Меню

Измерение уровня сыпучих материалов схема



Измерение уровня сыпучих материалов

Имеется ряд обстоятельств, усложняющих задачу измерения уровня сыпучих материалов по сравнению с измерением уровня жидкостей. Прежде всего это неоднородность веществ в объеме, связанная с наличием пространства между твердыми частицами, заполненного газом. Степень неоднородности зависит от размеров частиц и непосредственно влияет на физические свойства материала, что усложняет применение методов измерения уровня, использующих определенные физические свойства. Следующая трудность измерения уровня обусловлена ограниченной подвижностью частиц из-за действия сил трения и сцепления между частицами, результатом чего является отсутствие горизонтальной плоскости раздела газ — материал.

Поверхность сыпучего материала расположена к горизонтали под углом естественного откоса, причем этот угол при заполнении или опорожнении емкости может быть различным. Ограниченная подвижность частиц приводит к сводообразованию, нарушающему нормальную работу измерительных устройств. Следствием ограниченной подвижности является зависимость давления внутри сыпучей массы от ориентации единичной площадки, формы бункера, коэффициента трения материала о стенки, что ограничивает применение методов измерения уровня, основанных на зависимости давления от уровня (по типу гидростатических).

Отрицательными качествами сыпучих материалов является способность к налипанию и абразивное воздействие. Усложнить работу уровнемеров может также запыленность газового пространства, что влияет на электрические свойства среды, а также предъявляет повышенные требования к обеспечению взрывобезопасности.

Простейшими по принципу действия уровнемерами для сыпучих материалов являются массовые, основанные на взвешивании бункера вместе с заполняющим его материалом. В качестве преобразователя в этих уровнемерах может быть использована гидравлическая мессдоза, которая служит опорой одной из лап бункера. Мессдоза представляет собой стальной корпус с поршнем, на который опирается лапа бункера. Поршень давит на герметизирующую металлическую мембрану. Внутренняя полость корпуса (под мембраной) заполнена жидкостью и соединена с манометром. Давление жидкости в системе мессдоза-манометр равно силе тяжести бункера с материалом, деленной на площадь поршня. Манометр градуируется в единицах массы или уровня. Погрешность таких уровнемеров достигает ±10%. В массовых уровнемерах вместо мессдозы могут применяться и более совершенные магнитоупругие преобразователи, обеспечивающие более высокую точность измерения (их погрешность не более ± 5 %). Основной элемент таких преобразователей — металлический чувствительный элемент, магнитная проницаемость которого изменяется при упругой механической деформации. Магнитоупругие преобразователи устанавливаются под опоры бункера и включаются в схему неуравновешенного моста, выходной сигнал которого зависит от степени деформации преобразователя, т.е. от количества материала в бункере.

Из всех электрических методов измерения уровня наиболее применимым является емкостный метод. Это объясняется как простотой конструкции емкостного преобразователя, так и малой чувствительностью их к неоднородностям. Как правило, преобразователи применяются одноэлектродными в виде зондов или изолированных тросов, вторым электродом является стенка бункера или вспомогательный электрод.

Основной недостаток таких уровнемеров — разрушение изоляционного покрытия преобразователя, налипание материала, зависимость показаний от изменения электрических свойств материала, вызванного, например, изменением его состава или влажности.

Специфическим уровнемером для сыпучих материалов является лотовый (рис. 1).

Рис. 1. Схема лотового уровнемера сыпучих материалов: 1 — лот; 2 — гибкий трос; 3 — сигнальное устройство; 4 — отсчетное устройство; 5 — механизм подъема лота

Чувствительным элементом таких уровнемеров представляет массивное тело — лот 1, подвешенное на гибком тросе 2. В начале цикла измерений лот зафиксирован в предельном верхнем положении. Цикл измерения уровня начинается с момента растормаживания лота, при этом под действием собственного веса лот начинает опускаться. В этот же момент сигнальным устройством 3, реагирующим на натяжение троса, включается отсчетное устройство 4, регистрирующее смещение лота относительно первоначального предельного положения. В момент касания лотом поверхности натяжение троса уменьшается и сигнальное устройство отключает отсчетное устройство, одновременно включая механизм подъема лота 5, возвращающее лот в исходное положение, после чего цикл измерения повторяется. Показания отсчетного устройства позволяют определить текущее значение уровня. Перед началом следующего цикла измерения показания отсчетного устройства должны быть сброшены. По такой схеме работает уровнемер сыпучих тел УСТ-2 (пределы измерения 0. 25 м, основная относительная погрешность ± 2,5 %).

Возможен бесконтактный вариант лотового уровнемера. В схеме такого уровнемера чувствительный элемент — лот не касается поверхности материала, а при любом уровне удерживается на определенном расстоянии от поверхности. Принцип действия основан на зависимости какого-либо реактивного параметра (емкости или индуктивности) чувствительного элемента — лота от положения относительно поверхности материала. Если при исходном положении лота уровень увеличился (т.е. поверхность материала приблизилась к лоту), то изменится его реактивный параметр и следящая система поднимет лот в такое положение, при котором значение реактивного параметра восстановится. Это означает, что положение лота относительно поверхности восстановилось, т.е. по положению лота можно судить об уровне материала. Положение лота измеряется электромеханической схемой и преобразуется в выходной сигнал. Примером такого уровнемера служит уровнемер РУДА-ЛOT для сыпучих мелкодисперсных материалов. Его верхние пределы измерения от 6 до 40 м, класс 0,5, выходной сигнал аналоговый или цифровой.

Для сигнализации загрузки или опорожнения бункеров применяются сигнализаторы уровня. Среди сигнализаторов уровня электропроводных материалов наиболее простыми являются кондуктометрические. Принцип действия таких сигнализаторов заключается в замыкании электрической цепи «стенка бункера—материал— электрод» при касании поверхностью материала электрода. Основные недостатки при эксплуатации: механическое разрушение электродов под действием материала, возможность ложных срабатываний из-за утечек через запыленную среду (обычно во избежание этого на электроды устанавливают охранные кольца). Надежная работа обеспечивается сигнализаторами, установленными в местах, где исключена возможность образования пустот. В качестве сигнализаторов уровня используются емкостные сигнализаторы с резонансной схемой измерения, например типа СУС. В таких устройствах емкостной преобразователь, образованный электродом и стенкой бункера или двумя электродами, совместно с катушкой индуктивности образуют колебательный контур. На него от высокочастотного генератора подается напряжение постоянной амплитуды фиксированной частоты, близкой к резонансной частоте контура при отсутствии среды в зоне чувствительного элемента. В этом случае с контура снимается сигнал максимальной амплитуды. Появление контролируемой среды в зоне чувствительного элемента вызывает изменение емкости, что приводит к изменению резонансной частоты и вызывает уменьшение амплитуды снимаемого с контура сигнала в соответствии с его амплитудно-частотной характеристикой. При определенной амплитуде снимаемого сигнала срабатывает выходное реле.

Находят применение также сигнализаторы с механическим чувствительным элементом. В сигнализаторе СУСМ — ПЭМ чувствительным элементом является механический щуп, поворачивающийся вокруг собственной оси до момента торможения контролируемым материалом. Привод — пневматический, выходной дискретный сигнал — электрический или пневматический, погрешность срабатывания от ±1 до ±10 мм.

27. Специальные сужающие устройств
Сужающие устройства условно подразделяются на стандартные, специаль-ные и нестандартные. Стандартными называются сужающие устройства, ко-торые рассчитаны, изготовлены и установлены в соответствии с руководящим нормативным документом ГОСТ. 8.586.1-2005.

К числу специальных относятся стандартные диафрагмы для трубопроводов с внутренним диаметром менее 50 мм.

Сужающие устройства, не относящиеся к этим двум группам, называются нестандартными. Градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств определяется с помощью расчетов без индивидуальной градуировки. Этот момент обусловил широкое применение данного метода для измерения расходов воды, пара, газа в трубопроводах больших диаметров.
Этому методу присущи следующие недостатки:

Читайте также:  Единицы измерения 2 класс школа россии таблица

* узкий динамический диапазон;

* диаметр трубопровода должен быть более 50 мм, в противном слу-чае необходима индивидуальная градуировка;

* значительные длины линейных участков;

* наличие потери давления.

* качестве стандартных сужающих устройств для измерения расхода жид-костей, газов и пара используются диафрагмы, сопла и значительно реже трубы

28. Ротаметры
Ротаметры используются в промышленных и лабораторных условиях для измерения небольших объемных расходов жидко-стей (верхние пределы от 0,002 до 70 м3/ч) или газов ( верхние пределы от 0,05 до 600 м3/ч) в вертикальных трубопроводах диаметром 3. 150 мм.

Ротаметры обладают рядом достоинств: простота устройства; возможность измерения малых расходов однофазных жидкостей и газов в трубопроводах ма-лых диаметров; высокая точность при индивидуальной градуировке прибора; малая потеря давления; практически равномерная шкала; динамический диапа-зон Gв .п / Gн.п достигает десяти.

Недостатками ротаметров являются необходимость установки только на вертикальных участках трубопроводов; трудности дистанционной передачи показаний и записи; непригодность для измерения расхода сред с вы-сокими давлением и температурой.

Принцип действия ротаметра основан на уравновешивании при любом рас-ходе силы тяжести поплавка силами, действующими на него со стороны жид-кости. При этом вертикальное положение поплавка будет однозначно связано с расходом.

29. Тахометрические счетчики и расходомеры

Тахометрическими называются расходомеры, в которых скорость движения рабочего тела пропорциональна объемному расходу измеряемой среды. В большинстве случаев рабочее тело — преобразователь расхода (крыльчатка, турбинка, шарик и т.п.) — под воздействием потока вращается. В зависимости от устройства рабочего тела тахометрические расходомеры подразделяются на крыльчатые, турбинные, шариковые, камерные, кольцевые и др.Тахометрические преобразователи расхода могут использоваться как в счетчиках количества, так и в расходомерах. В первом случае преобразователь расхода (например, турбинка) связан со счетным механизмом.Тахометрические расходомеры применяются для измерения расхода различных жидкостей (реже газов), причем некоторые их разновидности могут использоваться на загрязненных жидкостях. Наиболее широко эти расходомеры используются в коммунальном хозяйстве для учета индивидуального потребления горячей и холодной воды, газа.

Источник

Измерение уровня сыпучих материалов

Имеется ряд обстоятельств, усложняющих задачу измерения уровня сыпучих материалов по сравнению с измерением уровня жидкостей. Прежде всего это неоднородность веществ в объеме, связанная с наличием пространства между твердыми частицами, заполненного газом. Степень неоднородности зависит от размеров частиц и непосредственно влияет на физические свойства материала, что усложняет применение методов измерения уровня, использующих определенные физические свойства. Следующая трудность измерения уровня обусловлена ограниченной подвижностью частиц из-за действия сил трения и сцепления между частицами, результатом чего является отсутствие горизонтальной плоскости раздела газ — материал.

Поверхность сыпучего материала расположена к горизонтали под углом естественного откоса, причем этот угол при заполнении или опорожнении емкости может быть различным. Ограниченная подвижность частиц приводит к сводообразованию, нарушающему нормальную работу измерительных устройств. Следствием ограниченной подвижности является зависимость давления внутри сыпучей массы от ориентации единичной площадки, формы бункера, коэффициента трения материала о стенки, что ограничивает применение методов измерения уровня, основанных на зависимости давления от уровня (по типу гидростатических).

Отрицательными качествами сыпучих материалов является способность к налипанию и абразивное воздействие. Усложнить работу уровнемеров может также запыленность газового пространства, что влияет на электрические свойства среды, а также предъявляет повышенные требования к обеспечению взрывобезопасности.

Простейшими по принципу действия уровнемерами для сыпучих материалов являются массовые, основанные на взвешивании бункера вместе с заполняющим его материалом. В качестве преобразователя в этих уровнемерах может быть использована гидравлическая мессдоза, которая служит опорой одной из лап бункера. Мессдоза представляет собой стальной корпус с поршнем, на который опирается лапа бункера. Поршень давит на герметизирующую металлическую мембрану. Внутренняя полость корпуса (под мембраной) заполнена жидкостью и соединена с манометром. Давление жидкости в системе мессдоза-манометр равно силе тяжести бункера с материалом, деленной на площадь поршня. Манометр градуируется в единицах массы или уровня. Погрешность таких уровнемеров достигает ±10%. В массовых уровнемерах вместо мессдозы могут применяться и более совершенные магнитоупругие преобразователи, обеспечивающие более высокую точность измерения (их погрешность не более ± 5 %). Основной элемент таких преобразователей — металлический чувствительный элемент, магнитная проницаемость которого изменяется при упругой механической деформации. Магнитоупругие преобразователи устанавливаются под опоры бункера и включаются в схему неуравновешенного моста, выходной сигнал которого зависит от степени деформации преобразователя, т.е. от количества материала в бункере.

Из всех электрических методов измерения уровня наиболее применимым является емкостный метод. Это объясняется как простотой конструкции емкостного преобразователя, так и малой чувствительностью их к неоднородностям. Как правило, преобразователи применяются одноэлектродными в виде зондов или изолированных тросов, вторым электродом является стенка бункера или вспомогательный электрод.

Основной недостаток таких уровнемеров — разрушение изоляционного покрытия преобразователя, налипание материала, зависимость показаний от изменения электрических свойств материала, вызванного, например, изменением его состава или влажности.

Специфическим уровнемером для сыпучих материалов является лотовый (рис. 1).

Рис. 1. Схема лотового уровнемера сыпучих материалов : 1 — лот; 2 — гибкий трос; 3 — сигнальное устройство; 4 — отсчетное устройство; 5 — механизм подъема лота

Чувствительным элементом таких уровнемеров представляет массивное тело — лот 1, подвешенное на гибком тросе 2. В начале цикла измерений лот зафиксирован в предельном верхнем положении. Цикл измерения уровня начинается с момента растормаживания лота, при этом под действием собственного веса лот начинает опускаться. В этот же момент сигнальным устройством 3, реагирующим на натяжение троса, включается отсчетное устройство 4, регистрирующее смещение лота относительно первоначального предельного положения. В момент касания лотом поверхности натяжение троса уменьшается и сигнальное устройство отключает отсчетное устройство, одновременно включая механизм подъема лота 5, возвращающее лот в исходное положение, после чего цикл измерения повторяется. Показания отсчетного устройства позволяют определить текущее значение уровня. Перед началом следующего цикла измерения показания отсчетного устройства должны быть сброшены. По такой схеме работает уровнемер сыпучих тел УСТ-2 (пределы измерения 0. 25 м, основная относительная погрешность ± 2,5 %).

Возможен бесконтактный вариант лотового уровнемера . В схеме такого уровнемера чувствительный элемент — лот не касается поверхности материала, а при любом уровне удерживается на определенном расстоянии от поверхности. Принцип действия основан на зависимости какого-либо реактивного параметра (емкости или индуктивности) чувствительного элемента — лота от положения относительно поверхности материала. Если при исходном положении лота уровень увеличился (т.е. поверхность материала приблизилась к лоту), то изменится его реактивный параметр и следящая система поднимет лот в такое положение, при котором значение реактивного параметра восстановится. Это означает, что положение лота относительно поверхности восстановилось, т.е. по положению лота можно судить об уровне материала. Положение лота измеряется электромеханической схемой и преобразуется в выходной сигнал. Примером такого уровнемера служит уровнемер РУДА-ЛOT для сыпучих мелкодисперсных материалов. Его верхние пределы измерения от 6 до 40 м, класс 0,5, выходной сигнал аналоговый или цифровой.

Читайте также:  Умк 21 век математика 3 класс измерение времени

Для сигнализации загрузки или опорожнения бункеров применяются сигнализаторы уровня. Среди сигнализаторов уровня электропроводных материалов наиболее простыми являются кондуктометрические . Принцип действия таких сигнализаторов заключается в замыкании электрической цепи «стенка бункера—материал— электрод» при касании поверхностью материала электрода. Основные недостатки при эксплуатации: механическое разрушение электродов под действием материала, возможность ложных срабатываний из-за утечек через запыленную среду (обычно во избежание этого на электроды устанавливают охранные кольца). Надежная работа обеспечивается сигнализаторами, установленными в местах, где исключена возможность образования пустот. В качестве сигнализаторов уровня используются емкостные сигнализаторы с резонансной схемой измерения, например типа СУС. В таких устройствах емкостной преобразователь, образованный электродом и стенкой бункера или двумя электродами, совместно с катушкой индуктивности образуют колебательный контур. На него от высокочастотного генератора подается напряжение постоянной амплитуды фиксированной частоты, близкой к резонансной частоте контура при отсутствии среды в зоне чувствительного элемента. В этом случае с контура снимается сигнал максимальной амплитуды. Появление контролируемой среды в зоне чувствительного элемента вызывает изменение емкости, что приводит к изменению резонансной частоты и вызывает уменьшение амплитуды снимаемого с контура сигнала в соответствии с его амплитудно-частотной характеристикой. При определенной амплитуде снимаемого сигнала срабатывает выходное реле.

Находят применение также сигнализаторы с механическим чувствительным элементом. В сигнализаторе СУСМ — ПЭМ чувствительным элементом является механический щуп, поворачивающийся вокруг собственной оси до момента торможения контролируемым материалом. Привод — пневматический, выходной дискретный сигнал — электрический или пневматический, погрешность срабатывания от ±1 до ±10 мм.

Источник

Классификация методов измерения уровня сыпучих материалов

По своему назначению уровнемеры делятся на две группы:

— уровнемеры, измеряющие абсолютное значение уровня по отношению к принятому за нулевой (такие уровнемеры имеют одностороннюю шкалу);

— уровнемеры, измеряющие отклонение уровня от номинального (они имеют двустороннюю шкалу, как правило, симметричную).

Приборы, применяемые для контроля уровня сыпучих материалов можно классифицировать по следующим признакам:

— по характеру работы (контактные, бесконтактные);

— по исполнению (общепромышленные, взрывобезопасные и др.);

— по виду выполняемых функций: реле или сигнализатор уровня (регуляторы, уровнемеры);

— по принципу работы;

— по способу контроля (порционные, дискретные и непрерывные).

По принципу действия уровнемеры для сыпучих материалов можно представить в виде шести групп методов:

— использующих различие плотностей (весовой, радиоизотопный, гидростатический, буйковый, поплавковый.)

— акустические (локационный, диссипативный, резонансный.)

— тепловые (дилатометрический, терморезисторный, термо э.д.с.)

— оптические (фотоэлектрический, визуальный, преломления, поглощения, отражения.)

— электромагнитные (кондуктометрический, индуктивный, емкостной, радиоволновый.)

— -механические (с гибким щупом, зондовый, маятниковый, с вращающимся телом, с колеблющимся телом.)

1) Методы, основанные на различиях плотностей

Весовые (массовые) уровнемеры

Простейшими из них по принципу работы являются весовые (массовые), основанные на взвешивании бункера вместе с имеющимся в нем материалом. В качестве преобразователя в этих уровнемерах может быть использована гидравлическая мессдоза, которая является опорой одной из лап бункера. Мессдоза представляет собой стальной корпус, герметично закрытый мембраной с закрепленным на ней поршнем, на который опирается лапа бункера. Внутренняя полость корпуса (под мембраной) заполнена жидкостью и соединительной линией соединяется с манометром, влияние жидкости в системе мессдоза — манометр равно силе тяжести бункера с материалом, деленной на площадь поршня.

В массовых уровнемерах вместо мессдозы применяться и более совершенные магнитоупругие преобразователи, обеспечивающие высокую точность измерения (их погрешность не более ±5 %). Основным элементом таких преобразователей является металлический чувствительный элемент, магнитная проницаемость которого изменяется при упругой механической деформации. Магнитоупругие преобразователи устанавливаются под опоры бункера и включаются в схему неуравновешенного моста, выходной сигнал которого будет зависеть от степени деформации преобразователя, т. е. от количества материала в бункере.

Радиоизотопные уровнемеры предназначены для непрерывного бесконтактного дистанционного измерения уровней жидкостей и сыпучих тел. Принцип действия этих приборов основан на изменении степени ослабления γ-излучения на границе раздела двух сред, испускаемого радиоактивными изотопами цезием Cs137 или кобальтом Со60 через контролируемую среду. Сигнал от счетчика через измерительные блоки воздействует на исполнительный механизм, который перемещает детектор вверх до положения, соответствующего уровню материала и регистрируемого вторичным прибором. Схема радиоизотопного уровнемера приведена на рис.1.

Рис.1. Радиоизотопный уровнемер:

1 – источник радиационного излучения; 2 – приёмник (детектор) излучения; 3 – кабель-тросы;4 – токосъёмники

В уровнемерах, называемых акустическими, используется метод локаций уровня сыпучего материала через газовую среду. Достоинством этого метода является то, что акустическая энергия, посланная в объект для измерения уровня сыпучего материала, распространяется по газовой среде. Это обеспечивает универсальность измерения уровня сыпучего материала. Распространение по газовой среде обеспечивает универсальность по отношению к различным материалам, уровень которых необходимо измерить, а также высокую надежность первичных преобразователей, не контактирующих с сыпучими материалами. По принципу действия акустические уровнемеры можно подразделить на локационные, поглощения и резонансные. Наибольшее распространение получили локационные уровнемеры.

В локационных уровнемерах используется эффект отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела сыпучий материал — газ. Положение уровня определяется по времени прохождения ультразвуковых колебаний от источника до приемника после отражения их от поверхности раздела. На рис.2 изображён локационный уровнемер.

Уровнемеры диссипативные (поглощения)

В уровнемерах поглощения положение уровня определяется по ослаблению интенсивности ультразвука при прохождении через слои сыпучего материала и газа.

В резонансных уровнемерах измерение уровня производится посредством измерения частоты собственных колебаний столба газа над уровнем сыпучих материалов, которая зависит от уровня сыпучих материалов.

Рис.2. Схема локационного уровнемера:

1 – излучатель; 2 – приемник электромагнитной энергии; 3 – схемы измерения интервала времени

3) Оптические методы

Визуальный метод основан на визуальном определении уровня сыпучих материалов. При повышенных давлениях применяются плоские стекла, на поверхности которых со стороны сыпучего материала нанесены вертикальные граненые канавки. Из условий прочности не рекомендуется применять указательные стекла длиной более 0,5 м, поэтому при большом диапазоне изменения уровня устанавливается несколько стекол в шахматном порядке таким образом, чтобы их диапазоны измерения перекрывались.

Уровнемеры преломления (отражения)

Метод преломления (отражения) основан на изменении положения преломлённого (отражённого) луча при изменении уровня сыпучего материала.

4) Электромагнитные методы

Для электропроводных материалов наиболее простыми являются кондуктометрические уровнемеры

Кондуктометрический уровнемер основан на измерении величины активного сопротивления между электродами при изменении уровня сыпучего материала. Сигнализатор может контролировать либо только верхний уровень сыпучего материала в бункере (в этом случае применяется только один электрод), либо верхний и нижний уровни (применяются два электрода). Примером может послужить уровнемер типа ИКС. Принцип действия таких сигнализаторов (рис.3) заключается в замыкании электрической цепи стенка бункера — материал — электрод при касании поверхностью материала электрода. Основные недостатки при эксплуатации: механическое разрушение электродов под действием материала, возможность ложных срабатываний из-за утечек через запыленную среду (обычно во избежание этого на электроды устанавливают охранные кольца).

Рис.3. Схема кондуктометрического уровнемера

Индуктивный метод основан на изменении индуктивности датчика, подключенного к генератору высокой частоты, при его погружении в контролируемую среду.

Читайте также:  Как измерить плоскостность листа

Принцип действия основан на измерении электрической емкости первичного преобразователя, изменяющийся пропорционально изменению уровня контролируемого материала в резервуаре относительно неподвижного датчика. В таких устройствах емкостный преобразователь, образованный электродом 1 и стенкой бункера 2 (рис.4), совместно с катушкой индуктивности L образуют колебательный контур, резонансная частота которого определяется емкостью преобразователя, т.е. текущим значением уровня.

Рис.4. Схема ёмкостного уровнемера

Радиоволновый уровнемер основан на зависимости параметров колебаний электромагнитных волн от высоты уровня материала. Работа радиолокационных уровнемеров основывается на явлении отражения электромагнитных волн от границы раздела сред, различающихся электрическими и магнитными свойствами. В результате взаимодействия отражённого и излучённого сигнала изменяется частота сигнала. Частотный сигнал подаётся на вход вторичного преобразователя, где производится его обработка.

5) Механические методы

Лотовый (зондовый) метод

Специфическим уровнемером для сыпучих материалов является лотовый (зондовый) (рис.5). Зондовый метод, основанный на поддержании груза на границе раздела двух сред. Ч

увствительным элементом таких уровнемеров является массивное тело (лот) 1, подвешенное на гибком тросе 2. В начале цикла измерений лот зафиксирован в предельном верхнем положении. Цикл измерения уровня начинается с момента растормаживания лота, при этом под действием собственного веса лот начинает опускаться. В этот же момент сигнальным устройством 3, реагирующим на натяжение троса, включается отсчетное устройство 4, регистрирующее смещение лота относительно первоначального предельного положения. В момент касания лотом поверхности, натяжение троса уменьшается, и сигнальное устройство 3 отключает отсчетное устройство, одновременно включая механизм подъема 5 лота, который поднимает лот в исходное положение, после чего цикл измерения повторяется. Показания от счетного устройства позволяют определить текущее значение уровня. Перед началом следующего цикла измерения показания отсчетного устройства должны быть сброшены.

Рис.5 Схема зондового уровнемера

Метод с гибким щупом

Уровнемеры с гибким щупом основаны на воздействии сыпучего материала на щуп, под воздействием сыпучего материала щуп упруго изгибается, поворачиваясь в месте шарнирного крепления, при этом элемент, находящийся в обойме касается контакта. Момент контакта фиксируется релейной схемой и свидетельствует о нахождении сыпучего материала в месте установки датчика.

Принципиальная схема показана на рис.6. Уровнемер выполнен в виде гнезда 1 с вмонтированным под ним контактным датчиком 2, чувствительным элементом которого является щуп 3. уровнемер крепится к стенке бункера 4 с таким расчетом, чтобы гибкий щуп находился на уровне контролируемого материала. Если щуп не подвергается механическому воздействию сыпучего продукта, контакты, образованные щупом и трубкой, и находящиеся в корпусе датчика, разомкнуты. Под действием давления сыпучего материала щуп изгибается, замыкая контакты, и в цепь управления подается сигнал.

Рис.6 Схема уровнемера с гибким щупом.

Для контроля предельных уровней сыпучих материалов в емкостях находят применение маятниковые уровнемеры. При наличии угла естественного откоса прохождение уровня сыпучего материала приводит к повороту маятника вокруг оси подвески, при этом замыкаются контакты ртутного реле, вмонтированного в маятник.

Для контроля верхнего уровня легкосыпучих материалов рекомендуется применение уровнемера маятникового типа, выполненное в виде конусообразного, снабженного ребрами корпуса. В точку контроля уровня корпус подвешивается с помощью гибкого кабеля, соединяющего со схемой управления находящийся внутри него ртутный контакт (рис. 7), обеспечивающий коммутацию нагрузки в цепях переменного тока напряжением до 127 В при токе 1А. А в цепях с напряжением 220 В — до 0,2 А. При отключении продуктом корпуса замыкается ртутный контакт, выдавая сигнал в цепь контроля.

Рис.7. Схема маятникового реле

Метод с вращающимся телом

Принцип действия следующий. Когда уровень контролируемого материала ниже тормозной крыльчатки, вал двигателя и, следовательно, вращающийся вал (крыльчатка) непрерывно вращаются, при достижении сыпучего материала крыльчатка останавливается. По замыканию или размыканию сигнальной цепи узнаем уровень сыпучих материалов.

Метод колеблющегося тела

Основан на изменении параметров электрической цепи, по которым регистрируется достижение уровнем сыпучего материала места установки датчика.

Описание установки

Уровнемеры с поступательным движением чувствительного элемента называют зондовыми. Схема лабораторной установки представлена на рис.8.

Массивное тело I подвешено внутри сосуда с сыпучим материалом 2 на гибкой связи 3 (тросе или ленте). На валу реверсивного двигателя РД1 закреплен барабан, наматывающий трос с грузом. Включение двигателя выполнено таким образом, что при ослабленном тросе (груз касается сыпучего материала), двигатель наматывает трос и начинает поднимать груз. В момент натяжения троса через коромысло 4 срабатывают контакты S L и двигатель РД 1 ослабляет трос. В дальнейшем цикл повторяется. Таким образом, груз будет постоянно находиться на поверхности сыпучего материала.

Двигатель РД1 связан кинематически с индикатором угла поворота ИУФ с ферродинамическим преобразователем, сигнал с которого поступает на вторичный самопишущий прибор ВФС. При рассогласованном положении рамок преобразователей на вход усилителя будет подаваться разность напряжений ΔU=U2-U1. Сигнал небаланса ΔU усиливается усилителем и приводит в действие реверсивный двигатель РД, выходной вал которого, кинематически соединенный с рамкой компенсирующего преобразователя и через профилирующий кулачок К со стрелкой, вращает рамку до тех пор, пока ΔU напряжение небаланса, уменьшаясь, не станет меньше порога чувствительности усилителя.

При достижении полной компенсации ротор реверсивного двигателя остановится, а рамка преобразователя вторичного прибора и его стрелка займут положение, соответствующее углу поворота рамки преобразователя первичного прибора (ИУФ), а, следовательно, и значению измеряемой величины. Шкала прибора отградуирована в единицах измерения (мм).

Рис.8.Схема установки для измерения уровня сыпучего материала зондовым методом

Порядок проведения работы

1. Ознакомиться по инструкции с принципом действия и устройством зондового следящего уровнемера.

2. Подать напряжение на установку. Переключателем «работа» установить его в положение «Вкл.»

3. Включить прибор ВФС, для чего переключатель «питание» установить в положение «Вкл». Выдержать 3 мин.

4. Перемещая емкость с сыпучим материалом, записать показания прибора ВФС для разных уровней сыпучего материала. Результаты измерений свести в табл.1.

Результаты определения уровня сыпучих материалов

Экспериментальные данные Расчетные
Показания уровня по шкале Н1, мм Показания вторичного прибора ВФС Н2, мм Абсолютная погрешность а , мм Приведенная погрешность %

Абсолютная погрешность рассчитывается по формуле:

. (25)

Приведенная погрешность рассчитывается по формуле:

, (26)

где — конечное показание уровня по шкале; — начальное показание уровня по шкале.

5. По результатам таблицы построить график зависимости показаний прибора ВФС от перемещения емкости.

6. Составить отчет о проведенной работе.

7. Отчет должен содержать наименование работы, цель работы, схему установки и ее краткое описание, результаты работы в виде таблицы и графика, выводы. В выводах отразить точность и надежность метода.

5 Контрольные вопросы

1. Что такое слеживаемость, и каких видов она бывает?

2. Какими основными свойствами обладают сыпучие материалы?

3. Принцип действия уровнемеров, основанных на различии плотностей сыпучего материала.

4. Принцип действия акустических методов.

5. Принцип действия зондового метода, реализованного в лабораторной работе.

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 1998; Нарушение авторского права страницы

Источник