Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Буйковые средства измерений уровня




Средства измерений уровня этого вида входят в номенклатуру приборов ГСП.

В основу работы буйковых уровнемеров положено физическое явление, описываемое законом Архимеда. Чувствительным элементом в этих уровнемерах является цилиндрических буек, изготовленный из материала с плотностью, большей плотности жидкости. Буек находится в вертикальном положении и частично погружен в жидкость. При изменении уровня жидкости в аппарате масса буйка в жидкости изменяется пропорционально изменению уровня. Преобразование веса буйка в сигнал измерительной информации осуществляется с помощью унифицированных преобразователей «сила— давление» и «сила — ток». В соответствии с видом используемого преобразователя силы различают пневматические и электрические буйковые уровнемеры.

Схема буйкового пневматического уровнемера приведена на рис. 12.3, а. Уровнемер работает следующим образом. Когда уровень жидкости в аппарате равен начальномуh0(в частном случаеh0может быть равен 0), измерительный рычаг2 находится в рaвновесии, так как моментМ1создаваемый весом буйкаG, уравновешивается моментомМ2, создаваемым противовесомN.

Рис. 12.3. Схемы буйковых пневматических уровнемеров

Когда уровень жидкости становится больше h0, часть буйка погружается в жидкость. Поэтому вес буйка уменьшается, а следовательно, уменьшается и моментМ1создаваемый буйком на рычаге2. Так какМ2становится большеМ1рычаг2 поворачивается вокруг точки О по часовой стрелке и прикрывает заслонкой 7 сопла8. Поэтому давление в линии сопла увеличивается. Это давление поступает в пневматический усилитель10, выходной сигнал которого является выходным сигналом уровнемера. Этот же сигнал одновременно посылается в сильфон отрицательной обратной связи5. При действии давленияРвьгхвозникает силаR, моментМ3которой совпадает по направлению с моментомМ1т. е. действие силыR направлено на восстановление равновесия рычага2. Движение измерительной системы преобразователя происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на рычаг2, не станет равной 0, т. е.

. (12.2)

Представляя моменты М1, М2, М3в виде произведений соответствующих сил и плеч, получим

, (12.3)

где - вес буйка при погружении его в жидкость на глубинуh; l1, l2, l3плечи действующих сил относительно точкиО;R — сила, развиваемая сильфоном5;N—вес противовеса.

Силы G иR определяем из следующих выражений:

; (12.4)

, (12.5)

где d иHб—диаметр и длина буйка (последняя определяет диапазон измерений уровнемера); ρ —плотность материала буйка; ρж— плотность жидкости;h — глубина погружения буйка в жидкость, т. е. текущее значение измеряемого уровня;fэф— эффективная площадь сильфона5.



Подставляя выражения для сил G иR в равенство (12.3), получим

. (12.6)

В этом равенстве вес буйка в воздухе.

Если выбрать произведение Nl2 равным ,чего можнодостигнуть, изменяя, например, плечо , то

, (12.7)

откуда

, (12.8)

где — коэффициент передачи уровнемера.

Выходной сигнал Рвых уровнемера линейно связан со значениемизмеряемого уровня h. Выражение представляет собойизменение веса ΔG буйка, поэтому равенство (8.8) можно преобразовать к виду

, (12.9)

где —постоянный коэффициент.

Зависимость (8.9) позволяет градуировать буйковые уровнемеры весовым методом. Выходной сигнал пневматических буйковых уровнемеров изменяется в диапазоне 0,02—0,1 МПа при изменении уровня от нуля до максимального значения. Начальное значение выходного сигнала (0,02 МПа) задается пружиной 6 (см. рис. 12.3,а). Для предотвращения автоколебаний измерительной системы уровнемера служит демпфер4. Герметизация технологического аппарата при установке в нем чувствительного элемента достигается уплотнительной мембраной3. При необходимости буек может быть установлен в выносной камере, располагаемой вне технологнческого аппарата. Минимальный верхний предел измерений пневматичe-скйх уровнемеров — 0,02 м, максимальный — 16 м.

Кроме рассмотренной модификации пневматических уровнемеров выпускаются уровнемеры, оснащенные унифицированным преобразователем «сила — давление». Схема соединения буйка с унифицированным преобразователем приведена на рис. 12.3, б. Здесь1 — груз, уравновешивающий вес буйка;2 — Т-образный рычаг унифицированного преобразователя3.



Для преобразования уровня в унифицированный токовый сигнал разработаны буйковые электрические уровнемеры, оснащенные унифицированным преобразователем «сила — ток» Подключение буйка к унифицированному преобразователю осуществляется по схеме, аналогичной схеме, приведенной на рис. 12.3, б. Верхние пределы измерений уровнемера с унифицированным электрическим сигналом ограничены значениями 0,02— 16 м.

Буйковые средства измерений уровня применяются при температуре рабочей среды от —40 до +400°С и давлении рабочей среды до 16 МП а. Классы точности буйковых уровнемеров 1,0 и 1,5.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.005 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал