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

60061. Київська Русь 62 KB
  Великим племенем венедами нас звали Між Дніпром і Віслою ми проживали Житла з дерева ми будували Стіни з хмизу виплітали Ще й обмазували глиною щоб тепліша була хата.
60062. Урок – свято «Загадки осені» 35 KB
  Вчитель: У нас сьогодні свято зібралося гостей багато але яке ж це свято Загадка: Жовте листячко летить Під ногами шелестить Сонце вже не припікає Коли дітки це буває Восени 1й учень: Осінь червона в гості іде Щедрі дарунки...
60063. Загадки про птахів 40.5 KB
  Сизокрилий добрий птах Знається він на листах Голуб Вдень вона лягає спатиБо всю ніч їй знов літати Ловить мишок гризунів З нею їм вже не до снів Сова Як зима вона на гілці І співа мов на сопілці.
60064. Свято Купала. Загальнотабірний захід 78 KB
  Дія відбувається на природі. Дівчата та хлопці вбрані в національні українські костюми; на «відьмі» - чорний плащ з каптуром, мітла. На сцену виходить ведучий-вихователь.
60065. Сценарий посвящен Дню Победы 28.5 KB
  Вот и наступил долгожданный День Победы! 9 Мая—светлый и радостный праздник. 68 лет назад в этот день закончилась война с немецким фашизмом. Мы с благодарностью вспоминаем наших воинов, защитников, отстоявших мир в жестокой битве.
60066. Їжачок-хитрячок і лісова школа 50 KB
  Мета. Учити дітей співвідносити кількість предметів із цифрами, розуміти і правильно використовувати слова та вирази: порівну, більше на один, менше на один; виділяти загальні ознаки предметів...
60068. Вечорниці-фантазії “На Андрія робиться дівицям надія” 32 KB
  Заходять дівчата1 ДІВЧИНА: Дівчата не роздягайтеся.2 ДІВЧИНА: Чого причепились Не смішіть не заважайте ідіть геть2 ХЛОПЕЦЬ: Макітру вареників на стіл підемо 1 ДІВЧИНА: Та вже будуть вам вареники їжте хоч лусніть тільки воду дайте донести...
60069. Ранок: «Зимонька – зима» 41 KB
  Вгадайте хто це зима Прийшла до нас бабуся У білому кожусі Поля причепурила Сріблястим снігом вкрила. Зима Прийшла зима біловолоса Неначе білим полотном Блискучим снігом одяглося Село і поле за селом.