Лекция 9 Методы и приборы для измерения уровня. Лекция 9 Методы и приборы для измерения уровня
 Скачать 17.73 Kb.
|
|
Лекция 9 Методы и приборы для измерения уровня Введение Под количеством вещества подразумевается объем или масса отмеренного вещества, то под расходом понимают количество вещества, проходящего непрерывно в потоке за единицу времени. Для измерения расходов газов и жидкостей применяют приборы, называемые расходомерами. В зависимости от принципа действия приборы для измерения расхода жидкостей и газа подразделяют на расходомеры обтекания, переменного перепада давления и переменного уровня, индукционные, тахометрические и объемные. Для измерения расхода твердых и сыпучих материалов используют механические, электрические, фотоэлектрические с радиоизотопными счетчиками, весы и весы с ручной наводкой, а также автоматические порционные, платформенные и автомобильные, тензометрические и другие весы. расходомер буйковый трубопровод Для контроля уровня жидкости или сыпучего материала применяют приборы, называемые уровнемерами. Уровень жидкости или сыпучего материала - это высота границы раздела жидкости или сыпучего материала и воздуха (газа), находящегося над жидкостью или сыпучим материалом, относительно условного (нулевого) отсчета. Отсчетом измерения уровня, как правило, является резервуар, в котором измеряется уровень жидкости или сыпучего материала. Все приборы контроля уровня можно разделить по метрологическому принципу на две группы. Первую группу приборов используют для непрерывного измерения уровня и называют уровнемерами. Приборы второй группы предназначены для сигнализации о достижении заданного уровня, например верхнего или нижнего. Их называют сигнализаторами уровня. 1. Расходомеры Ротаметры. Из расходомеров обтекания наибольшее распространение получили расходомеры постоянного перепада давления, получившие название ротаметров. Чувствительным элементом этих приборов является поплавок (шарик), воспринимающий динамическое давление потока. Принцип действия ротаметра основан на том, что при движении жидкости или газа снизу вверх через конусную трубку поплавок поднимается (опускается) до тех пор, пока его сила тяжести не уравновесится разностью давлений до и после поплавка и выталкивающей силой. При постоянной плотности и кинематической вязкости сред значение расхода соответствует строго определенному положению поплавка. Промышленность выпускает ротаметры трех видов: показывающие для местного контроля расхода без передачи информации; с электрической дистанционной передачей информации без местной шкалы и с пневматической дистанционной передачей и местной шкалой показаний. В термических и литейных цехах ротаметры применяют для измерения расхода природного газа, азота, аммиака и водорода. Расходомеры переменного перепада давления. Их работа основана на измерении перепада давления в зависимости от расхода среды. Метод измерения основан на том, что поток среды, протекающий в трубопроводе, неразрывен, и в месте установки сужающего устройства скорость его увеличивается. При этом происходит частичный переход потенциальной энергии давления в кинетическую энергию скорости, вследствие чего статическое давление в узком сечении будет меньше давления перед местом сужения, т.е. возникает перепад давления. Расходомеры переменного уровня предназначены для измерения расхода жидкости, находящейся под атмосферным давлением. Принцип действия этих расходомеров основан на зависимости уровня со свободным стоком жидкости от расхода. В тахометрических расходомерах основным элементом является крыльчатка, вращающаяся под действием потока с угловой скоростью, пропорциональной скорости потока и, следовательно, расходу. Турбинные расходомеры применяют для измерения расхода жидкостей. Достоинствами турбинных расходомеров является малая инерционность и высокая точность, а их недостатком - зависимость расхода от вязкости жидкости и износ опор турбины. Приборы для измерения объемного расхода жидкостей, чувствительный элемент которых не имеет непосредственного контакта с измеряемым веществом (например, при измерении расхода агрессивных сред - кислот, щелочей, растворов и взвесей) относятся электромагнитные и ультразвуковые расходомеры. Электромагнитные расходомеры изготовляются с постоянным и переменным магнитным полем. Первые расходомеры из-за эффекта поляризации у электродов применяют для определения расхода жидкометаллического теплоносителя, вторые - для определения расхода электропроводных растворов. Принцип их действия основан на возникновении ЭДС в проводнике, пропорциональной скорости его движения в магнитном поле. Роль проводника в расходомере играет электропроводная жидкость, а магнитное поле создается внешними устройствами. Измеряя наведенную ЭДС, можно определить среднюю скорость жидкости, а следовательно, и ее расход. Недостатками электромагнитных расходомеров являются чувствительность к помехам от переменных электромагнитных полей; ограничения по электрической проводимости измеряемой среды. Ультразвуковые расходомеры служат в основном для измерения расхода жидкостей. Принцип их действия основан на использовании ультразвука, скорость которого относительно трубопровода зависит от скорости измеряемого потока. Эти расходомеры состоят из излучателя и приемника ультразвуковых колебаний. Достоинствами ультразвуковых расходомеров являются возможность измерения расхода любых жидких сред, их недостатками - необходимость индивидуальной градуировки, зависимость от профиля скоростей, который меняется с изменением расхода, влияние на показания изменений физико-химических свойств вещества и его температуры, от которых зависит скорость ультразвука. 2. Уровнемеры жидкостей и сыпучих материалов Для контроля уровня жидкостей наибольшее распространение получили указательные стекла, поплавковые, буйковые, манометрические уровнемеры. Наиболее простыми приборами для измерения уровня являются указательные стекла (водомеры), применяемые в паровых котлах, а также в различных емкостях для измерения уровня осветленных жидкостей. Они представляют собой стеклянную трубку с нанесенными на нее давлениями и соединенную с емкостью, в которой контролируется уровень жидкости. Поплавковые уровнемеры широко применяют для измерения уровня разнообразных жидкостей. Буйковые уровнемеры применяют в тех случаях, когда необходимо уменьшить перемещение поплавка относительно изменения уровня жидкости. В буйковом уровнемере используется цилиндрический поплавок (буек), закрепленный на пружине. Масса буйка зависит от глубины его погружения в жидкость, а жесткость пружины определяет коэффициент пропорциональности между изменением уровня и подъемом буйка. 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. Пьезометрические уровнемеры позволяют измерять уровень в широких пределах (от нескольких десятков сантиметров до 15 м). 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. Для измерения уровня сыпучих материалов применяют емкостные, весовые и механические уровнемеры. Емкостные уровнемеры предназначены для измерения уровня сыпучих материалов и жидкостей. Принцип их действия основан на использовании зависимости электрической емкости системы "измерительный электрод - измеряемая среда". Весовые уровнемеры используют для измерения уровня формовочных или шихтовых материалов в бункерах. Заключение Что же касается представленных методов контроля уровня, то по данным ряда источников степень их распространения оценивается в процентном соотоношении приблизительно следующими показателями: поплавковый -- 24%, кондуктометрический -- 5%, ёмкостный -- 15%, на основе измерения времени прохождения сигнала -- 15%. Примечательно, что чаще приходится измерять уровень жидких материалов: 82% случаев применения, а остальные 18% приходятся на сыпучие материалы; при этом в последние годы нарастающими темпами увеличивается доля использования методов измерения, времени прохождения сигналов (ультразвукового и направленного микроволнового излучения). Средства контроля уровня являются частью систем автоматизации производства, качество которых в значительной степени определяет эффективность этих систем. Уровнемеры созданные на основе различных физических принципов, характеризуются хорошими метрологическими параметрами, эксплуатационной надёжностью, а также возможностью связывать их с цифровыми коммуникационными промышленными сетями, что позволяет осуществлять дистанционную настройку параметров, проводить предварительную вычислительную обработку измерительной информации, организовать информационное взаимодействие с современными средствами автоматизации. Список использованной литературы 1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств.-М.:Машиностроение.-2018 2. Прохоров В.А. Основы автоматизации аналитического контроля химических производств.-М.:Химия -2017 |