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

2 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

47658. Методические указания. Регионоведение 277 KB
  – Новосибирск: НГТУ 2009 Рецензент: Методические указания содержат сведения о квалификационных требованиях к курсовым работам для студентов специальности направления Регионоведение организации их выполнения и защиты на кафедре Международных отношений и регионоведения НГТУ консультативные рекомендации по выбору темы и теоретических основ работы обязательные требования в отношении композиции работы научного аппарата и оформления. План выполнения курсовой работы42 Приложение 2. Основная цель курсовой работы – выработка...
47659. Технологическое проектирование автотранспортного производства 665 KB
  Цель курсового проекта – формирование научных, профессиональных знаний и навыков в области технической эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта. При изучении дисциплины студенты получают знания о современных технологических процессах технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей, об особенностях проектирования и реализации технологических процессов технической эксплуатации на предприятиях автомобильного транспорта
47660. Методичні вказівки. Чисельні методи в інформатиці 1.52 MB
  У тому випадку, коли заздалегідь невідомий ступінь багаточлена Лагранжа, який необхідно використовувати для забезпечення необхідної точності, уживають підхід, заснований на рекурентній схемі організації обчислень, яка звісна, як схема Ейткена
47661. Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками 208.5 KB
  Методические указания к выполнению лабораторной работы «Оптимизация распределения нагрузки электроэнергетической системы между работающими в ней электростанциями и их энергоблоками» по дисциплине «Автоматизация энергосистем» для студентов
47664. Методические рекомендации. Мировая экономика 572 KB
  Экономика профиль Мировая экономика: общие требования по организации выполнения работы требования по ее оформлению внедрению результатов работы рекомендации при подготовке к защите работы. Организация выполнения выпускной квалификационной работы дипломной работы