Измерение уровня жидких сред и сжиженных газов
Проверка буйковых уровнемеров на раздел фаз ( данная операция может быть выполнена при некоторых ограничениях).
Прибор раздела фаз установлен в выносной колонке, вода находится ниже колонки измерения раздела фаз.
Закрываются секущие задвижки и открывается нижний дренажный вентиль, содержимое колонки дренируется в заранее подготовленное ведро. После этого закрывают нижний дренажный вентиль. Открывают нижнюю секущую задвижку открывают верхний дренажный вентиль медленно для выпуска газа из колонки. Проверка раздела фаз на 0%. Убедившись в том, что газ выпущен, заполняют колонку легкой фазой (бензином) и закрывают нижнюю секущую задвижку. Уровнемер при этом должен показать 0%. При необходимости ноль подстраивают.
Проверка раздела фаз на100%.Освобождают колонку от бензиначерез нижний дренажный вентиль, и закрывают его. Откручивают гайку (пробку) на уровнемере и заполняют колонку водой из ведра до полного заполнения. Уровнемер должен показать 100%. При необходимости диапазон подстраивают. Этим методом можно настраивать все уровнемеры в выносных колонках.
| Принцип измерения уровня заключается в измерении гидростатического давления, создаваемого столбом жидкости. Под действием столба жидкости согласно закону Паскаля на центр мембраны чувствительного элемента прибора создается давление. При неизменной плотности PГИДР величина гидро - |
статического давления зависит только от высоты столба жидкости
РГИДР = ρ*ϥ*ћ
Где:
ρ –плотность жидкости;
ϥ-ускорение свободного падения;
ћ- высота столба жидкости.Уровнемеры этого вида обычно используют для измерения чистых, незагрязненных жидкостей находящихся под атмосферным давлением, в качестве дублирующих на больших резервуарах, в резервуарах под небольшим избыточным давлением.
| Схемы включения гидростатических уровнемеров в резервуарах под атмосферным и под небольшим избыточным давлением. В первом случае (-) штуцер связан с атмосферным давлением РИЗМ=(РГИДР +РАТМ)+ - (РАТМ)- Во втором случае (-) связан с избыточным давлением в резервуареРИЗМ =(РГИДР+РАТМ+РИЗБ)+-(РАТМ+РИЗБ)- . |
Микроимпульсный уровнемер
| Работа уровнемера построена на том же принципе, что и радарный. Разница заключается в том, что в радарной технологии это распространение сигнала идет через воздух, в микроимпульсных уровнемерах распространение сигнала идет по стальному волноводу. Естественно в воздухе сигнал рассеивается сильнее, чем в волноводе. Результатом этого являются более высокая надежность измерения, |
лучшие рабочие характеристики по сравнению с бесконтактными методами.
Конструктивно волновод микроимпульсного контактного уровнемера может быть выполнен как одинарный ( стержень или трос), так и сдвоенный (стержень или трос)- волновод, либо в виде коаксиала стержень внутри перфорированной трубы, а еще в виде беспроводной антенны как у радарного уровнемера. Конструкции со сдвоенными волноводами (стержни, тросы, коаксиалы) имеют преимущество, заключающееся в том, что электрическое поле сконцентрировано вокруг волноводов и устойчиво к влиянию со стороны элементов конструкции резервуара.
Проблемы, связанные с налипанием, в гораздо меньшей степени проявляются в случае применения конструкций с одним тросом или стержнем. Однако силовые линии электрического поля одинарного волновода не являются замкнутыми, из-за чего на создаваемое электрическое поле могут оказывать ощутимое влияние внутренние элементы конструкции резервуара.
При эксплуатации обращать внимание:1- для сдвоенных волноводов при зависании уровня обратить внимание на состояние радиопрозрачных пластиковых перемычек, промыть их лучше всего МЭК или спиртом; 2 для коаксиальных волноводов (стержень в перфорированной трубе) тоже самое, что для двойных; 3- электрическое поле одинарных волноводов будет очень чувствительно реагировать к ближайшим предметам и загрязнениям на них; 4- появление налипаний внутри патрубка фланца уровнемера тоже может сыграть свою негативную роль.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое уровень, типы уровнемеров ? 2.Принцип действия линейных уровнемеров? 3.Принцип действия магнитострикционных уровнемеров? 4.Принцип действия буйковых уровнемеров? 5.Проверка буйкового уровнемера в выносной колонке? 6.Проверка буйкового уровнемера на уровне раздела фаз?
7. Принцип действия гидростатического фланцевого уровнемера? 8. Принцип действия гидростатического погружного уровнемера? 9. Принцип действия дифманометрического уровнемера? 10. Принцип действия пъезометрического уровнемера? 11.Принцип действия радарного уровнемера? 12. Принцип действия микроимпульсного уровнемера? 13. Принцип действия радиометрического уровнемера?
Измерение уровня жидких сред и сжиженных газов
Под уровнем понимается граница, разделяющая жидкость от воздушной или газовой среды над ней. Наравне с измерением уровня жидких сред
для сжиженных газов так же требуется измерять уровень, как технологический параметр.
Уровень раздела фаз, это граница раздела двух жидкостей с различной плотностью, такие измерения так же актуальны. Для сыпучих и кусковых материалов тоже производят измерение уровня. Измерение уровня заключается в измерении высоты уровня заполнения емкостей жидким или сыпучим материалом от положения принятого за нулевое. Для измерения уровня применяются специальные приборы-уровнемеры. Многообразие типов уровнемеров, принцип действия которых основан на различных физических законах, объясняется разнообразием свойств измеряемых сред. По принципу действия измерители уровня делятся на следующие:
1.Линейные уровнемеры (измерительные рейки – метрштоки, рулетки с лотами, байпасные указатели уровня с магнитным роликовым указателем); 2.Магнитострикционные поплавковые уровнемеры; 3.Буйковые уровнемеры; 4.Гидростатические уровнемеры; 5.Дифманометрические уровнемеры; 6.Пъезометрические и гидростатические (погружного типа) уровнемеры;
7.Радарные уровнемеры; 8.Микроимпульсные уровнемеры; . 9.Радиоизотопные уровнемеры.
| Метршток–служит для измерения уровня жидкости в цистернах высотой до 3,5м, судах, горизонтальных резервуарах. При измерении уровня нефтепродуктов –плавно, строго вертикально и не ударяя о дно, опускается в емкость. На конце метрштока имеется латунный наконечник. Хранить метршток следует строго вертикально. |
| Байпасный указатель уровня. Конструкция указателя состоит из вертикальной камеры с трубкой требуемого диаметра и толщины, содержащей поплавок с постоянным магнитом, расположенным точно на линии уровня жидкости двух горизонтальных патрубков для соединения с резервуаром, содержащим жидкость, уровень которой нужно знать четырех запорных вентилей, по одному на каждый патрубок и верхнего с нижним для дренажа; шкалы, расположенной снаружи вертикальной камеры и имеющей корпус из немагнитного материала с прозрачной лицевой поверхностью, внутри которого размещен комплект небольших постоянных магнитов, заключенных в небольшие цилиндры, способных вращаться вокруг своей горизонтальной оси. Внешняя поверхность этих цилиндров окрашена в два различных цвета. ; ; |
В зависимости от ориентации каждого магнита (которая определяется воздействием магнита в поплавке) каждый цилиндр поворачивается наружу своей половиной, окрашенной в тот или другой цвет. Шкала будет иметь один цвет (например, белый) на участке камеры, заполненной газом или паром, и совершенно другой цвет (например, красный) на участке камеры, заполненной жидкой фазой. Предусмотрена система аварийной сигнализации на случай повреждения поплавка. Три нижних цилиндра шкалы размещены ниже нижнего соединения магнитного указателя уровня. Они используются для контроля эффективности поплавка. Когда поплавок повреждается и тонет в жидкости, эти три цилиндра поворачиваются своей желтой поверхностью наружу. Данные указатели уровня оптимально подходят для слежения за поверхностью раздела жидкостей: поплавок указателя уровня тонет только в жидкости меньшей плотности и всплывает только в жидкости большей плотности.
| Магнитострикционный уровнемер использует в своей работе эффект Видемана, который представляет собой одно из проявлений магнитострикции. Волновод уровнемера изготавливается из ферромагнитного (магнитострикционного) материала. В резервуар он устанавливается так, чтобы нижним своим концом волновод упирался в дно. Поплавок, насаженный на волновод уровнемера, содержит магниты и плавает на поверхности жидкости. Электроника прибора посылает по волноводу импульс тока. При движении импульса по волноводу вокруг последнего образуется радиальное магнитное поле. |
На пересечении с магнитным полем поплавка возникает механическая деформация волновода. Импульс отражается от этой деформации и возвращается обратно в виде возврата ультразвукового импульса известной для прибора (длины волны и частоты ). Прибор замеряет и рассчитывает по нему расстояние до поплавка. А затем и уровень жидкости в резервуаре. Дополнительно можно рассчитать объем содержимого емкости. Магнитострикционные преобразователи уровня позволяют непрерывно производить очень точные измерения жидкостей, т.к. у них высокое быстродействие. Такие датчики, также имеют довольно низкие значения абсолютной погрешности при измерениях. При настройке уровнемера программируется диапазон измерения, задаются геометрические размеры емкости и прочие параметры, требуемые для решения поставленных задач. Погрешность измерения 1,0мм, выходной сигнал аналоговый 4-20мА, протокол HART. Диапазон измерения прибора от0,5 до 15м, в зависимости от длины зонда. Прибор при необходимости измеряет уровень раздела фаз, в этом случае на волноводе устанавливают два поплавка.
| Буйковые измерители уровня используют в своей работе закон Архимеда который гласит: На тело погруженное в жидкость действует выталкивающая сила, равная весу жидкости вытесненной телом. Рассмотрим данный рабочий метод на примере 244L. Буек движется в вертикальном направлении и его движение, через рычаг, приводит к вращению торсионной трубки. Внутри прибора за уплотнительным кольцом на торсионной трубке находится чувствительный элемент из 4х тонкопленочных тензорезисторов – мостик Уитстона, на плечах которого от деформации образуется напряжение, пропориональное выталкивающей силе буйка. |
нойтрубке расположен сенсор.Сенсор в
| Буек уровнемера привязан к серьге цепочкой или тросиком. Вторым концом серьга через проушину в ней надета на рычаг связанный с торсионом.Проверка буйковых уровнемеров смонтированных на выносных колонках: 1.перекрыть отборные задвижки, освободить колонку от измеряемого продукта через нижний дренажный вентиль. Уровнемер должен показать нулевое значение уровня. 2.Если емкость имеет не агрессивную измеряемую среду под избыточным давлением, есть возможность проверить уровнемер на 100% заполнения. |
Торсион воспринимает величину деформации трубки как выталкивающую силу действующую на буек, и включен на вход усилителя, который формирует итоговый сигнал 4-20мА. - Для этого открыть верхний продувной вентиль на колонке, медленно открыть нижнюю секущую задвижку, полностью заполнить колонку до перелива и закрыть. Выходной сигнал с уровнемера должен соответствовать 100% уровня. Закрыть продувной вентиль и открыть секущие задвижки. Прибор должен показывать текущее значение уровня.