Датчик уровня жидкости

В промышленности и быту всегда возникает необходимость для определения различных уровней в емкостях. Для этих задач используются датчики уровня различных конструкций. В зависимости от среды наполнения резервуара применяют тот или иной датчик, иногда, в целях простоты и экономии средств и времени, применяют датчики комбинированные, то есть изготовленные своими руками. Это незамысловатые конструкции, использующие в своем составе датчики совсем других типов. В основном такие датчики применяют там, где нет простого доступа к среде измерения или место измерения очень агрессивно для здоровья человека.

Виды датчиков уровня

• поплавковые датчики самые простые по конструкции, имеющие самое широкое распространение, комбинируют с электрическим реле , представляют собой различного вида поплавок, прикрепленный через проволоку, нить, или жестко к лепестку контакта, который замыкается при изменении положения поплавка.


• емкостные датчики уровня представляют собой пластины расположенные с двух сторон резервуара с материалом. Принцип работы лежит в изменении емкости в зависимости от распределения количества или состава материала в резервуаре. В основном такие датчики используют для определения уровня сыпучих материалов.
• радарные датчики уровня работают по принципу «излучатель — приемник частотных волн», поверхность материала отражает излучение датчика, приемник улавливает данное излучение и сравнивает излучаемый сигнал с отраженным и по частотному сдвигу определяет уровень в резервуаре. Определение уровня происходит по сравнению частотного временного сдвига.
• ультразвуковые датчики уровня работают по принципу радарных, только излучение происходит ультразвука. Аналогично с радарными, сравнивается разность сигнала, излучаемого с отраженным и вычисляется расстояние до поверхности материала (жидкости).
• гидростатические датчики уровня работают посредством измерения косвенной величины — давления столба жидкости. Давление пропорционально уровню жидкости в резервуаре.

Большинство современных датчиков уровня имеют в своей конструкции электронное реле с преобразователем. Электронная схема предназначена для преобразования измеряемой величины в стандартный сигнал. Сигнал может быть аналоговым и дискретным. Аналоговый может быть токовым 0..20мА и сигнал, называемый токовая петля 4..20мА или напряжением 0…5В, 0..10В.

Датчики уровня используются для защиты двигателя насоса от сухого хода, регулируют двигатели насосов скважин, наполняющих любые ёмкости с водой и не только, в системе холодного и горячего водоснабжения.

Датчик уровня воды своими руками

Посмотрим, на примере откачки воды из приямка, как можно сделать управление в автоматическом цикле поддержания уровня воды не выше положенного.

Имеем приямок с очень не чистого вида жидкостью, состоящей из воды и примесей охлаждающей жидкости для резцов металлорежущего станка.

Были рассмотрены все виды датчиков, однако, по цене и простоте исполнения подошла комбинированная конструкция, состоящая из проволоки длиной три метра (глубина приямка), прикреплена к поплавку (большая пластмассовая емкость с воздухом), на поверхности проволока крепится к пружинке с лепестком.

В качестве сигнала берется обычный дискретный сигнал 24В с обычного индуктивного датчика. Он отрабатывает на лепесток. Когда уровень воды в приямке растёт, поплавок поднимается ослабляя пружину. На конце пружины прикреплен лепесток, он поднимается за счёт разгибающей силы пружины. На лепесток, в свою очередь, отрабатывает индуктивный сенсор, подавая на катушку реле двигателя насоса, заставляя его откачивать воду с приямка. Для того, чтобы избежать частых включений отключений двигателя, в цепи датчик-катушка, стоит реле задержки выключения с уставкой на 10 минут.

Таким образом, при следующем срабатывании датчика, реле снова сработает и цикл повторится.

Конечно, для предохранения двигателя от сухого хода целесообразно поставить датчик протекания в патрубок, через который происходит откачка эмульсии. Но в нашем случае важна была простота конструкции. Вместо индуктивного сенсора можно использовать две пластины, соприкасающиеся друг с другом, что будет еще экономичнее.

Если вода или другая жидкость имеет однородный состав, тогда можно применить концу кто метрический одноэлектродный датчик уровня.

Например ДУ-1Н производителя «Рэлсиб», предназначенного для измерения уровня в различных типах жидкости. Датчик может работать в широких температурных пределах. Корпус не подвергается коррозии, состоит из высококачественной нержавеющей стали. В качестве изоляции используется керамика и фторопласт, это обеспечивает отличную изоляционную защиту. Устойчив ко многим механическим нагрузкам. Измерения не зависят от плотности жидкости. И не требует дополнительного ухода во время работы.

Выбор датчиков уровня

При выборе уровнемеров руководствуются следующими целями:

• Вид измеряемой жидкости. Ее характеристики, находим паспортную плотность измеряемого материала. К каким веществам относится вещество, опасно для человека или нет.
• Материал емкости, в которой будет производится измерение. От него зависит принцип действия уровнемера.
• Нужен ли вам с датчика аналоговый стандартный сигнал или предпочтительнее работа в качестве реле. Некоторые модели имеют встроенные схемы для обработки аналогового сигнала и преобразуют его в сигнал битовой логики.
• Необходимо знать пределы измеряемой величины, в очень длинных сосудах, с быстро меняющимся объемом, поплавковый конструктив работать будет не стабильно. В таком случае предпочтительнее радарный уровнемер.
• Современные уровнеметры оборудуют жидкокристаллическим экраном с отображением параметров в реальном времени и возможностью сохранения максимальных и минимальных значений. В параметрах датчика задается несколько уровней срабатывания, на каждый уровень свой дискретный выход. Задается плотность среды в настройках.
• Учитывают санитарные нормы для области применения. Например, в пищевой промышленности для измерения воды, напитков предъявляются высокие требования. Обязательно из нержавеющей стали.


• Необходимость сертификатов. Например, некоторые измерители ростехнадзор должен проверить и утвердить для использования на опасных объектах. Некоторым требуется разрешение санитарно-эпидемиологической службы в основном для воды и пищевых продуктов.
• Пригодность датчиков к применению во взрывоопасной среде. Применяются такие на нефтехимических производствах. Производитель гарантирует, что из-за таких систем во время всего срока службы не произойдет возгорание горючей среды, в которой она находится.
• Нужно учитывать возможность механических воздействий на систему, вибрации, электромагнитных волн, агрессивных сред.
• Наличие температурных перепадов системы, максимально возможные состояния.
• Насколько важна точность измерений уровня, один из важнейших параметров.

Примеры датчиков, их параметры и область применения

• Датчик емкостной ДЕ-1. Область применения: во взрывоопасных средах металлургической, химической промышленности, и др. Отслеживание величины уровня, а также значений температуры жидких сред и сыпучих материалов. Питание осуществляется 8 .. 30В постоянного тока. применяются в системах аварийной защиты.


• ЭСУ-1К сигнализатор уровня. Корпус сделан из фторопласта и стали. Размещают во взрывоопасных средах. Источник питания располагается вне опасной среды. питание 127…220В. Измерение жидких материалов таких как вода, спирт, нефть. Чувствительный элемент помещается в измеряемый материал, принцип действия емкостной. Материал блока питания из алюминиевого сплава.
• РУ-305 реле уровня. Отслеживание состояния уровня жидких веществ. Взрывобезопасное исполнение. Температура использования -50..+50С. Не используются в химически агрессивных средах. Строго работают в одном положении, наклон недопустим. Работает измерение путем перемещающегося поплавка с магнитом. Отрабатывает путем срабатывания герконов. Точность измерений до 5мм. питание 220В, ток 1А.
• Сигнализатор уровня СУ-100. Измерение уровня жидких и твердых веществ. Напряжение питания 24В. В составе имеется электромагнитное реле, чувствительный элемент помещается непосредственно в исследуемую жидкость. Измеряют предельное положение твердых веществ: песок, гравий, зерна.
• Rosemount 5600 радарный уровнемер. Бесконтактное измерение любого вида веществ. Важна правильность установки, от этого зависит точность измерений. Питание 24-240В. Прибор не терпит электромагнитных излучений. Взрывозащитный корпус. Имеет блок дисплея. Для уровнемера разработано собственное приложение, упрощающее настройку . Применяется для измерения температуры в емкости. Для правильного полноценного использования возможностей уровнемера требуется квалифицированная настройка прибора. Необходимо использовать параметры при настройке:
  • расстояние между опорной точкой и уровнем;
  • внутренний диаметр трубы;
  • длина подсоединения уровнемера.
  
  

Существует огромное количество разновидностей датчиков в продаже . Выбор необходимо остановить на наиболее экономически выгодном варианте для конкретного проекта.

elektro.guru

Виды датчиков уровня жидкости

Все датчики уровня жидкости делятся на несколько типов, а именно на:

• поплавковые;
• емкостные;
• радарные;
• ультразвуковые;
• гидростатические.

Самый первый тип датчиков является самым простым по конструкции и очень популярным. Чаще всего его используют вместе с электрическим реле, который представляет собой поплавок, закрепленный за лепесток контакта. Контакт замыкается, когда поплавок меняет свое положение.

Емкостные датчики изготавливаются в виде пластин, расположенных с двух сторон резервуара. Они определяют объем жидкости, когда емкость изменяется из-за распределения внутри нее определенного количества материала. В основном такие датчики используют для определения уровня сыпучих материалов.

Радарные датчики работают следующим образом. Поверхность материала получает излучение датчика и отражает его. Когда приемник ловит это излучение, то сравнивает его с первоначальным сигналом и с помощью частотного сдвига выявляет уровень жидкости в емкости.

Ультразвуковые датчики работают так же, как радарные, но с одним исключением: излучение идет от ультразвука. Таким же образом сравнивается разность сигнала, который излучается и отражается, что помогает определить уровень жидкости.

Гидростатические датчики измеряют косвенную величину, а именно давление столба жидкости, которое пропорционально объему жидкости в емкости.

Области применения датчиков уровня жидкости

Данные датчики имеют широкое применение в различных сферах.

Во-первых, они используются в сельском хозяйстве, когда необходимо измерить уровень системы полива, жидких удобрений и т.п. Также они незаменимы в пищевой промышленности, где важно контролировать все виды жидкостей (молоко, напитки, минеральную и питьевую воду и многое другое).

Во-вторых, датчики применяют в нефтехимической промышленности, чтобы держать под контролем уровень нефти, бензина, масла. В фармацевтике их используют для того, чтобы следить за производством отрасли жидких лекарств.

В-третьих, их применение необходимо в системах водоснабжения, водоотведения, а в теплоэнергетике или металлургии они нужны для контроля объема воды, жидких материалов.

manualbase.ru

3. ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

3.1 Классификация датчиков уровня.

Датчики уровня предназначены для непрерывного измерения уровня различных сред. Применяются для измерения уровня жидких и сыпучих сред с раз­личными диэлектрическими свойствами (кроме сред вязких, кристалли­зующихся и выпадающих в осадках на электрод датчика), например: жидкости — вода, кислотные и щелочные растворы, минеральные и ра­стительные масла; гранулированные сыпучие—зерно, сахар, соль, из­вестняк, песок, гравий и др.; порошкообразные сыпучие — мел, мука, пресспорошки и др. Уровне­меры предназначены для применения в различных отраслях про­мышленности при управлении и регулировании технологических процессов.

Приборы для измерения уровня можно разделить по конструкции на шкальные приборы и бесшкальные датчики. Кроме того, по принципу измерения различаются приборы:

1) поплавковые, у которых чувствительным элементом является плавающий или полностью погруженный в измеряемую жидкость металлический поплавок (буек);

2) мембранные, у которых чувствительным элементом является мембрана и давление столба измеряемой жидкости уравновешивается упругой деформацией мембраны и пружины;

3) манометры или дифференциальные манометры (поплавковые, мембранные и др.), у которых давление, создаваемое столбом жидкости в измеряемом резервуаре и в уравнительном сосуде, уравновешивается давлением столба затворной жидкости или механизмом прибора;

4) емкостные, у которых используется изменение электрической емкости датчика при изменении уровня измеряемой среды;

5) радиоактивные, основанные на изменении протекающего сквозь объект потока излучения при изменении уровня.

Измерение уровня вещества, находящегося в резервуаре, может быть осуществлено также косвенно, по весу резервуара с веществом.

Кроме того существую несколько групп датчиков уровня:

а) Механические( поплавковый, контактно-механические)

б) Пневматические ( барботажный)

в) Гидростатические (водомерное стекло, буйковый)

г) Тепловые (ультразвуковой, звуковой)

д) Электрические (электроконтактный, емкостной, индуктивный)

Рассмотрев разные типы датчиков уровня , и учитывая первый признак классификации.

Датчики уровня

Механические

Пневматические

Тепловые

Электрические

Рисунок 3.1

2.1.1 Поплавковый уровнемер

Указатели уровня предназначены для контроля уровня жидкостей, неагрессивных по отношению к нержавеющей стали 1Х18Н9Т и Ст. 3, и выпускаются четырех модификаций: УДУ-2М — для местного контроля в наземных резервуарах; УДУ-ЗМ — в подземных резервуарах; УДУ-2 для местного контроля, дистанционной передачи показаний и сигнализации крайних положений уровня в наземных резервуарах, УДУ-3 — в подземных резервуарах.

Указатели уровня УДУ-2 и УДУ-3 работают в комплекте с пультом контроля и сигнализации . ПКС-2, который устанавливается на столе оператора.

В указателях уровня УДУ металлический поплавок, плавающий на поверхности жидкости, подвешен на перфорированной ленте, охватывающей мерный шкив показывающего прибора. На оси шкива закреплена стрелка, совершающая один оборот на метр изменения уровня; вращение от оси шкива через зубчатую передачу передается на шестерню-шкалу метров, совершающую 1/14 оборота на один метр изменения уровня. Отсчет уровня в сантиметрах производится с помощью стрелки по неподвижной шкале сантиметров, а отсчет в метрах—по вращающейся шестерне-шкале метров. [2]

Рисунок 3.2

Принципиальная электрическая схема контроля и сигнализации УДУ-2

Рисунок 3.3

Для дистанционной передачи показаний и сигнализации крайних положений уровня в указателях уровня УДУ-2 и УДУ-3 к специальным приливам, расположенным на задней стенке показывающего прибора, крепится дистанционная приставка.

На схеме показаны цепи двух уровнемеров из двадцати, которые могут быть одновременно подключены к пульту. Схема сигнализации работает непрерывно, а схема контроля включается поочередным подключением дистанционных приставок к электронному мосту ЭМВ2-111А, установленному на пульте.

Перемещение одной из щеток дистанционной приставки нарушает равновесие мостовой схемы, в результате чего на вход электронного моста поступает напряжение небаланса, которое усиливается и передается на реверсивный двигатель, перемещающий реохорд и шкалу моста. Это перемещение прекратится, как только напряжение небаланса уменьшится до нуля.

При замере уровня переключателем П₃ выбирается контролируемый резервуар. Далее поворотом переключателя П₁ положение М измерительный мост соединяется со щеткой метров дистанционной приставки и по шкале моста

производится отсчет уровня в данном резервуаре в метрах; при повороте переключателя в положение СМ производится отсчет уровня в сантиметрах в пределах метра.

Кнопкой П_к производится проверка измерительного прибора. Контроль напряжения моста и цепи сигнализации осуществляется по вольтметру, переключением тумблера П₂. При включении тумблера В загорается сигнальная лампа Л_с работы пульта ПКС-2.

Рисунок 3.4

Визуальный указатель уровня жидкости ВУУЖ

Схема сигнализации предназначена для оповещения оператора о до­стижении уровнем заданных положений. При достижении в резервуаре одного из крайних заданных положений уровня замыкаются контакты дистанционной приставки — включается цепь реле сигнализации РС₁— РС₂₀, которое своими контактами включает через ключ К₁—К₂₀ сигнальную лампу Л₁—Л₂₀, соответствующую номеру данного (резервуара. Включение сигнальной лампы может производиться или одновременно с включением звонка З_в или без него. Ключи К₁—К₂₀ служат также для проверки работы реле, сигнальных ламп и звонка. Питание пульта ПКС-2-220/127 в, сигнальных ламп и звонка осуществляется через транс­форматор Тр с напряжением вторичной обмотки 24 в, питание реле сигнализации производится от

сухого элементаБ₂ с напряжением 1,5 в.

Пределы измерения уровня — 0 – 14 м, наибольшая погрешность из­мерения: местного показывающего прибора ±6 мм, дистанционного ПКС-2—±15 мм. Диапазон предельной сигнализации—11 м; макси­мальное расстояние от датчика до пульта при сопротивлении линии не более 100 ом — 1 км; максимальная вязкость среды ВУ₅₀=2; допустимое давление в резервуаре — 200 мм вод, ст.

Конструкция дистанционной приставки отвечает требованиям взрывобезопасности по категории М2Б.

Габаритные размеры в мм: УДУ-2 — 390X1715X355; УДУ-2М — 290X1715X150; УДУ-3 — 390X410X355; УДУ-ЗМ — 390X410 X 150; ПКС-2 —415X480X600

3.1.2 Акустические уровнемеры

Уровнемеры акустические ЭХО-3 предназначены для бескон­тактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред, в том числе вязких, налипающих, неоднородных, выпадающих в осадок и взрывоопасных, а также сыпучих и кус­ковых материалов с диаметром гранул от 2 до 200 мм. Уровне­меры предназначены для применения в различных отраслях про­мышленности при управлении и регулировании технологических процессов. Уровнемеры выпускаются в обыкновенном (ЭХО-3) и взрывозащищенном исполнении (ЭХО-З-В).

Принцип действия акустического уровнемера основан на лока­ции уровня звуковыми импульсами, проходящими через газовую среду, находящуюся над контролируемой жидкостью, и явлении отражения этих импульсов от границы раздела газ — контролируе­мая среда. Мерой уровня является время распространения зву­ковых колебаний от источника излучения до контролируемой гра­ницы раздела сред и обратно до приемника.

Уровнемер состоит из акустического преобразователя (АП) и преобразователя передающего измерительного (ППИ-3). Акусти­ческий преобразователь

предназначен для преобразования под­водимых к нему электрических импульсов в акустические и пре­образования отраженных импульсов от поверхности контроли­руемого материала обратно в электрические. Основой АП является пьезокерамический диск, работающий в режиме электроакусти­ческого источника колебаний. ППИ-3 предназначен для изме­рения преобразования времени запаздывания отраженного им­пульса относительно посланного зондирующего в выходной уни­фицированный сигнал постоянного тока 0—5, 0—20 или 4—20 мА. Преобразователь ППИ-3 имеет обыкновенное исполнение и испол­нение с искробезопасным входом и должен устанавливаться вне взрывоопасных зон помещений и наружных установок.

В зависимости от условий эксплуатации и исполнения АП имеют пять различных модификаций: АП-3 для жидкостей и сы­пучих материалов; АП-4 для сыпучих и кусковых сред непище­вой промышленности; АП-5В, АП-6В для взрывоопасных сред; АП-7 для сильнопенящихся жидкостей. Преобразователи АП-5В и АП-6В имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты и мо­гут устанавливаться во взрывоопасных зонах помещений всех классов и наружных установок.

Тип	Диапазон измерения, м	Габаритные размеры, мм	Масса, кг
АП-3	0—1,6; 0—2,5; 0—4; 0—6	395X180X160	4
АП-4	10; 0—16; 0—20; 0—30	380X290X290	5
АП-5В	0—1,6; 0—2,5; 0—4; 0—6	350X290X290	8
АП-6В	0—1,6; 0—2,5; 0—4	250X215X270	15
АП-7	0—2,5; 0—4	–	6+4 (на каж­дый метр тру­бы)

Диапазоны измерения и соответствующие им типы АП приве­дены в табл. АП

устанавливают на резервуарах с контролируемой средой; ППИ-3 можно устанавливать на щитах, пультах управления, на кронштейнах. Класс точности уровнемеров 1,5.

Питание уровнемера переменным током напряжением 220 В частотой 50 Гц; потребляемая мощность 15 В·А: длина линии связи до 100 м.

Приборы предназначены для работы при температуре окру­жающего воздуха: акустический передающий преобразователь АП от —30 до +50 °С и относительной влажности до 95 %, измери­тельный преобразователь ППИ от 0 до 50 °С и относительной влажности до 85 % .

Температура измеряемых сыпучих и кусковых материалов от —50 до +120 °С, жидких сред от —40 до +155 °С.

Габаритные размеры преобразователя измерительного ППИ 80Х167Х490, масса 7,5 кг.[3]

3.1.3 Ультразвуковые уровнемеры

Уровнемеры РУМБ предназначены для дистанционного авто­матического измерения уровня жидких сред — нефтепродуктов, сжиженных газов и пр., в том числе высоковязких и коагулирую­щих, в Нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышлен­ности.

Принцип действия уровнемера основан на обратном магнитоупругом эффекте: упругая деформация, вызванная ультразвуковой волной, изменяет магнитную проницаемость стержня, которая в свою очередь (при наличии подмагничивающего поля), изменяет магнитный поток через приемную катушку. Измерение уровня сводится к измерению времени между моментами прохождения фронта ультразвуковой волны в стержне около поплавка и опору ной точки отсчета.

Уровнемер включает в себя три преобразователя: первичный промежуточный и передающий. В первичном преобразователе формируется интервал времени в виде электрического импульса длительность которого пропорциональна значению измеряемого уровня и обратно пропорциональна скорости ультразвуковой волны в стержне. В преобразователе промежуточном произво­дится измерение интервала

времени и преобразование его в зна­чение измеряемого уровня в виде числоимпульсного кода Преобразователь передающий преобразует числоимпульсный код в де­сятичный и индицирует его на цифровом табло. В преобразователе передающем размещен также блок питания.

Первичный преобразователь в комплекте РУМБ-БК искробезопасный и предназначен для установки во взрывоопасных зо­нах помещений и наружных установок. Промежуточный преоб­разователь с входными искробезопасными цепями предназначен для установки вне взрывоопасных зон. Передающий преобразова­тель не имеет искробезопасного исполнения и устанавливается вне взрывоопасных зон помещений и наружных установок.

Первичный преобразователь устанавливается на резервуаре с измеряемой средой, а промежуточный и передающий преобразо­ватели монтируются по месту либо в шкафах.

Уровнемеры выпускают трех типов с выходными сигналами: РУМБ-БК-М — двоично-десятичный код, ампли­туда выходных импульсов 3В соответствует «1» и 0,3 В соответ­ствует «О»; РУМБ-БК — двоично-десятичный код, амплитуда импульсов 2,4—4,5 В соответствует «1» и 0,4 В соответствует «О»; РУМБ-БК-А 0—5 мА постоянного тока. Плотность измеряемой среды от 0,5 до 1,2 г/см³.

Детали первичного преобразователя, соприкасающиеся с кон­тролируемой средой, изготавливают из материалов, устойчивых к воздействию среды не хуже, чем сталь 12Х18Н10Т и ком­паунд ЭЗК-6. .

Питание уровнемеров переменным током напряжением 220 В частотой 50 Гц. Потребляемая мощность РУМБ-БК и РУМБ-БК-М не более 100 В-А, РУМБ-БК-А — не более 150 В-А.

Уровнемеры предназначены для работы при температуре ок­ружающего воздуха: первичные преобразователи от —50 до +50°С, промежуточные и передающие преобразователи от —10 до +50 °С и относительной влажности не более 95 % .

Габаритные размеры: первичного преобразователя 236X240х Х(746 + Н_изм) мм, где Н_изм — высота измеряемого уровня; промежуточного преобразователя РУМБ-БК-М 265x138x292 мм, остальных уровнемеров 265x138x375 мм;

передающего преобра­зователя РУМБ-БК-М — 265X138X415 мм, остальных уровне­меров 265x138x375 мм.

Масса первичного преобразователя РУМБ-БК-М и РУМБ-БК-А не более 16 кг, РУМБ-БК не более 11 кг; масса про­межуточного преобразователя не более 6,5 кг, передающего не более 10 кг.

3.1.4 Емкостные уровнемеры

Электронный емкостный индикатор уровня ИУ-2 предназначен для непрерывного дистанционного измерения уровня различных сред. При­бор применяется для измерения уровня жидких и сыпучих сред с раз­личными диэлектрическими свойствами (кроме сред вязких, кристалли­зующихся и выпадающих в осадках на электрод датчика), например: ‘жидкости — вода, кислотные и щелочные растворы, минеральные и ра­стительные масла; гранулированные сыпучие—зерно, сахар, соль, из­вестняк, песок, гравий и др.; порошкообразные сыпучие — мел, мука, пресспорошки и др. Индикатор уровня может быть использован как из­меритель раздела сред двух жидкостей с различными диэлектрическими постоянными.

В основу работы прибора положено измерение уровня по значению емкости датчика. Электронная схема прибора состоит из моста переменного тока, вспомогательные плечи которого индуктивно связаны с питающим его генератором высокой частоты. В одно из ос­новных плеч моста включен емкостный датчик, другое плечо служит для регулировки равновесия моста, т. е. для установки нуля. В измерительную диагональ моста включена постоянная нагрузка в виде высо­кочастного дросселя, с части которого снимается напряжение для показывающего и контрольного приборов. В схеме предусмотрена автома­тическая стабилизация высокочастотного напряжения, питающего мост.

Все детали генератора собраны на общем шасси, установленном в корпусе на амортизаторах. Электронный блок имеет выход на потен­циометр ЭПД или ЭПВ со шкалой от 10 до 100 мв. В качестве контроль­ного указателя уровня применен миллиамперметр магнитоэлектрической системы типа ПМС (от 0 до 1 ма),

установленный на шасси электронного блока. Для дистанционного показания используется миллиамперметр типа М632 (от 0 до 1ма) с равномерной шкалой, разделенной на 50 рав­ных делений с цифрами от 0 до 100; промежуточные деления тариру­ются на месте потребителем. Емкостный датчик) имеет ли­той пылебрызгонепролицаемый силуминовый корпус со съемной крыш­кой. Головка датчика выполняется с резьбовым соединением для ввертывания в бункер или резервуар, в котором происходит замер уровня, и соединяется с электронным блоком ИУ-2 коаксиальным кабелем, за­ключенным в металлорукав. Емкостный датчик выбирается по табл. 1У.5 в зависимости от измеряемой среды и пределов измерения.

3.1.5 Выбор датчика уровня

После рассмотрения схем устройств можно отобрать наиболее подходящий датчик уровня. Выбор датчика уровня для данной схемы должен происходить исходя из начальных условий, особенности их работы, а также требований, предъявляемых к устройству.

Можно сразу отбросить датчики, которые предназначены для измерения уровня жидкости в открытых сосудах, а также для измерения уровня сыпучих тел. Также следует сразу же отобрать датчики, предназначенные для работы с высокой температурой. Таким образом, электрические датчики в силу своих характеристик являются непригодными для использования в схеме ректификации.

В нашей схеме можно использовать датчик уровня типа УДУ-2 или УДУ-3. Данные датчики уровня предназначены для контроля уровня жидкостей, неагрессивных по отношению к нержавеющей стали. Электрическая схема уровнемера УДУ-3 приведена на рисунке 2.3

3.2 Расчет пневматической части датчика уровня

Расчет производится с целью определения размера поплавка, при котором отталкивающее усилие было бы таким, чтобы преодолевалось сопротивление трения в шестеренчатой передаче и сопротивление трения и сопротивление вращению вала в уплотнительной муфте при малых изменениях высоты уровня жидкости в баке.

Для определения геометрических размеров деталей уровнемера, задаваясь отдельными значениями, пользуются уравнениями:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

где γ₂ и γ₁ — углы поворота валов мерного и поплавкового барабанов, град;

d₂ и d₁ — диаметры мерного и поплавкового барабанов, м; (Диаметры могут быть различны. (0,1-0,5 м))

Н — максимальный измеряемый уровень в м (для данного уровнемера он составляет от 1 до 2 м);

L — максимальная длина шкалы уровнемера, м (в нашем случае 0,1 –0,5 м);

l — длина участка шкалы, характеризующая измеряемую величину, м;

h — измеряемая высота уровня жидкости относительно дна, м;

z_н и z_в — число зубьев соответственно нижней и верхней шестерен.

Если известна одна из величин: H или L, то по формуле (3.1) можно найти ту, которая неизвестна. Для этого необходимо знать такие константы, как число зубьев шестерен и диаметры мерного и поплавкового барабанов.

Пример:

L = 0.3 м

d₁ = 0.4 м; d₂ = 0.2 м

z_н = 150; z_в = 300

Зная эти начальные условия можно найти максимальный измеряемый уровень:

или:

H = 1,5 м

d₁ = 0.2 м; d₂ = 0.1 м

z_н = 100; z_в = 200, тогда

3.3 Модернизация устройства

Для модернизации необходимо на вход датчика уровня поставить одно из вспомогательных устройств пневмоавтоматики, так называемое реле времени. Реле времени предназначено для создания выдержки времени при включении или выключении устройств гидро- и пневмоавтоматики.

Рисунок 3.5 – Реле времени

Время выдержки определяется временем наполнения (или опорожнения) жидкостью цилиндра 2, поршень 1 которого воздействует на соответствующее устройство. Время наполнения регулируется ограничителем хода 5 или дросселем 3, изменяющим скорость протекания жидкости. Цилиндр опорожняется под действием пружины

Список литературы

1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. – Изд. 3-е, перераб. и доп. Под ред. Кошарского Б.Д. – Л.: Машиностроение, 1976.

2. Борисов Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. – М.: Химия, 1991.

3. Гельперин Н.И. Основные процессы и автоматы химической технологии. – М.: Химия, 1981.

4. Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля и регулирования. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высшая школа, 1983. – 312с.

5. Кошарский Б.Д. Справочник по приборам теплового контроля и авторегулирования для электростанций и промышленных котельных. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1964.

6. Советский энциклопедический словарь. Гл. ред. А.М. Прохоров. – 3-е изд. – М.: Сов. Энциклопедия, 1984.

7. Чертов А.Г. Физические величины: Справочное пособие. – М.: Высшая школа, 1990. – 335с.

studfiles.net