Поплавковые средства измерений уровня

Среди существующих разновидностей уровнемеров поплавковые являются наиболее простыми. Получили распространение поплав­ковые уровнемеры узкого и широкого диапазонов. Поплавковые уровнемеры узкого диапазона рисунок 1.18 обычно представляют собой устройства, содержащие шарообразный поплавок диаметром 80 - 100 мм, выполненный из нержавеющей стали.

Рисунок 1.18 - Схемы поплавковых уровнемеров

Поплавок плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальное сальниковое уплотнение соединяется либо со стрелкой измерительного прибора, либо с преобразователем 1 угловых перемещений в унифицирован­ный электрический или пневматический сигналы

Уровнемеры уз­кого диапазона выпускаются двух типов: фланцевые рисунок 1.18(а) и камерные рисунок 1.18(б), отличающиеся способом их установки на технологических аппаратах. Минимальный диапазон измерений этих уровнемеров 10 ÷ 0 ÷ 10 мм, максимальный 200 ÷ 0 ÷ 200 мм. Класс точности 1, 5.

Поплавковые уровнемеры широкого диапазона рисунок 1.18(в) представляют собой поплавок 1, связанный с противовесом 4 гибким тросом 2. В нижней части противовеса укреплена стрелка, указывающая по шкале 3 значения уровня жидкости в резервуаре. При расчетах поплавковых уровнемеров подбирают та­кие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок—противовес» описывается уравнением

,

где G_r, Gп – силы тяжести противовеса и поплавка;

S – площадь поплавка;

h₁ – глубина погружения поплавка;

ρ _ж – плотность жидкости.

Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения по­плавка и на него действует дополнительная выталкивающая сила. В результате равенство нарушается, и противовес опускается вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет рав­ной h₁. При понижении уровня действующая на поплавок выталки­вающая сила уменьшается, и поплавок начинает опускаться вниз до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной h₁. Для передачи информации о значении уровня жидкости в резервуа­ре применяют сельсинные системы передачи. Обычно ось сельсина датчика кинематически связана с барабаном, вращение которого осуществляется в процессе перемещения троса, а ось сельсина - при­емника со счетным механизмом. Уровнемер рисунок 1.18(г) представляет собой поплавок 1, подвешенный на пер­форированной стальной (мерной) ленте 2. Для исключения гори­зонтальных перемещений поплавка предусмотрены направляющие струны 3. Отличительной особенностью уровнемера этого типа яв­ляется то, что в нем осуществляется натяжение мерной ленты пру­жинным двигателем. Двигатель состоит из барабанов 5 и 6. Когда поплавок находится в крайнем верхнем положении, мерная лента 2 сматывается на барабан - накопитель 4. При понижении уровня жидкости сила тяжести поплавка преодолевает силы трения в под­вижной системе и усилие, создаваемое пружинным двигателем. В результате поплавок перемещается вниз. Перемещение поплавка вниз сопровождается вращением барабана - накопителя 4 и сматыванием ленты 6 пружинного двигателя с барабана 5 на барабан 7. При перемещении поплавка вверх натяжение мерной ленты уменьшается, и лента пружинного двигателя перематывается на барабан - накопитель 4. В процессе перемещения мерная лента вступает в за­цепление со штырями мерного шкива 9, на оси которого укреплен счетный механизм 8, представляющий собой десятичный счетчик с наименьшей ценой деления 1 мм. Для передачи информации на расстояние к валу отсчетного устройства может быть подключен преобразователь угла поворота в электрический или пневматиче­ский унифицированные сигналы.

Для примера, рассмотрим уровнемер поплавковый многофункциональный УПМ-2 предназ­начен для измерения уровня воды и положения затвора в откры­тых водоемах, водовыпусках, водохранилищах. Допус­кается использование уровнемера в качестве перепадомера, ра­ботающего в режиме индикатора. Уровнемер имеет устройство местного отсчета, сигнализацию аварийного значения уровня и выход на телеметрическую систему контроля в виде частотного сигнала, а также на приборы, работающие от стандартных вход­ных сигналов постоянного тока и напряжения, пропорциональных измеряемому уровню.

Принцип работы поплавкового уровнемера основан на способе прямого слежения за уровнем системы поплавок — проти­вовес.

Уровнемер поставляется 44 модификаций для обеспечения из­мерения различных диапазонов уровней и выполнения функций датчиков положения затвора и перепадомера (в конструкции дат­чика положения затвора отсутствует поплавок). Перепадомер снаб­жен двумя поплавками и двумя противовесами. Многофункцио­нальность уровнемера обеспечивается за счет комплекта монтаж­ных частей.

Диапазон измерения уровня воды или положения затвора: 0—1; О—1, 6; 0—2, 5; 0—4; 0—6 м; индикации перепада уровней воды: 0—0, 4; 0—0, 6 м. Пределы допустимой основной погрешности плюс минус 1 процент. Предельные значения выходных сигналов: частотного — 1—2; 2—4 кГц; токового — 0—5; 0—20; 4—20 мА; напряжения — 0—1; 0—10 В. Питание прибора постоянным током напряжением 24 В; по­требляемая мощность 0, 2 Вт.

Уровнемер предназначен для работы при температуре окру­жающего воздуха от 5 до 50 °С и относительной влажности до 95 процентов. Температура воды от 5 до 25 °С.

Габаритные размеры уровнемера 285x266x197 мм, диаметр поплавка 250 мм. При использовании прибора в качестве инди­катора перепада уровня — 775x325x197 мм; два поплавка диа­метром 260 мм.