50. Гидростатические уровнемеры…Уравнительные сосуды.

Гидростатические уровнемеры. В этих уровнемерах измерение уровня H жидкости постоянной плотности ρ сводится к измерению гидростатического давления p, создаваемого жидкостью, причем p=Hρg.

Измерение высоты уровня непосредственно по величине гидростатического давления можно производить в резервуарах, находящихся как под атмосферным, так и под отличающимся от него давлением. На рис. 11.2, а представлена схема зонда MPS фирмы Siemens. Зонд представляет собой трубку 1, внутренняя полость которой сообщается с жидкостью. Таким образом, давление внутри трубки совпадает с давлением жидкости. В нижней части трубки 1 находится измерительная мембрана из нержавеющей стали. Ее деформация вызывает изменяет сопротивление тензомоста. Измерительная мембрана, тензопреобразователь и электроника защищены от измеряемой среды колпаком 2. Вентиляционная трубка соединена с пространством под измерительной мембраной и атмосферой. Мягкая трубка 3 может иметь длину до 20 м, в ней размещены несущий тросик а, экранированные токовые выводы б, вентиляционная трубка в диаметром 1 мм. Зонд выдерживает перегрузку до 0,6 МПа, выходной сигнал составляет 4…20 мА, погрешность не превышает ± 0,3 %.

Также выпускают дифманометры-уровнемеры с открытой мембраной, рис 11.2,б. вес столба жидкости действует на мембрану 1, жесткий центр мембраны соединен с рычагом мембранно-рычажного преобразователя (преобразователя силы) 2. если резервуар находится под давлением, то газовая часть резервуара соединяется с полостью статического давления 3. У упомянутых преобразователей при верхнем пределе измерения от 4 до 250 кПа выходной сигнал составляет 0…5; 4…20 мА, а предел допускаемой приведенной погрешности равен ± 0,25 %; ± 0,5 %.

Если в трубке, соединяющей газовое пространство над жидкостью с полостью статического давления преобразователя, образует конденсат, то для измерения уровня используются дифманометры с дополнительными устройствами для стабилизации уровня конденсата. Гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление жидкости преобразуется в давление воздуха, называется пневмоуровнемером. Разновидность пневмоуровнемера является барботажный уровнемер, в котором воздух, подаваемый от постороннего источника, барботирует через слой жидкости.

Дифманометрические уровнемеры. Схема подключения дифманометра к открытому резервуару, находящемуся под атмосферным давлением, изображена на рис. 11.3.

Обе импульсные трубки дифманометра 2 заполняют контролируемой жидкостью(если она не агрессивна). Дифманометр измеряет разность давленийp₁ и p₂, действующих на его чувствительный элемент.

p₁=(H + h₁)ρ

p₂=h₂ρ₂g.

Дифманометр будет измерять перепад давлений, выражающийся через контролируемый уровень H

Δp=p₁ – p₂=(H + h₁)ρ₁g – h₂ρ₂g.

Если плотности ρ₁ и ρ₂ жидкости в обеих импульсных трубках одинаковы и если h₁=h₂, то

Δp=Hρg,

где ρ = ρ₁ = ρ₂

Последняя формула справедлива только в том случае, если уровень жидкости в «минусовой» импульсной трубке будет неизменным при изменении контролируемого уровня Н. Для чего на этой импульсной трубке устанавливается уравнительный сосуд 1. уравнительные сосуды бывают однокамерными, двухкамерными и комбенированными.

Метод измерения уровня дифманометрами обладает рядом достоинств: механической прочностью, простотой монтажа, надежностью. Недостатки: чувствительный элемент дифманометра находится в непосредственном контакте с контролируемой средой, следовательно если среда агрессивна то необходимо предпринимать меры.