Поплавковые средства измерений уровня

Среди существующих разновидностей уровнемеров поплавковые являются наиболее простыми. Получили распространение поплавковые уровнемеры узкого и широкого диапазонов. Поплавковые уровнемеры узкого диапазона (рис. 2) обычно представляют собой устройства, содержащие шарообразный поплавок диаметром 80– 200 мм, выполненный из нержавеющей стали. Поплавок плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальное сальниковое уплотнение соединяется либо со стрелкой измерительного прибора, либо с преобразователем 1 угловых перемещений в унифицированный электрический или пневматический сигналы. Уровнемеры узкого диапазона выпускаются двух типов: фланцевые (рис. 2, а) и камерные (рис. 2,б), отличающиеся способом их установки на технологических аппаратах. Минимальный диапазон измерений этих уровнемеров –10÷0÷10 мм, максимальный –200÷0÷200 мм. Класс точности 1,5. Поплавковые уровнемеры широкого диапазона (рис. 2, в) представляют собой поплавок 1, связанный с противовесом 4 гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале 3 значения уровня жидкости в резервуаре. При расчетах поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок – противовес» только при определенной глубине погружения поплавка. Если пренебречь силой тяжести троса и трением в роликах, состояние равновесия системы «поплавок – противовес» описывается уравнением

(1)

где G_Г, G_П – силы тяжести противовеса и поплавка; S – площадь поплавка; h₁ – глубина погружения поплавка; _ж – плотность жидкости.

Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения поплавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила. В результате равенство (1) нарушается и противовес опускается вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной h₁. При понижении уровня действующая на поплавок выталкивающая сила уменьшается и поплавок начинает опускаться вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной h₁. Для передачи информации о значении уровня жидкости в резервуаре применяют сельсинные системы передачи. Обычно ось сельсина-датчика кинематически связана с барабаном, вращение которого осуществляется в процессе перемещения троса, а ось сельсина-приемника– со счетным механизмом. В номенклатуру средств контроля уровня ГСП входит поплавковый уровнемер, предназначенный для измерения уровня нефтепродуктов в резервуаре. Уровнемер (рис. 2, г) представляет собой поплавок 7, подвешенный на перфорированной стальной (мерной) ленте 2. Для исключения горизонтальных перемещений поплавка предусмотрены направляющие струны 3. Отличительной особенностью уровнемера этого типа является то, что в нем осуществляется натяжение мерной ленты пружинным двигателем. Двигатель состоит из барабанов 5 и 6. Когда поплавок находится в крайнем верхнем положении, мерная лента 2 сматывается на барабан – накопитель 4. При понижении уровня жидкости сила тяжести поплавка преодолевает силы трения в подвижной системе и усилие, создаваемое пружинным двигателем. В результате поплавок перемещается вниз. Перемещение поплавка вниз сопровождается вращением барабана-накопителя 4 и сматыванием ленты 6 пружинного двигателя с барабана 5 на барабан 7. При перемещении поплавка вверх натяжение мерной ленты уменьшается и лента пружинного двигателя перематывается на барабан-накопитель 4. В процессе перемещения мерная лента вступает в зацепление со штырями мерного шкива 9, на оси которого укреплен счетный механизм 8, представляющий собой десятичный счетчик с наименьшей ценой деления 1 мм. Для передачи информации на расстояние к валу отсчетного устройства может быть подключен преобразователь угла поворота в электрический или пневматический унифицированные сигналы. Минимальный диапазон измерений 0–12 м, максимальный 0–20 м. Абсолютная погрешность измерения ±4 и ±10 мм.

Рис. 2. Схемы поплавковых уровнемеров

Измерения влажности.

Влажностью материала называют содержание в нем воды в процентах по отношению к массе абсолютно сухого материала (абсолютная влажность) или по отношению к массе влажного материала (относительная влажность). Для автоматического определения влажности используют: радиоизотопный метод, в котором мерой влажности служит ослабление - или -излучений, проходящих через испытуемый материал, нейтронный метод, при котором подсчитывают число медленных нейтронов, образующихся в результате их торможения ядрами атомов водорода, входящего в состав воды; электрические методы – кондуктометрический (по величине электрической проводимости материала, зависящей от его влажности), диэлькометрический и микроволновый (по ослаблению мощности излучений сверхвысокой частоты, проходящих через материал).

Наибольшее распространение имеет диэлькометрический метод, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости материала е от влажности. Если для воды е=81, то для древесины она равна 2,5–7. Специально для измерения влажности измельченной древесины УкрНИИМОД разработал влагомеры с емкостным и индуктивным датчиками. Датчик устанавливают в потоке стружки так, что часть ее непрерывно проходит через датчик. Колебания влажности стружки приводят к изменению емкости (индуктивности) датчика, включенного в колебательный контур измерительного генератора высокой частоты, и к изменению частоты колебаний. Отклонение частоты колебаний измерительного генератора от частоты колебаний опорного генератора с помощью детектора преобразуется в пропорциональное изменение постоянного тока, измеряемого микроамперметром, проградуированным в процентах влажности. Влагомер с емкостным датчиком имеет два диапазона измерений–1,5–15 и 15–30%; погрешность измерений 1–1,5%. Прибор с индуктивным датчиком имеет диапазоны 2–10; 10–50; 40–100% с погрешностью 2; 4 и 10% соответственно.

Большой опыт по влагометрии древесных материалов накоплен в ЛТА им. С. М. Кирова. Разработанные ею влагомеры для лущеного шпона эксплуатируются на многих предприятиях.

Имеются образцы подобных же влагомеров, сделанных другими организациями. При этом для создания однородного слоя стружки применяют шнековые датчики. Однако серийное производство влагомеров для стружки не организовано.

В последнее время для измерения влажности используют инфракрасное излучение. Исследования показали, что в зависимости от длины волны света поглощение, его молекулами воды различно Так, разность поглощения света двумя образцами бумаги с влажностью 4 и 6% при длине волны 1,7 мкм оказалась незначительной, а при длине волны 1,9 мкм очень заметной. Любые другие факторы, кроме влажности, одинаково сказываются на результатах измерений при той и другой длине волны. Таким образом, сравнивая поглощение света материалом при разных частотах, можно оценить влажность образца.

Приборы, выполненные по этому принципу, имеют равномерную шкалу, диапазон измерений от 0–1 до 0–80% относительной влажности, погрешность ± 1 % от измеряемого диапазона влажности. Датчик устанавливают на расстоянии 100– 200 мм от контролируемого тела. Преимуществом прибора является бесконтактность измерений и его пригодность для определения влажности различных материалов: картона, бумаги, пластиков, древесной массы. Однако он реагирует главным образом на поверхностную влагу тела, а не на влагу, содержащуюся во всем объеме.

Влажность газов и воздуха также оценивают их абсолютной или относительной величиной. Абсолютная влажность измеряется количеством (в граммах) водяного пара, находящегося в 1 м³ воздуха. Относительной влажностью называют отношение массы водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воздуха, к массе пара, который мог бы содержаться в этом объеме при той же температуре и давлении при полном насыщении.

Для измерения влажности газов, например воздуха в сушильных камерах, используют психрометрический метод, основанный на измерении охлаждения поверхности увлажненного тела при испарении с нее воды в зависимости от влажности газа. Наибольшее распространение имеют электронные психрометры ПЭ, измеряющие разность температур «сухого» и «мокрого» термометров, зависящую от влажности газа, величины барометрического давления и скорости обтекания «мокрого» термометра газом. В этом устройстве два термометра сопротивления вмонтированы в протяжную камеру, через которую вытяжным устройством просасывается предварительно очищенный фильтром воздух под давлением 0,1–0,2 МПа, омывающий термометры. Максимальная разность температур достигается при скорости газа 4 м/с. В комплект датчика входят также резервуар, герметический бачок с дистиллированной, водой с примесью сулемы (1 часть на 20000 частей воды), которая смачивает «чулок» из муслина или марли мокрого термометра.

Вторичным прибором служит, двойной разностный автоматический мост ЭМП-68М2, который может иметь контактное устройство, реостатный задатчик или пневматическую регулирующую приставку. Датчик выполняется в двух модификациях: для воздуха в помещении с температурой от 283 до 313 К и для газа и воздуха в трубопроводе с температурой от 313 до 373 К. Пределы измерений 20–100% относительной влажности, погрешность ±3%.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: