Архив метки: уровнемер

13.1. Основные понятия и положения

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной плоскости, принятой за начало отсчета.

Измерение уровня — довольно распространенный измерительный процесс в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Иногда по результатам измерения уровня судят об объемном количестве вещества, содержащегося в резервуарах (баках, цистернах, танках и т. п.). Для этого используют либо мерные емкости постоянного (по высоте) поперечного сечения (например, мерные баки объемных расходомерных установок), либо специальные тарировочные таблицы, ставящие в соответствие каждому текущему значению уровня значение объема резервуара.

Средства измерений уровня называются уровнемерами. Как и все средства измерений, уровнемеры состоят из совокупности измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, необходимых для осуществления процесса измерений (устройств для линеаризации функций преобразования, отсчетных устройств и т. д.).

Первичный преобразователь (датчик) воспринимает измеряемую величину — уровень — и преобразует ее в выходной сигнал (электрический, пневматический, частотный), поступающий на последующие преобразователи, или в показания, отсчитываемые по шкале уровнемера.

Принцип действия первичных преобразователей уровнемеров основан на различии физических свойств веществ, образующих границу раздела.

В зависимости от того, различие каких физических свойств веществ воспринимает первичный преобразователь, уровнемеры подразделяют на механические, акустические, электрические, оптические и тепловые.

Основные метрологические характеристики уровнемеров любых типов следующие:

статическая функция преобразования (градуировочная характеристика) , описывающая связь выходных сигналов первичного преобразователя с текущими значениями измеряемой величины — уровня,

основная погрешность:

дополнительные погрешности, обусловленные конструктивными особенностями уровнемеров, взаимодействием чувствительного элемента датчика со средами, образующими поверхность раздела.

Указанный комплекс характеристик определяется при градуировке, поверке, аттестации и испытаниях уровнемеров.

Кроме того, для уровнемеров, работающих в системах автоматического управления технологическими процессами, измеряющих быстро-переменные значения уровня, необходимо нормировать и оценивать динамические характеристики (постоянную времени, переходную характеристику и т. д.).

К числу методических погрешностей, присущих любым процессам измерения уровня жидкостей, относятся: погрешность ориентации датчика в сосуде и температурная.

Погрешность (Ду) из-за неправильной пространственной ориентации датчика возникает вследствие неточностей установки сосуда, монтажа датчика уровнемера на нем, деформации несущих элементов транспортируемых сосудов при их заполнении и опорожнении, неравномерной осадки фундаментов стационарных емкостей — хранилищ и т. д. Все это, в конечном счете, приводит к несовпадению трассы измерения уровня с перпендикуляром к поверхности раздела сред.

На рис. 126 изображен случай, когда сосуд, в котором измеряется уровень жидкости, наклонен относительно горизонтали на угол <р\.

Погрешность Ду
в этом случае

Ay = /sini£i, (13.1)

где / — смещение точки установки датчика на базовой поверхности от оси симметрии сосуда. Очевидно, что при / = 0 (при установке датчика точно по оси симметрии сосуда) Ду = 0.

На рис. 126 показан также случай, когда датчик уровнемера смонтирован под углом <fi2 к вертикальной оси сосуда. В этом случае погрешность Ду

Ду =(H-h) (cos «ft — 1), (13-2)

где Н — верхний предел измерений уровнемера, h — текущее значение уровня.

В наихудшем случае (при „наихудшем" расположении системы датчик—сосуд) обе указанных погрешности (Ду
и Ду) будут суммироваться.

Методическая температурная погрешность (Дг) обусловливается температурными изменениями размеров системы датчик—сосуд. Значение этой погрешности зависит от расположения точки крепления датчика относительно базовой плоскости (от которой ведется отсчет уровня) и построения чувствительного элемента датчика. В зависимости от построения чувствительного элемента датчики уровнемеров подразделяют на зондовые и базовые. Для зондовых датчиков (рис. 127) характерно наличие вытянутого чувствительного элемента („зонда"), глубина погружения которого в жидкость и является мерой ее уровня. При базо-

вых датчиках (рис. 128), например, акустических, уровень измеряется путем фиксации расстояния между поверхностью раздела и излучающей поверхностью датчика.

Температурная погрешность при использовании зондовых датчиков и креплении их на верхней крышке сосуда

Д’*= ((Дд — А) ад — Яс flc) Дг. (13.3)

где Hw Нс
— линейные размеры (высота) зонда и сосуда, о^, ас
— коэффициенты линейного расширения материалов зонда и сосуда, Дг — изменение температуры от характерной для нормальных условий. При нижнем креплении зондовых датчиков

Д" = —h • аа
At. (13.4)

Методическая температурная погрешность при использовании базовых датчиков определяется теми же формулами (13.3) и (13.4) при условии Од = 0. При нижнем креплении базовых датчиков методическая температурная погрешность, как следует из формулы (13.4), отсутствует.

В ряде случаев для того, чтобы создать более благоприятные условия измерений, устранить волнения поверхности жидкости, обеспечить возможность визуального отсчета и т. д., датчики уровнемеров помещают в специальные камеры, сообщающиеся с полостью сосуда, в котором измеряется уровень. В этом случае вследствие гидравлического сопротивления каналов, связывающих камеры с основным сосудом, возникает дополнительная методическая погрешность (Дд), обусловленная „отставанием" уровня жидкости в полости камеры. Значение „отставания", а следовательно, и погрешности Дд
тем больше, чем больше скорость изменения уровня и вязкость контролируемой жидкости.

Значение погрешности Дд может быть оценено по приближенной формуле

Дв"«—£—^г-. 03-5)

где % — суммарный коэффициент сопротивления соединительного канала (сумма коэффициентов местных сопротивлений и коэффициента гидравлического сопротивления канала), v — скорость изменения уровня в сосуде, dc, dK — диаметры сосуда и соединительного канала.

13.2. Механические уровнемеры

Добавить комментарий

К этим уровнемерам относятся поплавковые, буйковые и гидростатические уровнемеры. Все они реализуют абсолютный метод измерения уровня, основанный на использовании различия плотностей веществ, образующих границу раздела. Принципиальная схема поплавкового уровнемера представлена на рис. 129. В качестве первичного преобразователя уровнемера используется тело (поплавок) обычно шарообразной или цилиндрической формы, плавающее на поверхности жидкости и имеющее постоянную с5садку (/). Поплавок под действием выталкивающей („Архимедовой") силы перемещается вместе с уровнем жидкости. Положение поплавка, являющееся мерой текущего значения уровня жидкости, фиксируется вторичным преобразователем и преобразуется в электрический, пневматический, частотный сигнал и (или) отсчитывается по шкале показывающего прибора. Связь поплавка со вторичным преобразователем может осуществляться с помощью механических элементов (троса, ленты, рычага) или с помощью бесконтактных (оптических, акустических, радиоизотопных и др.) следящих систем.

Характерная особенность поплавковых уровнемеров с механической связью — необходимость герметизации вывода при измерении уровня токсичных, легкоиспаряющихся жидкостей, в сосудах с избыточным давлением, а также наличие дополнительных погрешностей, связанных с упругой деформацией и трением элементов связи.

В то же время использование для фиксации положения поплавка бесконтактных следящих систем усложняет конструкцию уровнемеров, обусловливает, как правило, нелинейность их характеристик преобразования.

При тщательной градуировке и правильной эксплуатации поплавко вых расходомеров их основная погрешность может быть сведена к значению порядка ±1 мм в диапазоне измерений до 15—20 м. Вследствие этого поплавковые уровнемеры находят применение в качестве образцовых.

Наиболее существенное влияние на точность измерения уровня поплавковыми расходомерами оказывает изменение температуры в рабочей полости сосуда. Изменения температуры обусловливают температурную деформацию поплавка, изменения плотностей жидкости и газа з над-

жидкостной полости, что, в конечном счете, приводит к изменению Д/ осадки поплавка. Так, если температурные изменения плотностей жидкости (рж) и газа (рг) составят соответственно Држ, Дрг, то абсолютная дополнительная погрешность уровнемера, связанная с изменением осадки поплавка

Д/ =

Лрж + Лрг

(13.6)

при условии постоянства площади сечения поплавка или столь малых значений Ы, при которых эту площадь можно считать постоянной.

13.2. Механические уровнемеры

W///////////’

Рис. 129. Принципиальная схема поплавкового уровнемера

Рис. 130. Принципиальная схема буйкового уровнемера

Принципиальная схема буйкового уровнемера приведена на рис. 130. Чувствительный элемент уровнемера — буй представляет собой массивное тело (как правило, осесимметричное), подвешенное вертикально внутри сосуда, в котором измеряется уровень жидкости. При изменении Дй уровня жидкости меняется степень погружения буя, а следовательно, и действующая на него выталкивающая сила. Изменение выталкивающей силы компенсируется деформацией {fix) упругого элемента (пружины, мембраны, торсионной трубки), которая и является мерой изменения уровня жидкости в сосуде.

Деформация упругого элемента вторичным преобразователем преобразуется в пропорциональный электрический, пневматический или частотный сигнал.

Статическая характеристика преобразования буйковых уровнемеров имеет вид.

(13.7)

где С — жесткость упругого элемента, g — ускорение свободного падения, F — площадь поперечного сечения буя.

Как следует из уравнения (13.7), основными факторами, определяющими точность измерения уровня буйковыми уровнемерами, являются:

непостоянство жесткости С, обусловленное свойствами упругого элемента:

непостоянство площади F поперечного сечения буя, характеризующее качество и технологию его изготовления:

изменения плотностей жидкости и газа, обусловленные непостоянством их состава и температуры.

Следует отметить, что температурный фактор влияет и на первые две составляющие погрешности измерения уровня. Основная погрешность буйковых уровнемеров колеблется в пределах ± (1—1,5) %.

Особенность буйковых уровнемеров — наличие начального (неконтролируемого) уровня, от которого ведется отсчет показаний. Размер начального уровня составляет обычно 4—10 мм. Он необходим для устранения влияния сил поверхностного натяжения, которое максимально в момент касания (или отрыва) буя поверхности жидкости. С этой же целью используют специальные покрытия, уменьшающие налипание жидкости на поверхности буя.

Принцип действия гидростатических уровнемеров (рис. 131) основан на измерении давления столба жидкости, высота которого равна высоте уровня жидкости в сосуде. Гидростатическое давление при этом измеряется либо с помощью двух манометров (Mt, Ж2 ), либо одним дифференциальным манометром (ДМ).

В первом случае (при измерении разности давлений Ар = рг
— р2 двумя манометрами) характеристика преобразования уровнемеров описывается уравнением

к_? (13.8)

где L — разность высот установки газового (М%) и жидкостного (Mj) манометров.

Во втором случае (при использовании ДМ) характеристика преобразования имеет вид

Ар

h =————— . (13.9)

8(Рж — Рг>

Как следует из формул (13.8) и (13.9), погрешности гидростатических уровнемеров складываются из погрешностей манометрических датчиков, а также температурных погрешностей, обусловленных изменением плотностей жидкости и парогазовой смеси, а также изменением линейных размеров системы сосуд—датчик.

Гидростатические уровнемеры с механическими воспринимающими

элементами отличаются простотой монтажа и обслуживания, высокой на-

ежностью. Однако их чувствительный элемент находится в непосредст-

13.2. Механические уровнемеры У////V////у

х Ф Др ям
ОуТьГ

*"r

У////////А

Рис. 131. Принцип действия гидростатических уровнемеров

Рис. 132. Принципиальная схема пьезометрического уровнемера

венном контакте с контролируемой средой, что требует в ряде случаев применения для датчиков специальных материалов, существенно сужает область их использования. От указанного недостатка свободен один из типов гидростатических уровнемеров — пьезометрический, принципиальная схема которого приведена на рис. 132. Прибор работает следующим образом. Нейтральный (по отношению к находящейся в сосуде жидкости) газ при открытом отсечном клапане К проходит через фильтр Ф, дросселируется до определенного заданного давления дросселем Dp и пропускается через импульсную трубку, опущенную в жидкость, уровень которой измеряется. Регулятор расхода Р обеспечивает постоянный расход газа q, не зависящий от текущего значения уровня h. Мерой h в данном случае является регистрируемое манометром М давление.

Пьезометрические уровнемеры пригодны для измерения уровня любых, в том числе, и агрессивных жидкостей (при правильном выборе материала импульсной трубки). Единственный лимитирующий фактор — вязкость жидкости. Влияние вязкости проявляется в увеличении диаметра пузырьков газа, отрыв которых от обреза трубки сопровождается возникновением колебаний давления и расхода в измерительной линии, что резко снижает точность измерений. Поэтому пьезометрические уровнемеры применяют для измерения уровня жидкостей, вязкость которых не превышает 2000 сСт.

13.3. Акустические уровнемеры

Добавить комментарий

Существуют и находят применение акустические уровнемеры трех основных типов — локационные уровнемеры, уровнемеры поглощения и резонансные. Все они реализуют различные физические явления, связанные с распространением звука в упругой (жидкостной или газовой) среде.

Так, локационные уровнемеры (рис. 133) реализуют эффект отражения звуковой волны от поверхности раздела сред. Генератор Г излучает в жидкость пачку импульсов высокой (ультразвуковой) частоты. Отраженный от границы раздела жидкость—газ сигнал улавливается приемником П ультразвуковых колебаний. Время t между моментом посылки зондирующего импульса и моментом прихода отраженного от уровня импульса связано с текущим значением уровня зависимостью

t =— ——- , (13.10)

с ■ sin a

Рис. 133. Локацион- где с — скорость звука в контролируемой среде,
ный уровнемер Время t фиксируется соответствующей изме-

рительной схемой и преобразуется в выходной сигнал уровнемера, пропорциональный (при постоянном и известном значении с) текущему значению уровня h.

Локация уровня может производиться снизу (как показано на рис. 133) и сверху. Во втором случае по времени прохождения ультразвуковых колебаний через газ определяется толщина газовой подушки. Локация снизу предпочтительней, так как при этом требуется меньшая мощность излучателя и меньшее усиление сигнала в приемной части уровнемера.

Большинство локационных уровнемеров имеет одноэлементные датчики, у которых функции излучателя и приемника попеременно выполняет один и тот же элемент (при этом а в формуле (13.10) равно тг/2 и sina= 1).

Иногда, например, при измерении уровня агрессивных жидкостей или недопустимости нарушения целостности сосуда, датчик помещается в специальном кармане вне сосуда, и излучение зондирующего и прием отраженного сигналов производится через стенку днища сосуда. В этом случае карман заполняется веществом с акустическим сопротивлением, близким к сопротивлению контролируемой среды, а частота зондирующего сигнала выбирается такой, при которой влияние стенки сосуда на показания уровнемеров было бы минимальным. Обычно диапазон рабочих частот составляет 20—100 кГц при зондировании через газ и 0,1— 2 МГц при зондировании через жидкость.

Одно из основных условий нормального функционирования локационных уровнемеров — определенное взаимное положение источника — приемника ультразвуковых колебаний и отражающей поверхности — уровня. Волнение поверхности жидкости в сосуде, наклон сосуда или датчика-излучателя могут привести к тому, что отраженный сигнал либо вообще не попадет на приемник, либо попадет настолько ослабленным, что не вызовет срабатывания системы измерения времени. В подобных условия;’ ло^оцьтсй: применять специальные меры — размешать датчик б услюкоителх чсгл чшере-кешл-Еогать звуксвсдные трубы к т, к,.

Недостаток локационных уровнемеров — их повышенная чувствительность к включениям в жидкости (микровзвесей, пузырьков газа). Этот недостаток отсутствует у двухканальных уровнемеров, работающих по схеме совпадений. В этом случае излучение ультразвуковых колебаний осуществляется одновременно двумя датчиками. Отраженные сигналы усиливаются и суммируются, срабатывание системы измерения времени происходит только от суммарного сигнала. Если же из-за наличия включений в зоне работы какого-либо датчика один из отраженных сигналов опережает другой, система измерения времени не срабатывает и, тем самым, исключается возможность ошибочного измерения уровня. Другой способ устранения влияния неоднородности жидкости и деформации уровня — использование звуководов. В этом случае локация уровня производится сверху, но не через-газ, а через специальный жидкостной или металлический звуковод. В точке встречи звуковода с жидкостью происходит отражение сигнала, по времени прихода которого к приемнику и определяется положение уровня жидкости. Такие уровнемеры (со звуководами) обладают сравнительно невысокой точностью (порядка ±3 %), но зато значительно расширяются их эксплуатационные возможности. В частности, они могут использоваться для измерения уровня низкокипящих жидкостей, при высоких температурах контролируемых веществ.

Основными факторами (кроме погрешностей измерительной схемы) , влияющими на точность локационных уровнемеров, являются тепловое расширение сосуда и изменение скорости звука в среде. Влияние последнего фактора особенно существенно при локации через газ, так как скорость звука в газе зависит от его температуры, давления, влажности. Обычно скорость звука в рабочей среде определяется экспериментально в процессе градуировки уровнемера. Для этого на точно измеренном расстоянии / от излучателя — приемника — устанавливают специальный отражатель, а измерительную схему дополняют переключающим устройством, позволяющим индицировать отраженный от него сигнал. Скорость звука определяется как с = 2//т, где т — время прохождения сигнала от излучателя до отражателя и обратно на приемник.

Аналогичный принцип используется и в уровнемерах с автоматической компенсацией изменения скорости распространения звука. В этих уровнемерах наряду с основным каналом для измерения уровня имеется дополнительный компенсационный канал строго фиксированной длины / и постоянно заполненный веществом, через которое ведется локация уровня. Измерительная схема сравнивает время прохождения звуком основного (?) и компенсационного (т) каналов и выдает сигнал, пропорциональный текущему значению уровня h = / • ф.

Использование компенсационных схем позволяет существенно (до ±0,1 %) уменьшить погрешность локационных уровнемеров.

Принцип действия диссипатавных ультразвуковых уровнемеров основан ка явлении рассеивания (поглощения) звуковой энергии в веществе. В гтоегей^ем случае диссипатгданьгй уровнемер (ряс. J34) состою: кз изп vixens И ? кркеиккка J7, установленных на дне к крмшке сосуда.

Выходной сигнал U уровнемера, пропорциональный отношению интен-сивностей излучаемой и регистрируемой звуковых волн, связан с текущим значением уровня зависимостью

£/ = е-2й(а>-<Ч (13.11)

где аг, «2 — коэффициенты затухания амплитуды звуковой волны в жидкости и газе соответственно.

Нелинейность функции преобразования (градуировочной характеристики), а также низкий КПД, обусловленный отражением звуковой энергии от границы раздела жидкость—газ (например, интенсивность преломленной ультразвуковой волны при прохождении’череэ границу вода-воздух составляет всего 0,001 падающей), препятствует промышленному освоению диссипативных уровнемеров.

Принцип действия резонансных уровнемеров заключается в возбуждении колебаний столба газа над уровнем жидкости и в фиксации резо-

нансной частоты, при которой наблюдается возникновение стоячей волны. Датчик уровнемера (рИс. 135) представляет собой трубчатый резонатор достаточной для образования стоячей волны длины L (L должно быть не менее трех диаметров резонатора и обеспечивать требуемый диапазон измерения уровня И). Для возбуждения колебаний резонатора используются магнито-электрические преобразователи М — обычно ленточные микрофоны.

Статическая характеристика преобразования резонансных уровнемеров опиисывается формулой

v =

(13.12)

где v — резонансная частота, фиксируемая измерительной схемой уровнемера.

Основные недостатки резонансных уровнемеров — сложность и громоздкость конструкции (особенно при больших диапазонах измерений уровня), а также существенное влияние на их показания изменений скорости с распространения звука в газовой среде.

13.4. Электрические уровнемеры

Добавить комментарий

Принцип действия электрических уровнемеров основан на различии электрических свойств жидкостей и газов. При этом жидкости, уровень которых измеряется, могут быть как проводниками, так и диэлектриками; газы же, находящиеся в нажидкостном пространстве, всегда диэлектрики. Основным параметром, определяющим электрические свойства проводников, является их электропроводность, а диэлектриков — относительная диэлектрическая проницаемость, показывающая, во сколько раз по сравнению с вакуумом уменьшается в данном веществе сила взаимодействия между электрическими зарядами.

В зависимости от того, какой выходной параметр (сопротивление, емкость или индуктивность) первичного преобразователя „реагирует" на изменение уровня, электрические уровнемеры подразделяются на кондуктометрические, емкостные и индуктивные.

Кондуктомегрическйе уровнемеры (уровнемеры сопротивления) применяются для измерения уровня проводящих жидкостей (в том числе, и жидких металлов). Первичный преобразователь (рис. 136) кондук-тометрического уровнемера представляет собой два электрода, глубина погружения которых в жидкость и определяет текущее значение ее уровня. Выходным параметром преобразователя является его сопротивление или проводимость. При измерении уровня „сверхпроводящих" жидкостей (например, жидких металлов) возможно применение кондуктомет-рических уровнемеров с одним электродом, роль второго электрода при этом выполняет заземленный сосуд.

Основные факторы, ограничивающие точность кондуктометрических уровнемеров — непостоянство площадей поперечных сечений электродов (и вследствие этого непостоянство удельных сопротивлений по длине электродов), а также образование на электродах пленки (окисла, соли) с высоким удельным сопротивлением, что приводит к резкому неконтролируемому снижению чувствительности датчика.

Кроме того, на точность кондуктометрических уровнемеров существенное влияние оказывает изменение электропроводности рабочей жидкости, поляризация среды вблизи электродов.

Вследствие этого погрешности кондуктометрических методов измерения уровня (даже при использовании различных компенсационных схем) достаточно высоки (5—10 %)s поэтому они находят преимущественное применение в качестве сигнализаторов уровня проводящих жидкостей.

Первичный преобразователь (рис. 137) емкостного уровнемера представляет собой коаксиальный цилиндрический конденсатор, внутренней обкладкой которого служит металлический зонд 1, покрытый

R(h)

R=0

Рис. 136. Первичный преобразователь кондукто-метрического уровнемера

13.4. Электрические уровнемеры

Рис. 137. Первичный преобразователь емкостного уровнемера

изоляцией 2чЗонд расположен по оси металлической трубы 3, являющейся наружной обкладкой датчика-конденсатора. Зазор между внешней поверхностью изоляции зонда и наружной обкладкой называется рабочим зазором, сообщающимся через отверстия в нижней центровочной втулке и в наружной трубе с сосудом, в котором измеряется уровень. Жидкость, попадая через эти отверстия в рабочий зазор датчика, изменяет его кажущуюся емкость. Измерительная схема (вторичный преобразователь) регистрирует разность кажущихся емкостей датчика при текущем и нулевом значениях уровня.

Вследствие простоты, удобства монтажа и обслуживания, надежности и потенциально высокой точности (известны емкостные уровнемеры, основная погрешность которых не превосходит 0,1—0,2 %) емкостные уровнемеры находят широкое применение в промышленности.

К недостаткам емкостных уровнемеров относятся: высокая чувствительность к изменению электрических свойств жидкостей, обусловленных изменением их состава, температуры и т. п., образование на элементах датчика электропроводящей или непроводящей пленки вследствие химической активности жидкости, конденсации ее паров, налипания самой жидкости на контактирующие в ней элементы и т. п.

Оба указанных недостатка обусловливают появление существенных дополнительных погрешностей. С первым из них борются , применяя различные компенсационные схемы; второй устраняют, используя адгезионные покрытия элементов датчика, вводя специальные присадки в жидкость, применяя „снос" образующейся пленки и т. д.

Первичный преобразователь индуктивных уровнемеров представляет собой катушку индуктивности. Проводящая жидкость при этом играет либо роль шунта, изменяющего число витков катушки, либо роль экрана, влияющего на коэффициент самоиндукции катушки. В первом слу-

чае используются катушки с о наженными витками. При перемещении уровня жидкости, обладающей высокой электропроводностью, часть витков шунтируется и соответствующим образом меняет индуктивность катушки первичного преобразователя — датчика.

13.4. Электрические уровнемеры

Экранирующий эффект проводящей жидкости заключается в возникновении в ней вихревых токрв (токов Фуко), электромагнитное поле которых оказывает размагничивающее действие на поле измерительной катушки. При этом датчик выполняется в виде катушки, помещенной в защитный чехол (рис. 138). Чехол исключает контакт катушки с контролируемой жидкостью, обеспечивает возможность проведения монтажно-демонтажных работ без нарушения герметичности сосуда (что особенно важно, например, при измерении уровня жидких теплоносителей в ядерных реакторах). Однако при этом (особенно при больших толщинах чехла и малой электропроводности жидкости) резко уменьшается уровень полезного сигнала.

Наиболее существенное влияние на показа- ния (и на погрешность) индуктивных уровнеме- ров оказывают изменения электропроводности жидкости и чехла вследствие старения материала, образования пленок и т. п.

Основная же погрешность индуктивных уровнемеров, обусловленная погрешностями

Рис. 138. Датчик в виде его градуировки и измерительной схемы, мо-
катушки жег быть „уложена" в ±0,5 %. .

13.5. Оптические уровнемеры

Добавить комментарий

При измерении уровня жидкостей оптическими методами могут быть использованы различные явления, связанные с прохождением света через среды, образующие поверхность раздела, — отражение или преломление света на поверхности раздела, ослабление его интенсивности в поглощающей среде и др. Однако на практике наибольшее распространение получили оптические уровнемеры с визуальной фиксацией границы раздела жидкость—газ и фотоэлектрические уровнемеры, использующие эффект отражения света от поверхности жидкости.

Визуальные уровнемеры представляют собой прозрачные вставки в стенках сосуда или в сообщающихся с сосудом мерных трубках с нанесенной на них шкалой.

Визуальные уровнемеры — самые простые и в то же время самые точные средства измерения уровня.

При соответствующем (исключающем влияние мениска) диаметре мерной трубки, подсветке поверхности раздела и испопысоваКЕй специальных средств отсчета (например, катетометров) погрешность визуальных уровнемеров при неподвижной поверхности жидкости может быть

сведена к десятым и даже сотым долям миллиметра. Вследствие этого они находят широкое применение в поверочных установках с мерными баками, образцовых мерниках. Сложность дистанционных измерений уровня, невозможность использования в системах регулирования автоматизированными технологическими процессами препятствуют широкому промышленному применению визуальных уровнемеров.

13.5. Оптические уровнемеры

Принципиальная схема фотометрического уровнемера отражения приведена на рис. 139. Световой луч от лампы Л проходит через конденсаторную линзу К и через окно вводится в сосуд. Падая под углом а на поверхность жидкости, свет отражается от нее и попадает через оптически прозрачную стенку на протяженный приемник излучения П. Координата приемника у, в которой фиксируется максимальная освещенность, характеризует текущее значение уровня.

Аналогичным образом может быть построен и фотоэлектрический уровнемер преломления.

Рис. 139. Принципиальная схема фотометрического уровнемера

Наиболее существенное влияние на погрешность оптических уровнемеров оказывает состояние поверхности жидкости. Возмущения поверхности, появление на ней пены, крен сосуда искажают результаты измерения уровня. Для устранения

(уменьшения) этих влияний используют лазерные источники света, волоконные световоды и различные компенсационные схемы.

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

Архив метки: уровнемер

13.1. Основные понятия и положения

13.2. Механические уровнемеры

13.3. Акустические уровнемеры

13.4. Электрические уровнемеры

13.5. Оптические уровнемеры