Уровнемеры для жидкостей и сыпучих тел

Введение

Уровнемеры – это специальные устройства, которые используются для определения уровня жидкостей, порошков и других материалов или сырья в определенных резервуарах, в которых они хранятся, или в рабочей среде.

Уровнемеры еще называют датчиками (сигнализаторами) уровня или же преобразователями уровня. Однако, главное различие уровнемера и сигнализатора уровня – способность измерять общие градации полного уровня, в отличие от сигнализатора уровня, которые меряет только граничные отметки.

Уровнемеры – абсолютно необходимые приборы в современной промышленности и технике.

В данной курсовой работе нами будут рассмотрены основные виды уровнемеров, а так же будут выделены уровнемеры, используемые на АЗС и используемые на карьерах для песка и гравия.

На сегодняшний день уровнемеров существует огромное множество, с различными функциями, для различных материалов, уровень которых необходимо измерять и контролировать. И самое существенное отличие разных уровнемеров – это технологии и принципы их работы, от которых также зависит применение приборов, качество их работы, стоимость и доступность.

Виды уровнемеров

Визуальные – являются наиболее простым видом измерителей уровня. Их работа основана на принципе сообщающихся сосудов, а за уровнем жидкости следят напрямую через водомерное стекло.

Механические уровнемеры – в которых отсчет уровня происходит: либо по оценке положения предмета на поверхности жидкости относительно двух точек измерений – это поплавковые уровнемеры; либо по оценке уровня жидкости, вытесненной при погружении предмета (закон Архимеда – F_A = ρgV, где ρ – плотность жидкости (газа), g – ускорение свободного падения, а V – объём погружённого тела) – буйковые уровнемеры.

Гидростатические уровнемеры – принцип действия основан на уравновешивании давления столба измеряемой жидкости и столба жидкости, которая заполняет измерительный прибор на каком-либо производстве.

Электрические уровнемеры промышленной специализации делятся на емкостные и омические.

Акустические уровнемеры – принцип действия основан на измерении времени отражения звуковых колебаний от поверхности раздела газ – контролируемая среда. Разновидностью акустических уровнемеров являются ультразвуковые уровнемеры.

Наиболее современным является радарный уровнемер. Принцип действия его основан на измерении времени переотражения от поверхности раздела газ – контролируемая среда высокочастотных радиоволн. Последний тип уровнемера позволяет производить измерение уровня, как жидкостей, так и сыпучих тел. При этом его можно использовать и при измерении уровня агрессивных сред, например кислот, расплавленной серы, аммиака и т.д.

По принципу действия эти уровнемеры разделяются на визуальные, поплавковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые, радиоизотопные.

Визуальные уровнемеры (рис. 1) – простейшие измерители уровня жидкости. К технол. аппарату 1 через запорные вентили 2 подсоединено ука-зательное стекло (трубка 3). Аппарат и трубка представляют собой сообщающиеся сосуды, поэтому уровень H жидкости в трубке всегда равен ее уровню в аппарате и отсчитывается по шкале.

Поплавковые уровнемеры. Чувствиельный элемент – поплавок, находящийся на поверхности жидкости (рис. 2, а). Поплавок 1 уравновешивается грузом 3, который связан с поплавком гибким тросом 2. Уровень жидкости определяется положением груза относительно шкалы 4. Пределы измерений устанавливают в соответствии с принятыми значениями верхнего и нижнего уровней.

Значительно надежнее тонущие поплавки – массивные буйки (рис. 2, б). При изменении уровня жидкости по закону Архимеда изменяется действующая на конец рычага 2 выталкивающая сила (вес буйка 1). Соотв. изменяющийся момент сил, действующих на рычаг 2, от буйка передается через вал 5, закрепленный в донышке 7, на трубку 6 и уравновешивается моментом ее скручивания. Изменение угла скручивания трубки пропорционально величине уровня.

Рисунок 2. – Поплавковые уровнемеры: а – с плавающим поплавком; б – с тонущим поплавком

Гидростатические уровнемеры. Их действие основано на уравновешивании давления столба жидкости p в аппарате (хранилище) давлением столба жидкости, заполняющей измерит, прибор, или пружинным механизмом (р = Hr, где r = const– плотность жидкости). При достаточно больших значениях уровня Я и в отсутствие избыточного давления над жидкостью в качестве У. можно применять манометр с трубчатой пружиной, устанавливаемый на отметке т. наз. нулевого уровня (рис. 3).

Рисунок 4. – Дифманометрические уровнемеры: измерение уровня в открытом резервуаре (а) и аппарате, работающем под давлением (б)

Дифманометрические уровнемеры позволяют измерять уровень в открытых (атм. давление) или закрытых (давление либо разрежение) резервуарах (рис. 4). Относительно постоянный уровень жидкости в одном из колен измерит, прибора (дифманометра), а следовательно, и в контролируемом аппарате обеспечивается уравнительным сосудом (наполнен до определенного уровня той же жидкостью, что и в аппарате). Высота столба жидкости в др. колене дифманометра изменяется с изменением уровня в аппарате. Каждому значению уровня в нем отвечает некоторый перепад давления, обусловленный расстоянием по высоте между аппаратом и прибором. Если аппарат работает при атм. давлении, уравнительный сосуд размещают на отм