Учебное пособие 879

В случаях измерения уровня в сосудах, заполненных агрессивными жидкостями и газами (рис. 8, б), обязателен непрерывный подвод воздуха или инертного газа в обе линии, подсоединяемые к дифференциальному манометру. Для наблюдения за непрерывностью подвода на каждой линии устанавливают стеклянные контрольные сосуды КС с водяным затвором, по которому видно движение воздуха, или ротаметры. Количество подводимого воздуха устанавливают регулирующими вентилями РВ. Контрольные сосуды и регулирующие вентили можно использовать и при измерениях уровня неагрессивных сред.

Пневмометрическое измерение широко применяют при измерениях уровня в подземных резервуарах, в топливных, балластных и других цистернах, размещенных в труднодоступных донных и бортовых отсеках судов, при измерениях уровня агрессивных жидкостей и в ряде других случаев. Применяя дифференциальные манометры промышленных типов для измерения разности давлений можно с помощью телеметрических систем – передачи показаний подать сигнал о положении уровня на пост управления, расположенный на любом расстоянии от объекта измерения.

2.2.6. Радиоизотопные уровнемеры

Существует огромное многообразие уровнемеров, применимых, практически, для любых сред и условий. В случаях, когда известных методов и способов измерения уровня с использованием традиционных уровнемеров недостаточно, или их применение не представляется возможным – на сцену выходит радиоизотопный уровнемер

(рис. 9).

Сразу следует упомянуть о том, что радиоизотопный уровнемер радиационно опасен и требует применения

19

дополнительных средств для обеспечения безопасности для персонала и измеряемого продукта.

Радиоизотопные уровнемеры широко распространены в металлургии для измерения уровня жидкого металла. Они, также, используются для определения уровня сыпучих материалов и жидких сред. Однако, по причинам, отмеченным выше, радиоизотопные уровнемеры не могут быть применены для измерения и сигнализации уровня в пищевой промышленности. Радиоизотопные уровнемеры прекрасно работают с закрытыми емкостями. Примером отличного радиоизотопного уровнемера является позиционный бесконтактный уровнемер «БПУ-1КМ». Используется он для бесконтактной регистрации наличия или отсутствия сыпучей или жидкой среды внутри технологического резервуара или на транспортной ленте, непосредственно в зоне установки прибора.

Рис. 9. Радиоизотопный уровнемер

Так как же работают радиоизотопные уровнемеры? Принцип работы таких уровнемеров прекрасно известен еще

20

со школьного курса физики, ведь состоит он в измерении степени поглощения гамма-лучей, проходящих через среду в резервуаре. Причем, радиоизотопное излучение проходит выше или ниже уровня раздела двух сред, обладающих разной плотностью. Это если кратко. Полнее, работу радиоизотопного уровнемера мы рассмотрим ниже.

Радиоизотопные уровнемеры и гамма излучатели делятся на две группы.

Следящий уровнемер – для непрерывного измерения уровня среды в резервуаре (рис.10). В этом случае, излучатель и приемник радиационного излучения перемещаются вверх и вниз, по всей высоте емкости, используя либо специальные ленты, либо жесткие металлические рейки с зубцами. Эта конструкция приводится в действие при помощи реверсивного электромотора. Такой уровнемер отслеживает границу уровня раздела сред, и в соответствии с ней – выдает текущий уровень материала в резервуаре.

Рис. 10. Радиоизотопный сигнализатор уровня

Каким бы не был радиоизотопный уровнемер, стационарным или «следящим», принцип его действия неизменен и основан на измерении разности интенсивности гамма лучей, излученных и поглощенных, при их прохождении

21

через вещества с различной плотностью, заполняющие резервуар.

2.2.7. Емкостные уровнемеры

Емкостными уровнемерами называются уровнемеры, основанные на зависимости электрической емкости конденсаторного преобразователя, образованного одним или несколькими стержнями, цилиндрами или пластинами, частично введенными в жидкость, от ее уровня.

Конструкция конденсаторных преобразователей различна для электропроводных и неэлектропроводных жидкостей. Электропроводными считаются жидкости, имеющие, удельное сопротивление Ом*м и диэлектрическую проницаемость . Различие преобразователей состоит в том, что один из электродов уровнемеров для электропроводных жидкостей покрыт изоляционным слоем, электроды преобразователей для неэлектропроводных жидкостей не изолированы. Электроды могут быть в виде плоских пластин, стержней. В качестве электрода может использоваться металлическая стенка сосуда. Часто применяются цилиндрические электроды, обладающие по сравнению с другими формами электродов хорошей технологичностью, лучшей помехоустойчивостью и обеспечивающие большую жесткость конструкции.

Конденсаторный преобразователь для неэлектропроводных жидкостей, состоящий из двух коаксиально расположенных электродов 1 и 2, помещенных в резервуар 3, в котором производится измерение уровня, изображен на рис. 11, а.

Взаимное расположение электродов зафиксировано проходным изолятором 4. Электроды образуют цилиндрический конденсатор, часть межэлектродного пространства которого высотой H заполнена контролируемой жидкостью, оставшаяся часть высотой H-h – ее парами.

22

Рассмотренные измерительные приборы широко распространены и в настоящее время используются в различных отраслях науки и техники.

Рис. 11. Схема конденсаторного преобразователя уровня для неэлектропроводных сред: 1,2 – электроды; 3 – резервуар;

4-изолятор

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 14

3.1. Выполнить домашнее задание:

3.1.1.Изучить основные понятия измерительной техники (пункт 2.1);

3.1.2.Изучить измерительные преобразователи и структуру измерительных устройств (пункт 2.1.3);

3.1.3.Изучить общие принципы действия, устройство, назначение, характеристики, условия эксплуатации и области применения датчиков для измерения уровня жидкости;

3.1.4.Рассмотреть общие виды датчиков для измерения уровня жидкости (пункт 2.2).

.3.1.5. Собрать лабораторную установку согласно рис.12.

23

Рис. 12. Устройство электрического прибора для измерения уровня бензина в баке автомобиля:

Х - высота измеряемого уровня; 1 - поплавок; 2 - рычажная передача; R - реостат; l - показание реостата; n - шкала указателя;

Е- напряжение источника питания

3.1.6.Заполнить сосуд с водой до верхней метки (3 или 5 л), отметить показание значения высоты измеряемого уровня

Хи значение n на шкале указателя и занести эти показания в таблицу

3.1.7.Далее перейти к другим уровням жидкости и аналогичным образом отметить в таблице значения Х и n для всех остальных уровней.

3.1.8.Изученные вопросы и полученные результаты необходимо отразить в отчете.

Результаты измерений значений Х и n для каждого уровня

4. УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА

В отчете по лабораторной работе №14 указывается следующее:

а) наименование лабораторной работы и ее цель; б) результаты выполнения домашнего задания;

в) ход и результаты выполнению лабораторной работы №14, т.е. изучение принципа действия, устройство, области применения и характеристики устройств для измерения уровня жидкости;

г) указываются приобретенные при выполнении лабораторной работы знания и умения.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое измерительный преобразователь? Каковы основные требования к измерительным преобразователям?

2.Каков принцип работы прибора для измерения уровня бензина в баке автомобиля?

3.Назвать разновидности датчиков для измерения уровня жидкости.

4.Каков принцип работы механического уровнемера?

5.Каков принцип работы гидростатического уровнемера?

6.Каков принцип работы манометрического уровнемера?

7.Каков принцип работы пневмометрического уровнемера?

8.Каков принцип работы радиоизотопного уровнемера?

9Каков принцип работы емкостного уровнемера?

25

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Чистяков С.Ф. Теплотехнические измерения и приборы: учебник. / С.Ф. Чистяков, Д.В. Радун. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 297 с.

2.Фарзане Н.Г. Технологические измерения и приборы: учебник / Н.Г. Фарзане, П.В. Илясов. – М.: Высш. шк., 1989. -370 с.

3.Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля и управления: учебник / Б.И. Жарковский. – М.: Высш. шк., 1989. – 420 с.

4.Информационный портал ЭлектроТехИнфо ETI.SU. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.eti.su/articles/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya- tehnika_521/html.

26

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 14.

Изучение принципа действия и устройства датчиков для

27

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе № 14 по дисциплине «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» для студентов направления 12.03.01 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение»)

очной и заочной форм обучения

Составители: Скоробогатов Виктор Сергеевич Данилов Юрий Михайлович

В авторской редакции

Компьютерный набор В.С. Скоробогатова

Подписано к изданию 10.10.2016. Уч.-изд. л. 1,6. "С"

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14

28