Измерение уровня жидкостей

Измерение уровня – это определение расстояния от верхней поверхности жидкости или сыпучего продукта, находящегося в резервуаре, до любой произвольно выбранной отметки выше или ниже этой поверхности.
На многих производствах необходимо поддерживать определенный запас жидкости или сыпучего вещества и для оценки этой величины служит измерение уровня.

Приборы для измерения уровня называются уровнемерами(также существуют сигнализаторы и датчики уровня).
Уровнемеры могут применяться как в качестве самостоятельных устройств, так и в составе систем автоматического управления.
В зависимости от среды и от необходимой точности измерений уровнемеры выбирают из нескольких видов.

Классические типы уровнемеров используют для расчета уровня тело, погруженное на поверхность измеряемой среды. К ним относятся поплавковые и буйковые уровнемеры. Кроме них существуют водомерыи манометрические уровнемеры.
Наиболее простыми являются водомеры, которые представляет собой стеклянную трубку с нанесенными на нее делениями и соединенную с емкостью, в которой контролируется уровень жидкости. К недостаткам этих приборов относятся: трудность дистанционной передачи показаний, нарушение видимости уровня при загрязнении стекла, малая механическая прочность.

Поплавковые уровнемеры
применяют для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах с низким внутренним давлением.
Эти приборы выполняют с поплавками, которые легче или тяжелее жидкости.
Работа первых основана на следящем действии поплавка, плавающего на поверхности жидкости, а вторых — на изменении массы поплавка, погруженного в жидкость. Поплавок может быть расположен внутри резервуара (уровнемеры внутреннего монтажа) или в выносной камере (камерные уровнемеры), соединенной с аппаратом с помощью труб.

1 — поплавок,
2 — лента,
3, 4 — ролики,
5 — шкив,
6 — стрелка уровнемера,
7 — контргруз

В уровнемере поплавок 1, плавающий на поверхности жидкости в резервуаре, связан с мерным шкивом 5 перфорированной лентой 2, перекинутой через ролики 3 и 4. Контргруз 7 уравновешивает массу поплавка.
При изменении уровня жидкости изменяется положение поплавка, шкив поворачивается и лента наматывается или сматывается с него. На оси шкива закреплена стрелка 6, поворачивающаяся вместе с ним. Прибор рассчитан так, что на 1 м изменения уровня стрелка совершает один оборот. От оси шкива вращение передается через зубчатую передачу на шестерню шкалы метров, которая совершает 1/24 оборота при одном обороте шкива. Метры отсчитывают по вращающейся шкале, а сантиметры — по неподвижной шкале с помощью стрелки. Одновременно вращение шкива передается на дистанционную приставку, которая имеет реохорд со щетками и контактную систему для сигнализации крайних положений уровня.

Поплавковый датчик реле-уровня
1-корпус датчика с микропереключателем
2- шток
3-поплавок.
При достижении максимального уровня на шар действует предельная выталкивающая сила, заставляющая шток двигаться и переключать микровыключатель, сигнализирующий аварийный уровень.

Буйковые уровнемеры применяются в тех случаях, когда необходимо уменьшить перемещение поплавка относительно изменения уровня жидкости.
В буйковом уровнемере используется цилиндрический поплавок (буек), закрепленный на рычаге.

Манометрические уровнемеры
подразделяют, в свою очередь, на мембранные, пьезометрические и дифманометрические.
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.
Принцип действия преобразователя основан на пневматической силовой компенсации. Измеряемый параметр (высота столба жидкости) воздействует на чувствительный элемент — металлическую мембрану, установленную на дне емкости, и преобразуется в усилие, которое автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением воздуха в сильфоне обратной связи. Это давление является одновременно выходным сигналом датчика.

Действие пьезометрических (гидростатических) уровнемеров основано на следующем принципе. Если в емкость с жидкостью ввести вертикальную встроенную трубку, доходящую почти до дна, и подавать в нее чистый воздух, то его давление в трубке будет равно массе столба продуваемой жидкости, т. е. значению уровня.
Пьезометрические манометры применяют для контроля агрессивных жидкостей или эмульсий.

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.

Ультразвуковые уровнемеры
1- жидкость
2- излучатель
3-волновод
4- приемный преобразователь
5- генератор непрерывных высокочастотных колебаний
6-усилитель
7- фазометр
8- индикаторное устройство

Если применение поплавковых и буйковых уровнемеров не представляется возможным используют ультразвуковые, которые отличаются повышенной надежностью.
В ультразвуковом уровнемере измеряется время распространения ультразвуковых волн по волноводу, которое зависит от длины погруженного в жидкость участка, т.е. уровня жидкости.

Радарные уровнемеры
Радарный уровнемер – самый современный тип. Он относится к бесконтактному средству измерения.
Радарные уровнемеры монтируются в горловину резервуара