Утверждены методической комиссией механического факультет

Составитель ассист. Л.И.Селевцов Под редакцией доц. И.С.Страхова

В постановке лабораторной работы принимая участие студент 251 группы Арсентьев С.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. 1.Изучить принцип действия, устройство к область применения приборов для измере­ния уровня. 2.Получить навыки по их применению.

ПРОГРАММА РАБОТЫ. 1. Изучить принцип действия и область при­менения приборов для измерения уровня.

2. Изучить конструкцию наиболее распространенных приборов для измерения уровня.

З. Провести испытание приборов для измере­ния уровня.

4.Составить отчет.

I. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ (УРОВНЕМЕРОВ)

В зависимости от своего назначения уровнемеры подразделяются на указатели (индикаторы) уровня, предназначенные для непрерывного изме­рения уровня.; сигнализаторы (датчики-реле) уровня, предназначенные для дискретных измерений в одном или нескольких положений уровня.

В зависимости от метода, положенного в основу их работы, уровне­меры делятся на:

• указательные стекла;

• поплавковые;

• буйковые;

• лотовые;

• пьезометрические;

• уровнемеры - дафманометры;

• мембранные;

• кондуктометрические;

• емкостные;

• индуктивные;

- акустические;

- радиоактивные.

Последние два типа уровнемеров в мясо-молочной и пищевой промыш­ленности не применяются.

2. Принцип действия уровнемеров Указательные стекла

Указательные стекла предназначены для местного визуального контроля уровня жидкости и работают на принципе сообщающихся сосудов. Указательное стекло, (рис.1) соединяется с сосудом нижним концом (для открытых сосудов) или обоими концами (для сосудов с избыточным давле­нием или разрежением.) Наблюдая за уровнем жидкости в стеклянной труб­ке, можно судить об изменении уровня в сосуде. Указательные стекла снабжаются кранами для отключения их от сосуда и для продувка системы. В арматуру указательных стекол сосудов, работающих под давлением, обычно вводятся предохранительные устройства, автоматически закрывающие каналы в головках при случайной поломке стекла.

Достоинствам этого метода контроля уровня следует отнести простоту конструкции. К недостаткам относится недостаточная прочность и невозможность дистанционной передачи показаний.

Поплавковые уровнемеры.

Широкое применение поплавковых приборов обусловлено простотой их конструкции и настройки.

Принцип действия поплавковых уровнемеров основан на перемещении поплавка, плавающего на поверхности жидкости, при изменении уровня последней. Наиболее часто поплавковый метод используется для измере­ния и сигнализации уровня жидкости а больших открытых резервуарах с низким давлением. При измерении уровня поплавок чаще всего связан гибкой связью (нить, трос, лента) с измерительной схемой, а при сигнали­зации уровня поплавок через рычажную систему связан с контактным устройством.

Точность срабатывания поплавковых сигнализаторов уровня, выпуска­емых отечественной промышленностью, не выше «+» «-» 10 м.

Зарубежные фирмы выпускают поплавковые уровнемеры с довольно высо­кой точностью показаний. Так, поплавковый уровнемер фирмы SAKURA (Япония) позволяет достигать точность до десятых долей миллиметра в диапазоне изменения уровня до 30 м.

Поплавковые приборы непригодны для вязких жидкостей из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой. Непригодны они и для контроля уровня жидкостей с малой плотностью, так как для обеспечения плавучести поплавка необходима жидкость с плотностью более 1OO кг/м³. Кроме того, при контроле уровня криогенных жидкостей из-за кипения верхнего слоя возникает вибрация поплавка, что приводит к искаже­ниям результатов измерения.

Буйковые уровнемеры

Принцип действия буйковых уровнемеров основан на изменении выталкивающей силы тонущего буйна, величина которой пропорциональна глубине его погружения в жидкость. На рис.2 показана схема перемеще­ния цилиндрического буйка.

Для уровня Н условие равновесия буйка имеет вид

G-S*l+(y₀-y)*U=0 (I)

где G - сила тяжести (вес) буйка, Н ;

S - площадь поперечного сечения буйка, м²;

l - длинна погруженной части буйка, м;

 - удельный вес жидкости, Н/м³ ;

(y₀-y) - перемещение буйка при изменении уровня от H₀ до H

U – уровень жесткость пружины, Н/м² }

Но - уровень жидкости при ненагруженной пружине, м ;

Н - уровень жидкости при изменении, м.

Из тождества

Н-l+L+y=H₀+l₀+L₀+y₀ (II)

где L - длина буйка, м ;

l₀ - длина погруженной части буйка при ненагруженной пружине, найдем l

l=(H-H₀)-(y₀-y)+l₀ (III)

Подставив это значение в выражение (I) и учитывая, что для уровня Н₀

G-S*l*=0 т.е. l₀=G/S*

получим (y₀-y)=(S*/S*+U)*(Н-Но). (IV)

Из (IV) следует, что перемещение поплавка пропорционально измене­нию уровня жидкости при использовании пружины c линейной характерис­тикой U= const .

К достоинству буйковых приборов следует отнести простоту и дешевизну. Особенностью буйкового метода является возможностью измерения уровня границы раздела двух жидкостей.

Рис 2

Рис 1

Рис 3

Недостатком буйковых приборов является зависимость их точности от плотности контролируемой жидкости. Класс точности отечественных приборов 1,0; 1,5; 2,5. Приборы фирмы Siemens (ФРГ) имеют точ­ность 0,5 %.

Лотовые уровнемеры.

Для измерения уровня сыпучих материалов применяют лотовые уста­новки, в которых уровень не непрерывно или периодически контролируется с помощью груза (дота), находящегося на поверхности материала. На рис.3 приведена схема такой установки. Уровнемер состоит из электро­механической лебедки I с электротормозом 2. На барабан лебедки нама­тывается трос 8. С валом барабана соединен сельсин-датчик 5 электри­чески связанный с сельсин-приемником 6 вторичного прибора. На трос опирается нажимной ролик тросового реле 3, являющийся чувствительным элементом установки. Елок 7 является управляющим блоком установки. При нажатии кнопки "Пуск", смонтированной в блоке управления, включа­ется электролебедка, груз опускается до уровня материала и ложится на него, натяжение троса при этом ослабевает, нажимной ролик тросового реле опускается, что вызывает замыкание контактов тросового реле. Последнее отключает цепь электродвигателя лебедки и она останавли­вается. Через несколько секунд выдержки, необходимой для отсчета наблюдателем уровня по шкале прибора, лебедка включается на подъем груза. При достижении грузом верхнего положения, лебедка с помощья конечного выключателя останавливается. Схема вернулась в исходное положение.

Погрешность измерений таких установок составляет примерно +- I % от верхнего предела измерений.