|
| |
|
Слаботочка Книги 7.3. Дифманометрические уровнемеры 1ШН0К 7, расположенных на гибком тросе Ь с противовесом 9. Датчик ДПЭ-1 принципиальных отличий от датчика ДПЭ-2 не имее[ (отличаегся только конструкцией закрепления поплавка). Магнитная связь датчиков обеспечивается двумя мш нтамч. ориентированными одноименными полюсами относительно друг друга. При перемещении магнита 2 соответственно перемещается второй магнит, расположенный внутри корпуса датчика и переключающий контактное устройство. Так, при достижении уровня жидкости верхнего предельного положения ра}мыкаюп1ий кон(акт размыкается, а замыкающий за.мыкаетея. Датчики ДПЭ-2 и ДПЭ-3 имеют регулируемый дифференциал срабатывания (зона возврата переключающего контактного устройства). У датчиков ДПЭ-2 дифференциал срабатывания настраивается при наладке пу1ем изменения угла хода nonjiaBKa регулировкой положения упоров 4 (рис. 7.7, а). Дифференциал срабатывания у датчика ДПЭ-3 настраивается путем изменения положении планок 7 на тросе (рис. 7.7,6). 7.2.3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ Изм)ите.тьные преобразователи уровня типа ДА. Принцип работы преобразователя основан на измерении гидростатического давления столба рабочей среды, пропор-ииональной уровню, и преобразовании этого давления в пропорциональный пневматический сигнал. Гидростатическое давление жидкости (рис, 7.8) и давление воздуха питания, поступающего через дроссель 7, воспринимаются мембраной 4. Через сопло 3 воздух выходит в атмосферу. Мембрана 4 с заслонкой 2 перемещается до тех пор, пока давление в камере 5 пpeoбpaзoвaтeJ[я не установи ген равным давлению столба рабочей среды. Это давлеще воспринимается манометром   Давление рабочей cpedti Рис. 7.8. Принципиальная схема измерительного преобразователя уровня типа ДА Рис. 7.9. Схема поверки измерительного преобразователя уровня ДА или напоромером и преобразуется в пропорциональный пневматический сигнал i. Расстояние между чувствительным элементом и манометром не должно превышать 10 м. Проверка датчиков производится по схеме на рис, 7.9, Давление питания чувстви-т ельног о »лемента контролируется манометром 6. Расход воздуха регулируется дросселем 5. Контроль давления выхода осушествляется манометром 4. Входные давления, соответствующие началу, середине и конпу диапазона измерения датчика 3. устанавливаются задатчиком 2 по манометру i. Выходной -ситщы соответственно должен быть 20, 60 и 100 кПа. 7.3. ДИФМАНОМЕТРИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ Дифманоме! рические системы измерения уровня основаны на измерении дифмано-метром-уровнемером перепада дав;1енин, обусловленного разностью высот столбов ЖИДКОС1И в резервуаре, в котором производят измерение, и в уравнительном сосуде с постоянным уровнем жидкости. УpaвнитeJьный сосуд и соединитеньные линии к дифманометру заполняются жидкостью, уровень которой измеряется. В зависимости от свойств жидкости и особенностей технологического объекта контроля существует большое разнообразие дифманометрических систем измерения уровня,  получим Рис. 7.10. Принципиальная (а) и расчетная (б) схемы дифмаиометрической системы измерения уровня в Открытом резервуаре: 1 - дифманометр; 2 - резервуар, 3 и 5 - вентили запорные; 4 - уравнительный сосуд Рассмотрим иа конкретных примерах общие принципы реализации и расчета диф-манометрических систем измерения уровня Измерение уровня неагрессивное жидкости в открытом резервуаре. Принципиальная и расчетная схемы измерения представлены на рис. 7.10. В этих схемах уравнительный сосуд должен быть установ1ен на высоте наименьн1его уровня жидкости в резервуаре. Шйдем зависимость подъема уровня ртути h в поплавковом дифманометре от уровня Я измеряемой жидкости при плотности измеряемой жидкости р„- и внутреннем диаметре уравнительного сосуда D. Из рис. 7,10 следует уравнение равновесия откуда (Я - а) р„з„ + /ip„3„ = Арр, h={H-a) ри,„/(ррт - Рн,м». (7.3) где а - изменение уровня жидкости в уравнительном сосуде; рр - плотность ртути. Количество жидкости, вошедшей в «плюсовой» сосуд, равно количеству жидкости, вытесненной из «минусового» сосуда. С учетом этого можно записать 0\Ьг = Dlh2 Dlhi = Da. Записав (7.4) в виде пропорции (Dl + Dl)/Dl = (Л. + y,j)/y,„ (7.4) (7.5) h/h, = {Di + Dl)/Dl откуда h, = Dlh/(Di + Dl). (7.6) Из (7.5) находим высоту подъема жидкости в уравнительном сосуде: a = D\h,/Dl Подставив в полученное выражение значение hi из (7.6), получим (7 7) Для всех типов дифманометров, включенных с вертикальным цилиндрическим уравнительным сосудом, справедливо следующее соотношение; W=4K,a«c/(itOc). (7-8) где tsKc ~ перестановочный объем дифманометра (объем жидкости, вытесняемой из «плюсового» сосуда в «минусовой» при полном ходе поплавка), D. - внутренний диаметр уравнительного сосуда; й„акс - максимальное изменение уровня в уравнительном сосуде. Номинальный перепад поплавкового дифманометра равен ДР„ом - fPpв С учетом (7.3) получим (7.9) откуда нам (Ррт - Рюм)/(РюмРрт) + (7.10) где д - ускорение силы тяжести. Так как пружинные дифманометры имеют весьма малый перестановочный объем и перемещение (Aj « О, аа = 0), то в этом случае с достаточной для практических расчетов точностью можно принять, что номинальный перепад компенсируется только высотой столба измеряемой жидкости откуда Я„а.с = РноЛРюв)- (7.12) HpHMq) 7.1. Уровень воды в открытом резервуаре измеряется поплавковым дифмаиометром по схеме на рис. 7.10: Kiaxc = = 168 000 мм р„1м=1000 кг/м рр = = 13 500 кг/м ДР„оч = 2500 кгс/м. Требуется определить верхний предел измерения уровня Я„аксл если Dc = 100 мм.  Рис. 7.11. Принципиальная (а) и расчетная (б) cxe\fbi дифманометрической системы измерения уровня в резервуаре под давлением: г-5 - см. рис. 7.10 1. Определяем по (7.8) наибольший подъем жидкости в уравнительном сосуде: flsiaKc = 4- 168 000/(3,14- 100) = 21 мм. 2. Определяем ло (7.J0) верхний предел измерения уровня: Ямкс 2500-9,806(13 500 - 1000)/(13 500 х x 1000 9,81) -1-0,021 = 2,34 м. Измерение уровня неагрессивной жидкости в резервуаре под давлетшем. Для измерения уровня в этом случае применяется схема, представленная на рис. 7.11. При измерении уровня в резервуаре под давлением уравнительный сосуд устанавливается на наибольшем уровне, соответст-вуюшем верхнему пределу измерения Ядкс-Дифмаиометр в этом случае должен иметь обратную шкалу (от Я„акс 0), так как наибольший перепад давления в данном случае соответствует Я = 0. Расчетная схема системы измерения уровня, соответствующая схеме на рис. 7.11, а, представлена на рис. 7.11,6. Из рис. 7.11,6 запишем условие равновесия системы; (Я„акс- ~ Н - а) Ризм + Артм = Ррт + (макс " -И -а) рг„, откуда = (Я„а„ - я - а)(рп„ - рга.)/(ррт - Р, (7.13) где ргаэ - плотность газа. Из (7.13) аналогично (7.9) находим Аном - (Ямакс ~ макс) РртЗ(рнз\1 ~ Ргаз)/ Дррт - PhJ. (7-И) откуда Ямакс = [ДРном/{ррт)] [(ррт - Ризм)/ Дризм - Ргзз)] + (7.15) Для пружинных дифманометров ДРном = Ямакс(ри1м - Prai)b, (7-1) откуда Ямакс = ДРн/й(Ризм - Ргаз)- (7-17) Пример 7.2. Уровень воды в резервуаре под давлением измеряется поплавковым дифманометром: ДРном = 2500 кг/м, рнзм = = 1002 кгс/м Ррт = 13500 кг/м Как = = 168000 мм ргаз = 120 кгс/м Требуется определить верхний предел измерения уровня И., если = 100 мм. 1. Определяем но (7.8) наибольшее опускание жидкости в уравнительном сосуде при ЛР„ом: "мак = 4-168000/(3,14-100) = 21 мм. 2. Определяем по (7.15) верхний предел измерения уровня: Ямакс = 2.5009,806(13500- 1002)/[9,8113500 х x (1002 - 120)] -t- 0,021 = 2,65 м. При измерении уровня агрессивных жидкостей для защиты дифманометров от их воздействия применяют системы измерения с разделительными сосудами, При этом метод расчета системы остается тем же исходя из гидростатического равновесия системы с учетом столбов разделительной жидкости и ее плотности. 7.4. БАРБОТАЖНЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ В барботажных (пьезометрических) системах измерения уровня для продувания через трубку, помещенную в жидкость (пьезометрическую трубку), дозированного расхода воздуха наиболее часто применяют регуляторы расхода воздуха типа PPB-I. Принцип действия этого регулятора основан на автоматическом поддержании постоянного перепада давления на дросселе, в результате чего обеспечивается постоянный расход воздуха через этот дроссель. Принципиальная пьезометрическая схема измерения уровня в открытом резервуаре представлена иа рис. 7,12. В этой схеме регулятор / обеспечивает постоянный расход воздуха через пьезометрическую трубку 2. Сжатый воздух, поступающий из линии питания, проходит через фильтр 3. Давление сжатого воздуха в пьезо- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 [65] 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 |