Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные характеристики приборов измерения уровня жидкости

Основные характеристики приборов измерения уровня жидкости

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Различные виды датчиков уровня

Принцип измерения радарных уровнемеров

Излучаемый антенной сигнал отражается от поверхности измеряемой среды и через определённое время возвращается обратно. Используемый принцип радарного измерения основан на технологии непрерывного излучения с частотной модуляцией. Радарный уровнемер использует высокочастотный сигнал, частота которого линейно нарастает в течение цикла измерения (качание частоты).

Излученный сигнал отражается от поверхности измеряемого продукта и с небольшой временной задержкой принимается антенной. Время задержки определяется по определенной формуле с учетом, что излученный сигнал распространяется со скоростью света. Для дальнейшей обработки сигнала вычисляется разница между частотой излученного и принятого сигнала.

Эта разница прямо пропорциональна дистанции. Чем больше разность частот, тем больше дистанция, и наоборот. Уровень определяется как разность между высотой резервуара и измеренной дистанцией.

Надежность и точность измерения обеспечивается благодаря уникальному алгоритму обработки сигналов.

Для настройки приборов не требуется заполнения или опорожнения емкости.

Дифманометрический уровень

Чтобы измерить уровень жидкости в емкости, которая находится под давлением необходимо использовать дифманометр. Перепад давления будет равен гидростатическому давлению. Для проведения измерений отборы диманометра необходимо будет установить сверху и внизу емкости. В уравнительный сосуд необходимо залить жидкость, которая в дальнейшем будет измеряться. После этого сосуд можно будет соединить с отбором.

Читайте так же:
Виброопора ов 31м характеристики

Дифманометр

В этом случае, когда над поверхностью будет образовываться газ или пара, тогда уравнительный сосуд необходимо будет установить на уровне отбора. При конденсации паров уровень в сосуде будет оставаться постоянным, а излишки конденсата будут сливаться в специальную емкость через соединительную трубку. Если сосуд будет располагаться сверху, тогда нулевому перепаду давления будет соответствовать максимальное значение измеряемого уровня и шкала дифманометра будут обратной.

Для измерения уровня агрессивной жидкости в обе трубки под одинаковым давлением и с одинаковым расходом будет продуваться сжатый воздух. Если вам интересно, тогда можете прочесть, как работает тензодатчик.

Методы измерения расхода жидкости

Наиболее простые и вместе с тем точные методы измерения расхода жидкости являются объемный и массовый (весовой).

В соответствии с методами измерения, единицами расхода жидкости являются:
для объемного способа: м 3 /с, м 3 /ч
для массового способа: кг/c, кг/ч, г/с и т.д.

При объемном способе измерения протекающая в исследуемом потоке(например, в трубе) жидкость поступает в особый, тщательно протарированный сосуд (так называемый мерник), время наполнения которого точно фиксируется по секундомеру.

Если известен объем мерника – V и измеренное время его наполнения – T, то объемный расход будет

При весовом способе взвешиванием находят вес Gv = mv*g (где g – ускорение свободного падения) всей жидкости, поступившей в мерник за время T. Затем определяют её массу

и массовый расход

и по ней, зная плотность жидкости (ρ), вычисляют объемный расход

Но объемный и весовой методы измерения расхода жидкости пригодны только при сравнительно небольших значениях расхода жидкости, так как в противном случае размеры мерников получаются довольно громоздкими и, как следствие, замеры очень затруднительными.

Кроме того, этими способами невозможно измерить расход в произвольном сечении, например, длинного трубопровода или канала без нарушения их целостности. Поэтому, за исключением случаев измерения сравнительно небольших расходов жидкостей в коротких трубах и каналах, объемный и весовой способы, как правило, не применяются, а на практике пользуются специальными приборами, которые предварительно тарируются объемным или весовым способом.

Читайте так же:
Крепежный ремень с храповым механизмом

Приборы для измерения расхода жидкости

Трубчатые расходомеры

Измерение расхода жидкости

Одним из таких приборов является трубчатый расходомер или расходомер Вентури. Большим достоинством этого расходомера является простота конструкции и отсутствие в нем каких-либо движущихся частей. Трубчатые расходомеры могут быть горизонтальными и вертикальными. Рассмотрим, к примеру, горизонтальный вариант.

Измерение расхода жидкости

Расходомер состоит из двух цилиндрических труб А и В диаметра d1, соединенных при помощи двух конических участков (патрубков) С и D с цилиндрической вставкой E меньшего диаметра d2. В сечениях 1-1 и 2-2 расходомера присоединены пьезометрические трубки a и b, разность уровней жидкости h в которых показывает разность давлений в этих сечениях.

Расход жидкости в этом случае определяется по тарировочным кривым, полученным опытным путем и дающим для данного расходомера прямую зависимость между показаниями манометра и измеряемыми расходами жидкости. Пример такой кривой на картинке рядом

Расходомерная шайба

Другим широко распространенным прибором для измерения расхода является расходомерная шайба (или диафрагма), обычно выполняемая в виде плоского кольца с круглым отверстием в центре, устанавливаемого между фланцами трубопровода

Измерение расхода жидкости

Края отверстия чаще всего имеют острые входные кромки под углом 45° или закругляются по форме втекающей в отверстие струи жидкости (сопло). Два пьезометра a и b (или дифференциальный манометр) служат для измерения перепада давления до и после диафрагмы. В основе метода положен принцип неразрывности Бернулли.

Расход в этом случае определяется по замеренной разности уровней в трубках. Трубки подсоединяют к датчикам, замеряющим перепад давления. Датчик перепада давления преобразует перепад в электрический сигнал, который отправляется на компьютер.

Крыльчатый расходомер

Расходы могут быть вычислены также в результате измерения скоростей течения жидкости и живых течений потока.

Одним из широко распространенных приборов, применяемых для этой цели является гидрометрическая вертушка. Современный турбинный расходомер устанавливают только на горизонтальном участке трубопровода. Лопасти крыльчатки колеса турбины изготавливают из не магнитного материала.

Читайте так же:
Как расположить розетки на кухне схема

Измерение расхода жидкости

Вертушка состоит из крыльчатки А, представляющей собой колесо с винтовыми лопастями, насаженное на горизонтальный вал С. Когда она установлена в потоке, крыльчатка под действием протекающей жидкости вращается, причем число её оборотов прямо пропорционально скорости течения. Число импульсов за один оборот крыльчатки равно числу лопастей, а значит частота импульсов пропорциональна расходу.

Измерение расхода жидкости

При вращении лопасти поочередно пересекают магнитное поле, которое наводит электродвижущую силу в катушке в виде импульса. От вертушки вверх выводятся провода В, подающему сигнал к специальному счетчику, автоматически записывающему число оборотов и время.

Приборы для измерения расхода жидкости в этом случае называют турбинными расходомерами

Ультразвуковой метод измерения расхода

Измерение расхода жидкости

Ультразвуковой расходомер работает по принципу использования разницы по времени прохождения ультразвукового сигнала в направлении потока и против него.

Расходомер формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д.

Такой контур П1-П2 характеризуется частотой f1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды.

Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, т.е. от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1. Контур П2-П1 характеризуется своей частотой f2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды.

Следующим шагом является определение разности Δf указанных частот, которая пропорциональна расходу среды. Приборы для измерения расхода жидкости называются ультразвуковые расходомеры.

Вихревой метод измерения расхода

Измерение расхода жидкости

В основу работы вихревых расходомеров положена зависимость между расходом и частотой возникновения вихрей за твердым телом (например, металлическим прямоугольным стержнем), которое расположено в потоке жидкости или газа.

Читайте так же:
Как подключить домашний кинотеатр к ресиверу

Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости, при обтекании жидкостью специальной призмы, расположенной поперек потока.

В зависимости от конструкции датчика чувствительные тепловые элементы устанавливаются непосредственно в теле датчика или вихревой дорожке.

Если в тело образующее вихри, установить магнит, то он может служить датчиком. Реакция, возникающая при срыве вихрей, заставляет помещённый в поток цилиндр колебаться с частотой вихреобразования. Достоинством вихревых расходомеров является, обеспечение низкой зависимости качества измерений от физико-химических свойств жидкости, состояния трубопровода, распределения скоростей по сечению потока и от точности монтажа первичных преобразователей на трубопроводе. Приборы для измерения расхода жидкости называются вихревые расходомеры.

Видео о измерении расхода

При проведении измерения расхода, в некоторых случая используется понятие количества вещества – это количество жидкости или другой среды, проходящей через поперечное сечение трубопровода в течении определенного промежутка времени(за час, месяц, рабочую смену и т.д.)

Приборы для измерения количества вещества по аналогии с измерением расхода монтируются на – на трубопроводе, с выводом вторичного прибора к оператору.

Измерение уровней воды в скважинах

В статьях "Статический уровень скважины " и "Динамический уровень в скважине " мы писали о важности точного измерения этих уровней для подсчета дебита скважины и определения глубины погружения скважинного насоса. Там же мы говорили, что и статический, и динамический уровень – величины не постоянные. Поэтому требуются периодически их измерять вновь. Во-первых, чтобы не допустить «сухого хода» насоса. Во-вторых, для контроля над изменением дебита скважины. На промышленных скважинах часто требуется он-лайн мониторинг уровня воды в скважины для принятия решения о допустимых объемах выкачки воды за конкретный промежуток времени.

Чем можно померить уровень воды в скважинах?

Читайте так же:
Как настраивать спутниковую тарелку

1. Тривиальной веревкой, на конец которой привязан какой-нибудь груз. Самый дешевый, но и самый трудоемкий и неточный способ. Впрочем, для частного использования, когда требуется определения уровня воды 1-2 раза за сезон (например, весной, в начале сезона и летом, когда статический уровень воды минимален), лучше и не придумаешь.

2. Скважинный уровнемер. Представляет собой катушку, на которую намотан трос или лента с датчиком на конце. Катушка специальным способом проградуирована, чтобы можно было понять, какой длины трос с нее сошел. Трос с датчиком опускается в скважину, в момент касания последнего воды на катушке загорается лампа (может также раздаваться звуковой сигнал). Выпускается множество моделей подобных уравнемеров различных производителей. Пределы измерения от 1 до 600 метров (у разных моделей), точность – 0,01 м.

3. Гидростатический датчик уровня. Предназначен для непрерывного мониторинга за уровнем воды в скважине. Представляет собой датчик на кабеле, который измеряет гидростатическое давление воды и передает сигнал, пропорциональный уровню воды в скважине, по кабелю. Возможно электронное протоколирование. Пределы измерения – до 200 м. Точность – 0,25%.

Существует еще несколько устройств для определения уровня воды в скважинах. Например, пневматический уровнемер. Но все они отличаются громоздкостью и в практическом плане не представляют интереса.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector