.е. свойстве от границы раздела двух сред) через жидкость (б) или газ (а), мерой уровня служит время распространения импульса до границы раздела сред и обратно.

Недостатки:

  1.  зависимость показаний от свойств жидкостей и их примесей;
  2.  при локации через газ нет этого недостатка, но при излучении ультразвука в газ происходит большая потеря энергии на расстояние.

Сигнализатор уровня построен на принципе "прохождения" содержит 2 щупа. В точке контроля. Находящейся в сигнальном зазоре, расположены друг против друга излучающий 1 и приемный 2  пьезоэлементы, которые включены в обратную связь автогенератора 3. При отсутствии в сигнальном зазоре контролируемой жидкости сигнальный зазор имеет высокое акустическое сопротивление и автогенератор не возбуждается. Заполнение сигнального зазора жидкостью приводит к образованию акустической связи между элементами и возбуждению автогенератора. Следовательно, можно сказать, что принцип действия таких уровнемеров на зависимости акустического сопротивления среды в сигнальном зазоре между щупами при прохождении энергии ультразвуковых волн от излучателя к приемнику.

Недостатки:

  1.  возможность ложных срабатываний при наличии пузырьков воздуха в сигнальном зазоре;
  2.  нарушение работоспособности при наличии осадков на излучателе 1 и приемнике 2 в сигнальном зазоре.

На принципе демпфирования строятся также сигнализаторы уровня и принцип их работы основан на изменении величины ультразвуковых волн, проходящих из одной среды в другую, обусловлено различными акустическими сопротивлениями сред, т.е. величиной характеризующей уровень является изменении интенсивности ультразвука.

Недостатки:

  1.  прежде всего представляют опасность газообразования на поверхности пьезопреобразователя;
  2.  контролируемая среда должна быть без твердых примесей.

Вывод:

  1.  все ультразвуковые уровнемеры имеют достаточно простую конструкцию;
  2.  погрешность измерений от 0,1-2,5%.

5 Радиоизотопные уровнемеры.

Принцип действия радиоизотопных уровнемеров основан на "просвечивании" контролируемого объекта потоком радиации. Уровень - это граница раздела двух сред (жидкости и газа), которые в разной степени поглощают проходящее через них излучение.

В качестве излучателя применяют чаще всего радиоактивный кобальт, испускающий γ-излучение.

Общее поглощение излучения веществом выражается экспоненциальной зависимостью:

Ik = I0.exp(-μx)

где I0 и Ik - интенсивности излучения до и после прохождения через вещество;

     μ - коэффициент ослабления излучения, зависящий от природы и толщины вещества;

     x - толщина слоя.

Применяется три схемы радиоизотопных уровнемеров, которые содержат излучатель 1 и приемник излучения 2.

Применение: радиоизотопные  уровнемеры применяют для контроля уровня химически активных, вязких, липких сред, для контроля двух не смешивающихся жидкостей.

Недостатки: ограничение области применения (их нельзя применять для контроля жидкостей применяемых в производстве лекарств и пищевых продуктов, а также для контроля уровня радиоактивных сред.

 

           


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65113. Проблема этнического единства татар 73.5 KB
  Самый свежий пример подобного рода относится к крымским татарам среди которых недавно происходила большая дискуссия по вопросу об идентичности быть ли им крымскими татарами къырым татарлары къырым татар халкы или принять название крымчан къырымлы къырым халкы.
65114. ТАТАРЫ (ПОПУЛЯРНЫЙ ОЧЕРК ЭТНИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ И ДЕМОГРАФИИ) 92.5 KB
  Татары являются одним из крупных тюркоязычных этносов. Татарский народ прошел длительный путь исторического развития и имел в прошлом свою государственность древнетюркские каганаты Причерноморская Булгария Хазарский каганат Волжская Булгария Золотая Орда Казанское Крымское...
65115. Образование Золотой Орды и формирование средневекового татарского этноса (XIII – первая четверть XV века) 299.5 KB
  Золотая Орда как великая евразийская империя вторая после Тюркского каганата существовал сравнительно недолгий период а на фоне истории мировой цивилизации и достаточно незначительный. Это государство современники называли поразному...
65116. ЮГО-ВОСТОК ТАТАРСТАНА: ПРОБЛЕМА ИЗУЧЕНИЯ ЭТНИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ РЕГИОНА XIV-XVII ВЕКОВ 123.5 KB
  В связи с состоянием источников ранняя история татарского населения юго-восточных районов республики остается исследованной недостаточно. Дискуссионным остается вопрос о существовании в этой зоне татарского населения до начала XVIII века.
65117. Из истории изучения формирования тюркоязычного населения Пермского края 63.5 KB
  Тюркоязычное население Пермского края татары и башкиры длительное время поддерживали интенсивные этнические контакты. Именно поэтому история изучения формирования пермских татар и башкир рассматривается вместе.
65118. К вопросу о клановой принадлежности Тайбугидов (по русским и тюркским источникам) 45 KB
  Носители титула Сибирский князь Тайбугиды возводимые в сохранившихся в составе так называемых Сибирских летописей родословных к некоему князю Тайбуге см. Родословная их согласно Сибирским летописям выглядит так: I II III IV Царь Он князь Тайбуга князь Ходжа князь Мар Адер Одер...
65119. К вопросу об этносоциальной структуре татарских ханств (на примере Казанского и Касимовского ханств ХV-сер. ХVI вв.) 49.5 KB
  Более чем двухвековой спор сторонников булгарского и золотоордынского ("татарского") происхождения волго-уральских татар сегодня приобретает новый импульс. Объясняется это тем, что появился целый ряд новых исследований, раскрывающих роль золотоордынско-тюркского компонента в формировании татар Поволжья.
65120. Чингисхан. Формирование личности Темучжина 117.5 KB
  В давнем споре эпоха ли создает личности или личности формируют эпоху нет пока ни победителей ни побежденных. Эпоха несомненно сыграла огромную роль в формировании личности Темучжина будущего Чингисхана. В любом случае это было время когда первое еще дочингисовское государство монголов именовавшееся...
65121. ИСТОРИЯ ТИБЕТА С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН ДО НАШИХ ДНЕЙ 2.26 MB
  Далайлама XIV покинул Тибет что тоже осложнило и осложняет продвижение Тибета по пути преобразований. Б Дхармасале Индия размещается эмигрантское правительство Тибета возглавляемое Далайламой. В хронике Далайламы V говорится...