Меню

Средства измерения уровня жидкости реферат



Приборы для измерения уровня

Для измерения уровня жидкостей применяются специальные средства измерений – уровнемеры. Многообразие типов уровнемеров, принцип действия которых основан на различных физических методах, объясняется разнообразием свойств измеряемых жидкостей.

Наибольшее распространение получили следующие виды уровнемеров:

1. Уровнемеры с визуальным отсчетом;

2. Буйковые и поплавковые уровнемеры;

3. Гидростанические уровнемеры;

4. Пьезометрические уровнемеры;

5. Дифманометрические уровнемеры;

6. Радиоактивные уровнемеры;

7. Акустические и ультразвуковые уровнемеры;

8. Емкостные уровнемеры.

Уровнемер с визуальным отсчетом — уровнемер, основанный на визуальном измерении высоты уровня жидкости. Уровень жидкости измеряют в стеклянной трубке, сообщающейся с контролируемым сосудом в нижней, а иногда и в верхней части, или же при помощи прозрачной вставки, помещенной в стенке контролируемого сосуда, например, барабанно-парового котла

Буйковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения буйка или силы гидростатического давления, действующей на буек (силы Архимеда).

Буек в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружен в жидкость и перемещается в зависимости от ее уровня.

Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных, жидкостей, находящихся при высоких рабочих давлениях (до 32 МПа), широком диапазоне температур (от –200 до +600 °С) и не обладающих свойствами адгезии (прилипания) к буйкам.

Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.

Недостатком буйковых уровнемеров являются зависимость их точности от плотности и температуры измеряемой среды, ограниченность использования для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей и жидкостей, обладающих адгезией к буйку.

Пьезометрический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на преобразовании гидростатического давления жидкости в давление воздуха, подаваемого от постороннего источника и барботирующего через слой жидкости.

У этого уровнемера чувствительный элемент не находится в непосредственном контакте с измеряемой средой, а воспринимает гидростатическое давление через воздух, что является его достоинством.

Для пьезометрических уровнемеров также характерна погрешность измерения из-за изменения плотности измеряемой среды.

Гидростатический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении манометром или напоромером гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты ее уровня.

Уровнемеры этого вида обычно используют для измерения неагрессивных, незагрязненных жидкостей, находящихся под атмосферным давлением.

Для измерения уровней агрессивных сред используют специальные разделительные устройства.

Недостатком гидростатических уровнемеров является погрешность измерения при изменении плотности жидкости.

Поплавковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости (поплавок как бы отслеживает уровень жидкости).

Поплавковые уровнемеры не пригодны для вязких жидкостей (дизельного топлива, мазута, смол) из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой.

При измерении уровня криогенных жидкостей из-за кипения верхнего слоя возникает вибрация поплавка, что приводит к искажениям результатов измерения.

Наиболее часто поплавковые уровнемеры используют для измерения уровней в больших открытых резервуарах, а также в закрытых резервуарах с низким давлением.

Применение магнитной связи для передачи перемещения поплавка позволяет герметизировать вывод передачи в измерительный блок, упростить конструкцию, повысить надежность, измерять уровень в резервуарах под давлением.

Дифманометрический уровнемер — гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление измеряют при помощи дифференциального манометра. Часто используется для измерения уровня в емкостях под избыточным давлением.

Акустический уровнемер — уровнемер, основанный на зависимости интенсивности поглощения или времени распространения акустических колебаний от высоты уровня жидкости или сыпучего вещества

Ультразвуковой уровнемер — акустический уровнемер, работающий на звуковых колебаниях высокой частоты

Емкостной уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на различии диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха.

В связи с этим по мере погружения электродов датчика уровнемера в жидкость изменяется емкость между ними пропорционально уровню жидкости в резервуаре.

Остановимся на некоторых типах уровнемеров подробней.

Уровнемеры буйковые

Настройка уровнемеров на заданные пределы измерения проводится с помощью грузов путем имитации гидростатической выталкивающей силы, соответствующей верхнему пределу измерений.

Расчетное значение давления, соответствующее верхнему пределу измерений,

Расчет массы грузов для буйковых уровнемеров:

для раздела фаз

где d – диаметр буйка испытываемого уровнемера, см; Hmax – верхний предел измерения уровня жидкости, см; ρж – плотность измеряемой жидкости, г/см3; ρ н.ж, ρ в.ж — плотности соответственно нижней и верхней измеряемой жидкости в случае измерения уровня раздела фаз, г/см3.

Читайте также:  Измерить физическую величину это значит ответ

Пьезометрические уровнемеры.

В пьезометрических системах измерения уровня для продувания через трубку помещенную в жидкость, дозированного расхода воздуха. Принцип действия этого регулятора основан на автоматическом поддержании постоянного перепада давления на дросселе, в результате чего обеспечивается постоянный расход воздуха через этот дроссель.

Принципиальная пьезометрическая схема измерения уровня в открытом резервуаре представлена на рисунке 2, а, б, в, г.

На рисунке 2, д показана принципиальная пьезометрическая схема измерения уровня жидкости в резервуаре, находящемся под давлением. Для исключения влияния давления в резервуаре на показания прибора, измеряющего уровень жидкости, применяется дифференциальный метод измерения с двумя регуляторами расхода. От одного регулятора расхода воздух подается в пьезометрическую трубку, от другого в верхнюю часть резервуара над жидкостью. Разность давлений в трубках, пропорциональная уровню жидкости, измеряется дифманометром.

В системах измерения нижний конец пьезотрубки должен находится на нижнем контролируемом уровне жидкости, но не ниже 80 мм от дна резервуара.

Расход воздуха устанавливается минимальным, чтобы перепад давления на пьезотрубке был возможно меньшим, так как это определяет погрешность измерения пьезометрическим методом.

Минимальный расход воздуха обеспечивается постоянным, без запаздывания, выходом воздуха из пьезометрической трубки при изменениях уровня. Обычно расход воздуха принимается равным 0,1 – 0,2 м3/ч.

Если пренебречь перепадом давления на пьезометрической трубке, то уровень в резервуаре

где Р – давление на манометре М или перепад давления на дифманометре; ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения.

В случае, когда измеряется уровень в резервуаре, находящемся под избыточным давлением, давление питания регулятора расхода воздуха, подающего воздух в пьезотрубку, должно быть:

где Ризб – избыточное давление, кПа; Нмаксρg – максимальное гидростатическое давление столба жидкости, кПа.

Рисунок 2. Обвязка пьезометрических уровнемеров.

На рисунке 2, е показан пример обвязки и монтажа пьезометрического уровнемера с подачей промывочной воды в защитную трубу. В этом случае защищается от «обрастания» нижний конец пьезотрубки, который оказывается в зоне промывочной воды и не контактирует с измеряемой жидкостью.

Гидростатические датчики уровня.

Схемы обвязки и работы гидростатических датчиков уровня представлены на рисунке 3, причем правая обвязка применяется при измерении уровня жидкости в емкости, находящейся под избыточным давлением.

Рисунок 3. Обвязка гидростатических уровнемеров.

В этом случае импульсная трубка, идущая к минусовой полости чувствительного элемента, прокладывается от места отбора давления с уклоном в верх, а в нижней части устанавливаются отстойный сосуд и разделитель мембранный РМ.

Рисунок 4. Измерение уровня в котле (100% — 4 мА/0,2 кгс/см2, 0% — 20 мА/1 кгс/см2)

Очень хорошо себя показал данный принцип измерения уровня на очень сложной позиции при измерении уровня воды в котле (рисунок 4). Обвязка при этом не классическая, а на оборот т.е. на плюсовой отбор подается отбор с верней точки котла (импульсная трубка при этом должна быть заполнена водой), на минус с нижней, и задается обратная шкала прибора (на самом приборе или вторичном оборудовании).

Источник

Приборы для измерения уровня

Расходомер как прибор, измеряющий объемный расход или массовый расход вещества, тоесть количество вещества, объем или массы, проходящее через данное сечение потока, например, сечение трубопровода в единицу времени. Буйковые уровнемеры и их применение.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 22.04.2015
Размер файла 15,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. . Уровнемеры жидкостей и сыпучих материалов

Под количеством вещества подразумевается объем или масса отмеренного вещества, то под расходом понимают количество вещества, проходящего непрерывно в потоке за единицу времени.

Для измерения расходов газов и жидкостей применяют приборы, называемые расходомерами. В зависимости от принципа действия приборы для измерения расхода жидкостей и газа подразделяют на расходомеры обтекания, переменного перепада давления и переменного уровня, индукционные, тахометрические и объемные.

Для измерения расхода твердых и сыпучих материалов используют механические, электрические, фотоэлектрические с радиоизотопными счетчиками, весы и весы с ручной наводкой, а также автоматические порционные, платформенные и автомобильные, тензометрические и другие весы. расходомер буйковый трубопровод

Читайте также:  Измерение консистенции цементного раствора

Для контроля уровня жидкости или сыпучего материала применяют приборы, называемые уровнемерами. Уровень жидкости или сыпучего материала — это высота границы раздела жидкости или сыпучего материала и воздуха (газа), находящегося над жидкостью или сыпучим материалом, относительно условного (нулевого) отсчета. Отсчетом измерения уровня, как правило, является резервуар, в котором измеряется уровень жидкости или сыпучего материала.

Все приборы контроля уровня можно разделить по метрологическому принципу на две группы. Первую группу приборов используют для непрерывного измерения уровня и называют уровнемерами. Приборы второй группы предназначены для сигнализации о достижении заданного уровня, например верхнего или нижнего. Их называют сигнализаторами уровня.

Ротаметры. Из расходомеров обтекания наибольшее распространение получили расходомеры постоянного перепада давления, получившие название ротаметров. Чувствительным элементом этих приборов является поплавок (шарик), воспринимающий динамическое давление потока. Принцип действия ротаметра основан на том, что при движении жидкости или газа снизу вверх через конусную трубку поплавок поднимается (опускается) до тех пор, пока его сила тяжести не уравновесится разностью давлений до и после поплавка и выталкивающей силой. При постоянной плотности и кинематической вязкости сред значение расхода соответствует строго определенному положению поплавка.

Промышленность выпускает ротаметры трех видов: показывающие для местного контроля расхода без передачи информации; с электрической дистанционной передачей информации без местной шкалы и с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний.

В термических и литейных цехах ротаметры применяют для измерения расхода природного газа, азота, аммиака и водорода.

Расходомеры переменного перепада давления. Их работа основана на измерении перепада давления в зависимости от расхода среды.

Метод измерения основан на том, что поток среды, протекающий в трубопроводе, неразрывен, и в месте установки сужающего устройства скорость его увеличивается. При этом происходит частичный переход потенциальной энергии давления в кинетическую энергию скорости, вследствие чего статическое давление в узком сечении будет меньше давления перед местом сужения, т.е. возникает перепад давления.

Расходомеры переменного уровня предназначены для измерения расхода жидкости, находящейся под атмосферным давлением. Принцип действия этих расходомеров основан на зависимости уровня со свободным стоком жидкости от расхода.

В тахометрических расходомерах основным элементом является крыльчатка, вращающаяся под действием потока с угловой скоростью, пропорциональной скорости потока и, следовательно, расходу.

Турбинные расходомеры применяют для измерения расхода жидкостей. Достоинствами турбинных расходомеров является малая инерционность и высокая точность, а их недостатком — зависимость расхода от вязкости жидкости и износ опор турбины.

Приборы для измерения объемного расхода жидкостей, чувствительный элемент которых не имеет непосредственного контакта с измеряемым веществом (например, при измерении расхода агрессивных сред — кислот, щелочей, растворов и взвесей) относятся электромагнитные и ультразвуковые расходомеры.

Электромагнитные расходомеры изготовляются с постоянным и переменным магнитным полем. Первые расходомеры из-за эффекта поляризации у электродов применяют для определения расхода жидкометаллического теплоносителя, вторые — для определения расхода электропроводных растворов. Принцип их действия основан на возникновении ЭДС в проводнике, пропорциональной скорости его движения в магнитном поле. Роль проводника в расходомере играет электропроводная жидкость, а магнитное поле создается внешними устройствами. Измеряя наведенную ЭДС, можно определить среднюю скорость жидкости, а следовательно, и ее расход.

Недостатками электромагнитных расходомеров являются чувствительность к помехам от переменных электромагнитных полей; ограничения по электрической проводимости измеряемой среды.

Ультразвуковые расходомеры служат в основном для измерения расхода жидкостей. Принцип их действия основан на использовании ультразвука, скорость которого относительно трубопровода зависит от скорости измеряемого потока. Эти расходомеры состоят из излучателя и приемника ультразвуковых колебаний.

Достоинствами ультразвуковых расходомеров являются возможность измерения расхода любых жидких сред, их недостатками — необходимость индивидуальной градуировки, зависимость от профиля скоростей, который меняется с изменением расхода, влияние на показания изменений физико-химических свойств вещества и его температуры, от которых зависит скорость ультразвука.

2. Уровнемеры жидкостей и сыпучих материалов

Для контроля уровня жидкостей наибольшее распространение получили указательные стекла, поплавковые, буйковые, манометрические уровнемеры.

Наиболее простыми приборами для измерения уровня являются указательные стекла (водомеры), применяемые в паровых котлах, а также в различных емкостях для измерения уровня осветленных жидкостей. Они представляют собой стеклянную трубку с нанесенными на нее давлениями и соединенную с емкостью, в которой контролируется уровень жидкости.

Читайте также:  Измерение сопротивления кожного покрова

Поплавковые уровнемеры широко применяют для измерения уровня разнообразных жидкостей.

Буйковые уровнемеры применяют в тех случаях, когда необходимо уменьшить перемещение поплавка относительно изменения уровня жидкости. В буйковом уровнемере используется цилиндрический поплавок (буек), закрепленный на пружине. Масса буйка зависит от глубины его погружения в жидкость, а жесткость пружины определяет коэффициент пропорциональности между изменением уровня и подъемом буйка.

Мембранные уровнемеры предназначены для измерения уровня агрессивных сред в открытых емкостях. Они состоят из первичного преобразователя, преобразующего измеряемый параметр в пневматический сигнал, и вторичного прибора.

Пьезометрические уровнемеры позволяют измерять уровень в широких пределах (от нескольких десятков сантиметров до 15 м).

В дифманометрических уровнемерах об уровне судят по перепаду давления жидкости у дна сосуда и над ее поверхностью. Уровень жидкости этим способом можно контролировать как в открытых, так и в закрытых емкостях.

Для измерения уровня сыпучих материалов применяют емкостные, весовые и механические уровнемеры.

Емкостные уровнемеры предназначены для измерения уровня сыпучих материалов и жидкостей. Принцип их действия основан на использовании зависимости электрической емкости системы «измерительный электрод — измеряемая среда».

Весовые уровнемеры используют для измерения уровня формовочных или шихтовых материалов в бункерах.

Что же касается представленных методов контроля уровня, то по данным ряда источников степень их распространения оценивается в процентном соотоношении приблизительно следующими показателями:

на основе измерения времени прохождения сигнала — 15%. Примечательно, что чаще приходится измерять уровень жидких материалов: 82% случаев применения, а остальные 18% приходятся на сыпучие материалы; при этом в последние годы нарастающими темпами увеличивается доля использования методов измерения, времени прохождения сигналов (ультразвукового и направленного микроволнового излучения).

Средства контроля уровня являются частью систем автоматизации производства, качество которых в значительной степени определяет эффективность этих систем.

Уровнемеры созданные на основе различных физических принципов, характеризуются хорошими метрологическими параметрами, эксплуатационной надёжностью, а также возможностью связывать их с цифровыми коммуникационными промышленными сетями, что позволяет осуществлять дистанционную настройку параметров, проводить предварительную вычислительную обработку измерительной информации, организовать информационное взаимодействие с современными средствами автоматизации.

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств.-М.:Машиностроение.-1983.

2. Прохоров В.А. Основы автоматизации аналитического контроля химических производств.-М.:Химия -I984.

3. Контроль и метрологическое обеспечение средств и систем автоматизации. Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие расхода как количественной характеристики жидкости или газа, протекающего через сечение трубопровода в единицу времени. Классификация приборов, измеряющих расход. Новые методы измерения расхода жидкостей и газов. Сигнализаторы потока и протока.

презентация [459,5 K], добавлен 07.12.2012

Амперометрическое титрование как объемный метод анализа, в котором для индикации конечной точки используется явление диффузионного тока, наблюдаемое на ртутном капельном или вращающемся платиновом электроде. Приборы, использующиеся для его измерения.

реферат [321,5 K], добавлен 06.08.2009

Измерительные приборы и системы производства, их применение в коммерческом учете нефти и нефтепродуктов. «Центросоник» — высокоточный ультразвуковой прибор для учета массы и объема жидкости, его устройство, функции; испытательная установка для счетчиков.

реферат [590,7 K], добавлен 01.05.2012

Обзор существующих методов и средств измерения расхода вещества. Скоростной метод измерения расхода. Измерение расхода на основе различных методов, их характеристика и сущность. Наименование объекта проектирования, назначение и область применения (ОП).

курсовая работа [729,5 K], добавлен 27.02.2009

Обзор принципа работы расходомеров переменного перепада давления, электромагнитных и переменного уровня. Измерение расхода и количества веществ с целью управления ими. Установление зависимости расхода вещества от перепада давления на сужающем устройстве.

реферат [49,3 K], добавлен 03.02.2013

Определение комплексных амплитуд составляющих вектора; диапазон частот. Расчет и построение графиков зависимостей поля от координат x, y, z. Вычисление среднего за период потока энергии через поперечное сечение волновода. Коэффициент затухания волны.

курсовая работа [831,3 K], добавлен 15.04.2014

Цифровые измерительные приборы — это многопредельные, универсальные приборы, предназначенные для измерения различных электрических величин. Контроль над работой систем. Системы управления домовой автоматикой. Необходимость наличия источника питания.

курсовая работа [348,9 K], добавлен 27.02.2009

Источник