Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов
 Скачать 64.5 Kb.
|
|
Работа 15 Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов 1. Методы измерения уровня жидкости, применяемые в химической промышленности В химической промышленности для измерения уровня жидкости в основном используются следующие методы измерения: С помощью указательных стёкол. Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах, работающих при атмосферном или избыточном (до 1 МН/м2) давлении; С помощью поплавковых уровнемеров. В этих приборах чувствительным элементом является поплавок с меньшей (плавающий) или большей (погруженной) плотностью, чем плотность жидкости. Изменение уровня жидкости в аппарате с плавающим поплавком вызывает его перемещение, которое посредством системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для показания, записи или передачи на расстояние значений высоты уровня жидкости в аппарате. В таких уровнемерах поплавок следит за уровнем жидкости. Действие уровнемеров с пружинным поплавком основано на изменении выталкивающей (архимедовой) силы, действующей на поплавок при его погружении в жидкость. Такой поплавок удерживается в подвешенном состоянии посредством пружинного элемента. Благодаря этому значительные по величине изменения уровня жидкости будут приводить лишь к небольшим перемещениям поплавка. С помощью гидростатических уровнемеров. Они служат для измерения гидростатического давления столба жидкости. Различают гидростатические пьезометрические и дифманометрические уровнемеры. Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на изменении давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости, с измеряемым уровнем при изменении последнего. Их часто применяют для определения уровня жидкостей с повышенной вязкостью. Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня по перепаду давления между столбами измеряемой жидкости в аппарате и в уравнительном сосуде, уровень в котором постоянен [1]. Для предотвращения взрывов на объектах химической промышленности не применяются приборы, принцип работы которых основан на получении электрического сигнала, например: электрические уровнемеры (емкостные и омические), и достаточно дорогой и опасный радиоактивный метод. 2. Методы измерения сыпучих сред Уровень сыпучих сред измеряется с помощью поплавкового и весового уровнемеров: Работа поплавкового уровнемера с поплавком постоянного погружения основана на поддерживающей способности сыпучего тела, выражающейся в том, что опущенный на открытую поверхность поплавок прибора не проваливается в глубь сыпучего материала. Весовые уровнемеры сыпучего материалаприменяются в тех случаях, когда подвеска бункера не вызывает конструктивных осложнений и загрузка и выгрузка материала производятся не рывками, а равномерным потоком. В качестве преобразователей в этом случае могут быть использованы различные весовые устройства. Так, в качестве преобразователя предельного уровня, если бункер покоится на опорных пружинах, могут быть использованы конечные выключатели. При нагружении бункера происходят сжатие опорных пружин и линейное перемещение бункера по вертикали. Штанга, укрепленная на бункере, взаимодействуя с конечными выключателями, обеспечивает срабатывание при наполнении и опорожнении бункера. В качестве преобразователей весовых уровнемеров могут использоваться мессдозы. В этом случае измеряется давление, передаваемое на опору бункера. Это давление является функцией степени наполнения бункера материалом [1]. 3. Принцип работы гидростатического уровнемера. Дифманометр типа ДМ В гидростатическом уровнемере и дифманометре типа ДМ измерение уровня жидкости H постоянной плотности сводится к измерению давления, создаваемого столбом жидкости с изменением высоты уровня, т. е. р = Нρg. М  ембранный дифманометр ДМ (рис.1) является бесшкальным прибором с индукционным датчиком, работающим с вторичными дифференциально-трансформаторными приборами типа КСДЗ, ЭПИД, ЭИВ, ДС и др. Он предназначен для дистанционного измерения избыточных давлений, разрежений или перепадов давления жидкостей, паров и газов, не разрушающих чувствительный элемент прибора. При этом величина измеряемого параметра преобразуется дифманометром в пропорциональный электрический сигнал, передаваемый далее на вторичный прибор [4].Действие дифманометра основано на использовании деформации чувствительного элемента прибора при воздействии на него разности давлений. Чувствительным элементом дифманометра является мембранный блок, помещенный в корпусе 1 и включающий мембранные коробки 11 и 12, сваренные из четырех мембран, имеющих концентрические гофры. При наложении мембран профили их совпадают, что предохраняет мембраны от разрушения при перегрузках. Внутренние полости коробок, заполненные дистиллированной водой или ее смесью с глицерином, сообщаются между собой через отверстие в перегородке 2. Мембраны изготовляются из нержавеющей стали с высокими упругими свойствами или бериллиевой бронзы. Давления передаются через импульсные линии 3 и 10, на которых установлены два запорных вентиля 6 и 7 и уравнительный вентиль 8. С центром верхней мембраны связан сердечник 9 дифференциально-трансформаторной катушки 4, закрытой колпаком 5. Большее давление подается в нижнюю (плюсовую) камеру, а меньшее - в верхнюю (минусовую). Под воздействием разности давлений в камерах нижняя мембранная коробка сжимается, жидкость из нее поступает в верхнюю коробку, вызывая перемещение верхнего центра и связанного с ним сердечника индукционного датчика. Деформация продолжается до тех пор, пока силы, вызванные перепадом давления, не уравновесятся упругими силами мембранных коробок. При перемещении сердечника 9 индукционного датчика измеряемая величина преобразуется в электрический сигнал и передается на вторичный прибор. Для уменьшения погрешности вследствие изменения температуры окружающей среды верхняя мембранная коробка дифманометра выполнена более жесткой, чем нижняя. Благодаря этому изменение температуры окружающей среды приводит в основном лишь к изменению объема нижней мембранной коробки, и сердечник не получает дополнительного смещения. Мембранные дифманометры выпускаются на предельные перепады давления 16—250 МН/м2 (160—2500 кгс/м2) и 40—630кН/м2 (0,4—6,3 кгс/см2). Допускаемые статические давления до 25 МН/м2 (250 кгс/см2). 4. Принцип работы емкостного уровнемера, сигнализатора уровня В емкостных уровнемерах используются диэлектрические свойства контролируемых сред. В емкостных уровнемерах положение уровня жидкости преобразуется в какой-либо электрический сигнал [1]. У  ровнемер состоит из емкостного преобразователя, электронного блока, местного и дистанционного указателей уровня, сигнализатора уровня.Цилиндрический емкостный преобразователь (рис. 2)представляет собой две (или несколько) коаксиально расположенные трубы, две (или несколько) плоские (рис. 2б) параллельно расположенные пластины, между которыми на высоте hнаходится жидкость. Емкость преобразователя будет равна сумме емкостей двух участков: погруженного в жидкость с диэлектрической проницаемостью εж и находящегося в среде с диэлектрической проницаемостью εср (для воздуха ε = 1). Принципиальная схема емкостного уровнемера показана на рис. 3. В сосуд с жидкостью 1, уровень которой необходимо измерять, опущен электрод 2, покрытый изоляционным материалом. Электрод вместе со стенками сосуда образует цилиндрический конденсатор, емкость которого меняется при колебаниях уровня жидкости. Величина емкости измеряется электронным блоком 3, который затем подает сигнал в блок 4, представляющий собой релейный элемент в схемах сигнализации достижения определенного уровня или указывающий прибор в схемах измерения уровня. Принцип действия сигнализатора уровня заключается в том, что при резонансном методе контролируемая емкость, включенная параллельно с индуктивностью, образует резонансный контур, настроенный на резонанс питающей частоты при определенной начальной емкости преобразователя, которая соответствует наличию или отсутствию контролируемого вещества на заданном уровне.  Изменение емкости преобразователя приводит к изменению собственной частоты контура и срыву резонанса.Емкостный сигнализатор, может быть использован для контроля в резервуарах уровня воды, кислотных и щелочных растворов, нефтепродуктов, масел и других жидких сред, а также для контроля в бункерах уровня сыпучих материалов. При заметной разнице диэлектрических проницаемостей двух сред сигнализатор может быть применен для контроля положения границы раздела этих сред [1]. |