Основные теоретические положения. Практически во всех технологических процессах пищевой промышленности возникает

Практически во всех технологических процессах пищевой промышленности возникает необходимость измерять уровень жидких или сыпучих материалов, а также сигнализировать о достижении или максимального, или минимального значения для предупреждения от переливов и пересыпаний, или снижения уровня ниже допустимых пределов.

Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления столба жидкости или выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли широкое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры.

Пьезометрический уровнемер (рисунок 8.1) состоит из опускаемой в резервуар трубки 1, через которую продувается с малой скоростью воздух, подаваемый компрессором через вентиль 2 и стеклянный сосуд 3. Сосуд 3 служит для визуального контроля подачи воздуха, манометр 4 — для измерения давления воздуха в трубке, следовательно, и статического напора жидкости, пропорционального высоте столба жидкости Н над выходным отверстием трубки:

, (8.1)

где — плотность жидкости,

g — ускорение свободного падения.

Подобные приборы могут с успехом применяться для измерения уровня агрессивных, загрязненных и кристаллизирующихся жидкостей при постоянной плотности жидкости.

К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основанные на измерении давления, которое создается столбом жидкости; это давление, определяемое согласно формуле (8.1), измеряется с помощью манометров (рисунок 8.2).

Рисунок 8.1 — Структурная схема пьезометрического уровнемера

Рисунок 8.2 — Схема уровнемера-манометра

Буйковый уровнемер (рисунок 8.3) состоит из чувствительного элемента — буйка 1, подвешенного на рычаге 2 измерительного блока 3. Буек погружается в жидкость, уровень который измеряется. Начальная масса буйка (в воздухе) уравновешивается грузом 4, расположенном на плече уравновешивающего рычага 5.

На буек действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной погруженной частью буйка:

, (8.2)

где d — диаметр буйка,

Н — высота погруженной части буйка,

— плотность жидкости,

g — ускорение свободного падения.

Рисунок 8.3 — Структурная схема буйкового уровнемера

Таким образом, выталкивающая сила при цилиндрической форме буйка и постоянной плотности жидкости прямо пропорциональна высоте погружения буйка в жидкость, т. е. ее уровню в резервуаре Н. Величина выталкивающей силы измеряется и уравновешивается измерительным блоком 3, принцип действия которого основан на электросиловой или пневмосиловой компенсации измеряемого усилия. Результатом измерения является унифицированный электрический (20 — 100 кПа) сигнал, пропорциональный уровню жидкости в резервуаре. Емкостные сигнализаторы уровня основаны на принципе измерения электрической емкости системы «Электроды датчика — контролируемая среда». Датчик имеет такую же конструкцию, как и в емкостном уровнемере. При погружении его в контролируемую среду происходит срабатывание емкостного реле измерительного блока. Сигнализатор обеспечивает световую сигнализацию и выдачу сигнала на исполнительные механизмы (например, включает и отключает насос).