страница - 31
уровня воды в паровых котлах. На предприятиях химической промышленности их применяют лишь в качестве указателей предельных значений.
Кондуктометр ический метод требует меньших затрат, чем емкостный. Недостаток метода в том, что он ограничен измерением уровня токопроводящих жидкостей.
Гидростатический и пневматический методы пригодны для измерения уровня любых жидкостей.
Измерение уровня гидростатическим методом основано на измерении давления жидкости на дно резервуара, которое измеряется в открытых сосудах обычным или дифференциальным манометрами. В резервуарах, находящихся под давлением, уровень жидкости можно измерить только посредством дифференциального манометра. При использовании дифференциальных манометров место установки измерительного прибора не влияет на правильность индикации, если оно находится ниже уровня днища резервуара, а измерение давления осуществляется относительно давления постоянного уровня жидкости.
Высоту уровня жидкости измеряют пневматическим методом с помощью барботи-рования газа. В жидкость, уровень которой надлежит измерить, погружают трубку, в которую через небольшой дроссель непрерывно нагнетают сжатый воздух или защитный газ,
например азот. Пневматическое давление, устанавливающееся в погруженной трубке за дросселем, соответствует гидростатическому давлению над концом трубки и является тем самым мерой уровня заполнения резервуара.
Преимущество гидростатического и пневматического способов заключается в том, что они обладают весьма высокой эксплуатационной надежностью. Гидростатический метод можно использовать для измерения уровня в резервуарах высокого давления. Преимущество пневматического метода в том, что измерительный механизм не находится в контакте с измеряемым материалом. Поэтому его удобно применять для измерения уровня агрессивных, сильно загрязненных, вязких и склонных к кристаллизации жидкостей.
Ультразвук можно использовать для измерения уровня как жидкостей, так и сыпучих материалов. Способ непригоден для измерения уровня жидкости, содержащей твердые частицы. Такие химические и физические свойства жидкости, как агрессивность, плотность и вязкость, играют при этом второстепенную роль. Ультразвуковой метод позволяет осуществлять сигнализацию уровня сыпучих материалов, а также легких хлопьевидных и содержащих воздух материалов, например стиропора, целлюлозы, мелкозернистых или порошкообразных синтетических материалов.
6)
Рис. 1.11.2. Схемы ультразвуковых уровнемеров:
сигнализатор предельного уровня; б - с измерением через контролируемую среду; в - с измерением через воздушнопаровую среду; / - излучатель; 2 - приемник
Мерой уровня служат степень затухания ультразвука или время его распространения. В первом случае излучатель и приемник располагают внутри резервуара друг против друга (рис. 1.11.2, а). При заполнении пространства между излучателем и приемником жидкостью или сыпучим материалом изменяются условия распространения ультразвука, что проявляется в изменении амплитуды принимаемого сигнала. Однако такое устройство обеспечивает лишь сигнализацию достижения предельного уровня. Для непрерывного измерения уровня
жидкости излучатель и приемник располагают либо на днище резервуара (рис. 1.11.2, .6), либо на его крышке (рис. 1.11.2, в). Измерения осуществляют по методу эхолота - определяют время распространения ультразвука до поверхности жидкости и обратно.
Метод удобен в труднодоступных условиях, когда по конструктивным причинам невозможно воспользоваться другим способом измерения. Однако метод требует больших расходов, связанных с необходимостью применения электронного оборудования.
Измерение уровня радиоактивными изотопами целесообразно прежде всего там, где вследствие высокого давления, разреженности, агрессивности среды нельзя использовать обычные приборы. Наиболее целесообразно применять радиоактивные изотопы для измерения уровня агрессивных материалов, ве-
ществ с повышенной адгезионной способностью, в резервуарах с высокой температурой среды, в резервуарах со встроенными мешалками, в бункерах с крупнокусковыми материалами (уголь, руда), в шахтных печах, на металлургических заводах.
Рис. 1.11.3. Схемы расположения радиоактивных излучателей и приемников
В основе измерения радиоактивными изотопами лежит поглощение радиоактивного излучения соответствующим материалом, находящимся в резервуаре. Известны различные схемы расположения излучателей. В варианте на рис. 1.11.3, а использован один изотоп, испускающий два пучка лучей. Счетчики радиоактивного излучения соединены параллельно. Как видно из графика, превышение пределов Лтах и Лщш вызывает резкое изменение частоты повторения импульсов п. Почти непрерывная индикация уровня достигается путем размещения друг над другом нескольких излучателей, как показано на рис. 1.11.3, в.
В этом случае индикация носит псевдонепрерывный характер. Бесступенчатой характеристики можно достичь, если применить стержневидный препарат профессора Бертоль-да. Ввиду того, что мощность препарата на концах стержня усилена, превышение минимального и максимального уровня заполнения (рис. 1.11.3, г) выявляется особенно четко. Таким методом можно производить измерение высоты до 3 м. Вариант непрерывного измерения показан на рис. 1.11.3, б. Здесь счетчики радиоактивного излучения устанавливают вертикально. Благодаря расположению в ряд параллельно включенных счетчиков диапазон измерения можно увеличить приблизительно до 1,2 м. Другим решением, также пригодным для измерения высоких уровней, является
метод измерения со следящим управлением (рис. 1.11.3, д).
Преимущество метода радиоактивных изотопов в том, что этот метод является бесконтактным. Этим методом можно измерять уровень заполнения резервуара даже в исключительно сложных условиях. Обеспечивается эксплуатационная надежность установки, ее износ и ремонтные работы невелики, что приводит к снижению расходов. Погрешность измерения около 2 %.
При реализации термического метода используют термопары, проволочные и полупроводниковые терморезисторы. Метод не позволяет измерять уровень химически агрессивных жидкостей, он также непригоден для измерения уровня заполнения сыпучими материалами. Дистанционный уровнемер в виде стальной водомерной трубки устанавливают снаружи резервуара и соединяют с ним по принципу сообщающихся сосудов. На наружной стенке стальной трубки размещены на различной высоте параллельно включенные термоэлементы. Из-за постоянной конденсации заполненная паром полость трубки нагревается сильнее, чем часть трубки, заполненная водой. Изменение уровня воды вызывает более сильное нагревание большего или меньшего количества термоэлементов, при этом снимаемое с них напряжение при прочих равных условиях представляет собой меру высоты заполнения резервуара.
Термический метод можно использовать также и в случае, когда жидкость, заполняющая резервуар, имеет температуру ниже температуры окружающей среды. В этом случае в резервуаре монтируют стержень с электрическим подогревом, часть которого, расположенная в жидкой среде, подвергается сильному охлаждению. Для резервуаров со сжиженными газами данный метод непригоден. Из-за термической инерционности системы метод можно применять только в резервуарах, уровень заполнения которых изменяется достаточно медленно.
Термический метод можно применять только для измерения уровня жидкостей. Хотя термопары позволяют получать лишь относительные величины, их преимущество в том, что они не нуждаются в источниках вспомогательной энергии. Терморезисторы требуют подвода энергии и их техническое обслуживание обходится дороже.
Применение динамометров для измерения уровня заполнения резервуаров любого типа предпочтительно в случаях заполнения резервуара агрессивным материалом или при размещении встроенного уровнемера. Метод удобен также там, где подвешивание резервуара к динамометру или его установка на динамометр не связаны с конструктивными трудностями. Он пригоден прежде всего для грубых сыпучих материалов. В принципе происходит взвешивание содержимого резервуара, в результате которого можно сделать вывод о высоте его заполнения.
Измерение уровня одним динамометром возможно лишь в том случае, если резервуар содержит жидкость. При использовании двух динамометров образование суммарной величины можно осуществить при помощи одного манометра со сдвоенным измерительным механизмом, причем один механизм воздействует на стрелку, а другой механизм вращает в противоположном направлении циферблат манометра. При использовании трех динамометров образование суммы величин следует производить электрическим путем. В этом случае возможно таким образом полностью исключить силу тяжести резервуара и трубопроводов, служащих для заполнения и опорожнения резервуара.
Преимущество уровнемеров с динамометрами в том, что в самом резервуаре нет ни одного элемента, необходимого для осуществления измерения. Поэтому целесообразно применять метод для измерения уровня агрессивных материалов. Недостаток метода - при небольшой высоте уровня точность измерения снижается; необходимо также устранять силовое воздействие подводящих трубопроводов.
В отличие от гидравлического электрический динамометр работает очень надежно и не нуждается в техническом уходе, так как не
содержит движущихся деталей. Погрешность измерения электрического динамометра 0,25 %.
Метод измерения уровня с помощью микроволн по принципу радара основан на бесконтактном измерении расстояния от крышки резервуара до поверхности среды. Обычный диапазон измерения от 0,5 до 25 м при погрешности измерения 2,5 мм. Метод чаще всего используют для измерения уровня вязких, загрязненных, взрывоопасных и агрессивных жидкостей. Недостаток метода - необходимость значительных затрат на электронное оборудование.
Изменение уровня заполнения резервуаров можно определять с помощью интерферо-метрического метода измерения расстояния. Измеряют расстояние до поплавка или до поверхности жидкости, отражающей лазерные лучи. В качестве измерительного сигнала принимают разность фазовых углов между направленным и отраженным лазерными лучами. Измерить смещение рефлектора можно также с помощью лазерного интерферометра со счетчиком. Этим способом можно определять изменение уровня заполнения жидкостью с точностью до нескольких микрометров.
В качестве сигнализаторов могут быть использованы вибрационные концевые выключатели. В частности, для сыпучих материалов применяют вибрирующие подобно камертону устройства, в которых пьезоэлектрическим способом возбуждаются механические колебания в диапазоне резонансной частоты. Гашение этого колебания, возникающее при перекрытии зонда измеряемым материалом, вызывает резкое уменьшение амплитуды колебаний. Это уменьшение фиксируется индикатором.
Метод вытеснения. Если тело погрузить в жидкость, оно становится легче на величину, пропорциональную массе вытесненной им жидкости. Путем подбора соответствующей длины тела погружения, определяющего диапазон измерения, можно измерить уменьшение его силы тяжести, пропорциональное массе вытесненной жидкости, и преобразовать полученную величину в пневматический или электрический сигнал.
Установка смотрового стекла в стенку резервуара позволяет визуально определять высоту уровня. Однако если смотровые стекла повреждены или загрязнены изнутри, дефект можно устранить лишь после прекращения эксплуатации установки. Поэтому в производстве принято осуществлять измерение уровня при помощи водомерных стекол. В основе способа лежит принцип сообщающихся сосудов. Водомерные стекла монтируют так, чтобы их можно было отключить посредством запорных клапанов. При работе с вязкими или сильно загрязненными жидкостями их применять не рекомендуется.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]