40.Принцип действия и устройство электрических уровнемеров.

Емкостный уровнемер. Преобразователь емкостного уровнемера является электрическим конденсатором, емкость которого зависит от уровня жидкости. Преобразователи емкостных уровнемеров выполняют цилиндрического и пластинчатого типов, а также в виде жесткого стержня.

Цилиндрический емкостной преобразователь выполнен из двух или нескольких концентрично расположенных труб, а пластинчатый – из двух или нескольких параллельных пластин, между которыми находится слой жидкости высотой h.

Емкость преобразователя равна сумме емкостей двух участков – погруженного в жидкость с диэлектрической проницаемостью и находящегося в среде с диэлектрической проницаемостью .

При измерении высоты уровня агрессивных, но электропроводных жидкостей обкладки преобразователя выполняют из химически стойких сплавов или покрывают тонкой антикоррозийной пленкой (винипластом или фторопластом), диэлектрические свойства которой учитывают при расчете. Покрытие обкладок тонкими пленками, обладающие высокими изолирующими свойствами, применяют также при измерении уровня электропроводной жидкости.

Омические уровнемеры используют главным образом для сигнализации и поддерживания в заданных пределах уровня электропроводных жидкостей (кислот, щелочей). Принцип действия омических сигнализаторов основан на замыкании электрической цепи источника питания через контролируемую среду, представляющую собой участок электрической цепи с определенным омическим сопротивлением. Практически омические сигнализаторы уровня можно применять для сред с проводимостью от 2См/см и более.

Прибор представляет собой электромагнитное реле, включаемое в цепь между электродом и контролируемым материалом. В качестве электродов применяют металлические стержни или трубы и угольные электроды (агрессивные жидкости).

Основной недостаток всех электродных приборов – невозможность их применения в средах вязких, кристаллизующихся, образующих твердые осадки и налипающих на электроды преобразователей.

41.Акустические уровнемеры

Акустический уровнемер — электронный прибор для высокоточного дистанционного измерения уровня жидкостей в резервуарах.

Конструкция

Уровнемер состоит из трубчатого акустического резонатора, верхний конец которого закрывает головка уровнемера. Нижний, открытый конец резонатора погружается в контролируемую жидкость.

Резонатор может выполняться из цельного отрезка трубы или состоять из соединенных между собой секций. Материал, из которого изготовлен резонатор, должен удовлетворять условиям эксплуатации и быть акустически непроницаемым. Резонатор может иметь изогнутый профиль по вертикали. Диаметр поперечного сечения резонатора должен быть рассчитан таким образом, чтобы в нем легко распространялись продольные волны, а распространение поперечных волн было бы минимальным. На практике диаметр труб резонатора выбирают от 15 до 50 мм. Головка уровнемера содержит акустический излучатель, акустический датчик (микрофон) и электрический модуль обработки сигнала. В зависимости от области применения и требуемой точности измерения могут быть использованы различные излучатели: пьезокерамические, элетродинамические, механические, и пр. Акустическим датчиком обычно служит миниатюрный электретный микрофон. Электрический модуль обработки содержит генератор излучаемого сигнала, аналоговый фильтр сигнала микрофона, АЦП, цифровой процессор, выполняющий расчет уровня жидкости, и интерфейсный канал выдачи измеряемой величины в АСУТП.

Принцип действия

Под воздействием вынужденных колебаний в трубчатом акустическом резонаторе устанавливаются ряды стоячих волн, длины которых кратны длине резонатора. Принцип действия уровнемера основан на измерении интервала между частотами ряда резонансных колебаний, возбуждаемых в воздушной полости резонатора. При вычислении интервала частот используется цифровое преобразование входного сигнала, называемое кепстр. Использование принципа резонанса акустических волн в трубчатом резонаторе, заполненном воздухом или другим газом, при разработке уровнемеров позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерений.

К недостаткам данного уровнемера можно отнести существенную зависимость скорости звука от температуры и состава среды. Однако существуют методы позволяющие компенсировать возникающие при этом погрешности.

Достоинством уровнемера является высокая помехозащищенность и разрешающая способность, обеспечиваемая конструкцией резонансного типа и сложной цифровой обработкой сигнала. Уровнемер может применяться при измерении уровня жидкостей в условиях повышенных шумов и вибраций при диапазонах изменения контролируемого уровня до 12 метров с точностью 1 мм.

№42.Рівнеміри для сипучих твердих речовин. Принцип дії і пристрій.

Для ряда технологических процессов в химической промышленности нередко возникает необходимость непрерывного измерения уровня сыпучих материалов в бункерах. Для этой цели наиболее часто применяют поплавковые, емкостные и весовые уровнемеры. Работа поплавкового уровнемера с поплавком постоянного погружения основана на поддерживающей способности сыпучего тела, выражается в том, что опущенный на открытую поверхность поплавок прибора не проваливается вглубь сыпучего материала.

Весовые уровнемеры сыпучего материала применяют в случаях, когда подвеска бункера не вызывает конструктивных осложнений, а загрузка и выгрузка материала происходит не периодически, а равномерным потоком. В качестве преобразователей в этом случае можно использовать различные весовые устройства. Так, в качестве преобразователя предельного уровня, если бункер покоится на опорных пружинах можно применять конечные выключатели. При нагружении бункера происходит сжатие опорных пружин и линейное перемещение по вертикали. Штанга, укрепленная на бункере, взаимодействуя с конечными выключателями, обеспечивает срабатывание при наполнении и опорожнении бункера.

В качестве преобразователей в весовых уровнемерах можно использовать динамометрические датчики (ДД) и тензометры. В первом случае измеряют давление, передаваемое на опору бункера. Это давление является функцией степени наполнения бункера материалом. Во втором случае измеряют сопротивление проводника, пропорциональное уровню материала в бункере.

Комплекс прибора состоит из гидравлического ДД, соединенного трубками с манометром, отградуированным в единицах массы или уровня. ДД, являющейся опорой одной из лап бункера, представляет собой металлический корпус с поршнем, герметизированным гибкой мембраной. ДД, соединительная трубка и пружина манометра заполнены жидкостью. Давление в системе ДД – манометр равно отношению силы тяжести бункера с заполняющим его материалом к площади поршня ДД.

В манометрах для этого уровнемера положение стрелки на начальной отметке шкалы (нуле) соответствует пустому бункеру. Таким образом, показание шкалы соответствуют силе тяжести материала, заполняющего бункер.