Pentru a măsura nivelul lichidelor, se folosesc instrumente de măsurare speciale - manometre. Varietatea tipurilor de manometre, a căror funcționare se bazează pe diferite metode fizice, se explică prin varietatea proprietăților lichidelor măsurate.
Cele mai frecvente tipuri de manometre sunt:
1. Manometre cu afișaj vizual;
2. Măsurători la nivel de vânt și plutitor;
3. Manometre hidrostatice;
4. manometre piezometrice;
5. manometre diferențiale;
6. Manometre pentru nivel radioactiv;
7. Măsurători de nivel acustic și ultrasonic;
8. Indicatoare de nivel capacitiv.
Un contor de nivel cu o citire vizuală este un indicator de nivel bazat pe o măsurare vizuală a înălțimii nivelului lichidului. Nivelul lichidului se măsoară într-un tub de sticlă care comunică cu nava controlată în partea de jos, și, uneori, la partea de sus, sau prin utilizarea unui insert transparent, plasat în peretele vasului controlat, de exemplu, tambur cazan
Dispozitive de măsurare a treptelor de nivel, ale căror principiu se bazează pe măsurarea deplasării geamandurii sau a forței de presiune hidrostatică care acționează asupra geamandurii (puterea lui Archimedes).
Baliza, spre deosebire de flotor, nu plutește pe suprafața lichidului, ci este scufundată într-un lichid și se deplasează în funcție de nivelul său.
Deplasatori cel mai frecvent folosit pentru a măsura nivelul, un interval omogen, inclusiv agresiv, lichide fiind la presiuni ridicate (până la 32 MPa) largă de temperaturi (-200-600 ° C) și proprietăți neadezive (adeziune) la geamanduri.
Principala caracteristică a indicatorilor de baliză este capacitatea de a măsura interfața dintre două lichide.
Un dezavantaj deplasatori sunt dependența preciziei densității și temperatura mediului, utilizarea limitată pentru mari (peste 16 metri) de măsurare a nivelului variază de lichide și de lichide a căror adeziune la geamandura.
Indicatorul de nivel piezometric este un indicator al nivelului a cărui principiu de funcționare se bazează pe transformarea presiunii hidrostatice a unui lichid în presiunea aerului furnizat dintr-o sursă străină și prin barbotarea printr-un strat de lichid.
În acest senzor, elementul de detectare nu este în contact direct cu mediul care trebuie măsurat, dar percepe presiunea hidrostatică prin aer, care este avantajul acestuia.
Pentru măsurătorile de nivel piezometric, eroarea de măsurare este, de asemenea, caracteristică datorită unei modificări a densității mediului care trebuie măsurat.
Ecartamentul hidrostatic este un indicator al nivelului a cărui principiu de funcționare se bazează pe măsurarea presiunii hidrostatice a fluidului, în funcție de înălțimea acestuia, de un manometru sau de un hidrometru.
Calibrele de nivel de acest tip sunt utilizate, de obicei, pentru măsurarea lichidelor neagresive, necontaminate sub presiune atmosferică.
Pentru a măsura nivelurile de medii agresive, utilizați dispozitive speciale de separare.
Dezavantajul măsurătorilor nivelului hidrostatic este eroarea de măsurare când densitatea lichidului se modifică.
Indicatorul de nivel al flotorului este un indicator al nivelului a cărui principiu de funcționare se bazează pe măsurarea deplasării unui flotor plutitor pe suprafața unui lichid (flotorul în timp ce urmărește nivelul lichidului).
Indicatoarele de plutire nu sunt potrivite pentru lichide vâscoase (motorină, mazură, gudron) din cauza lipirii flotorului, învelind-o cu un mediu vâscos.
La măsurarea nivelului lichidelor criogenice, datorită fierbei stratului superior, plutitorul vibrează, ceea ce duce la distorsiuni în rezultatele măsurătorilor.
Cel mai adesea, manometrele nivelului plutitor sunt utilizate pentru a măsura nivelurile în tancurile mari deschise, precum și în tancurile închise cu presiune scăzută.
Utilizarea unui cuplaj magnetic pentru a transfera deplasarea plutitorului permite etanșarea ieșirii transmisiei în unitatea de măsură, simplificând proiectarea, sporind fiabilitatea, măsurând nivelul în tancurile de presiune.
Analizatorul nivelului diferențial este un indicator de nivel hidrostatic în care presiunea hidrostatică este măsurată cu ajutorul unui manometru diferențial. Este adesea folosit pentru a măsura nivelul în rezervoare sub presiune excesivă.
Dispozitiv de măsurare a nivelului acustic - un indicator de nivel bazat pe dependența intensității absorbției sau a timpului de propagare a oscilațiilor acustice la înălțimea unui nivel de lichid sau de material în vrac
Ecartament ultrasonic - un contor acustic care funcționează pe vibrații de sunet de înaltă frecvență
Un ecartament capacitiv este un indicator al nivelului a cărui principiu de funcționare se bazează pe diferența de permitivitate dielectrică a lichidului și a aerului.
În acest sens, deoarece electrozii gabaritului sunt imersați în lichid, capacitatea dintre ele se schimbă proporțional cu nivelul lichidului din rezervor.
Să analizăm mai detaliat anumite tipuri de manometre.
Balansier de nivel
Reglarea nivelometrelor la limitele de măsurare specificate se efectuează prin intermediul încărcăturilor prin simularea unei forțe de flotabilitate hidrostatică care corespunde limitei superioare a măsurătorilor.
Valoarea presiunii de proiectare, care corespunde limitei superioare a măsurătorii,
Calcularea masei de marfă pentru balansoare:
pentru separarea fazelor
unde d este diametrul balizei dispozitivului de încercare, cm; Hmax - limita superioară de măsurare a nivelului lichidului, cm; ρj - densitatea lichidului măsurat, g / cm3; ρ н.ж, ρ в.ж - densitățile lichidului inferior și superior sunt măsurate în cazul separării fazelor, g / cm3.
Măsurători de nivel piezometric.
În sistemele piezometrice, măsurarea nivelului pentru suflarea unui debit de aer dozat printr-un tub este plasat într-un lichid. Principiul acestui regulator se bazează pe menținerea automată a unei căderi constante de presiune pe accelerație, ceea ce duce la un flux constant de aer prin această clapetă de accelerație.
O schemă piezometrică de bază pentru măsurarea nivelului într-un rezervor deschis este prezentată în figurile 2a, b, c, d.
Figura 2, d prezintă o schemă fundamentală piezometrică pentru măsurarea nivelului unui lichid dintr-un rezervor sub presiune. Pentru a exclude influența presiunii din rezervor asupra citirilor unui dispozitiv care măsoară nivelul lichidului, se folosește o metodă de măsurare diferențială cu două regulatoare de debit. De la un controler de debit, aerul este introdus în tubul piezometric, de la cealaltă la partea superioară a rezervorului deasupra lichidului. Diferența de presiune în tuburi, proporțională cu nivelul lichidului, se măsoară printr-un difometru.
În sistemele de măsurare, capătul inferior al piezotubei trebuie să fie la nivelul controlului inferior al lichidului, dar nu la mai puțin de 80 mm de fundul rezervorului.
Debitul de aer este setat la minimum, astfel încât scăderea de presiune pe piezotub este cât mai mică posibil, deoarece aceasta determină eroarea de măsurare prin metoda piezometrică.
Debitul minim de aer este asigurat printr-o ieșire constantă, fără întârziere, de aer din tubul piezometric atunci când nivelul se schimbă. De obicei, se presupune că debitul de aer este de 0,1 - 0,2 m3 / h.
Dacă neglijăm scăderea presiunii pe tubul piezometric, atunci nivelul din rezervor
unde P este presiunea asupra manometrului M sau căderea de presiune pe difometru; ρ este densitatea lichidului; g - accelerarea gravitației.
În cazul în care se măsoară nivelul în rezervor sub presiune excesivă, presiunea de alimentare a regulatorului de debit de aer care alimentează aerul cu tubul piezo trebuie să fie:
unde Rizb - presiunea în exces, kPa; Nmaxρg este presiunea hidrostatică maximă a coloanei lichide, kPa.
Figura 2. Țevi de măsurare a nivelului piezometric.
Figura 2, e prezintă un exemplu de legare și montare a unui manometru piezometric cu alimentarea apei de clătire cu tubul de protecție. În acest caz, capătul inferior al piezotubei, care se află în zona de spălare și nu intră în contact cu lichidul care trebuie măsurat, este protejat de "zgâriere".
Senzori de nivel hidrostatic.
Diagramele de legare și funcționare a senzorilor de nivel hidrostatic sunt prezentate în figura 3, cu bandă dreaptă utilizată pentru a măsura nivelul lichidului într-un recipient sub presiune excesivă.
Figura 3. Captusirea indicatorilor de nivel hidrostatic.
În acest caz, tubul de impuls pentru cavitatea negativă merge senzorului, este dirijat din punctul de prelevare a presiunii cu o pantă spre partea superioară și partea inferioară a vasului de decantare și a stabilit separator cu membrană RM.
Figura 4. Măsurarea nivelului în cazan (100% - 4 mA / 0,2 kgf / cm2, 0% - 20 mA / 1 kgf / cm2)
Sa demonstrat foarte bine acest principiu de măsurare a nivelului într-o poziție foarte dificilă la măsurarea nivelului apei în cazan (figura 4). Legarea nu este clasică, ci la rândul ei pentru selecția pozitivă este furnizată cu selectarea corectă a punctului cazanului (capilar, astfel, ar trebui sa fie umplut cu apă), minus partea de dedesubt, și este dată de inversul scalei dispozitivului (pe instrument sau echipament secundar).