|
|
ОглавлениеГлава 2. Методы и приборы для измерения давления Глава 3. Методы и приборы для измерения температуры Глава 4. Методы и приборы для измерения расхода Глава 5. Методы и приборы для измерения уровня Глава 6. Методы и приборы измерения геометрических размеров Глава 7. Методы и приборы для измерения вибрации Глава 8. Измерение параметров электромагнитной совместимости Глава 9. Методы и приборы измерения свойств вещества Глава 10. Методы и приборы измерения состава вещества Глава 11. Сопряжение датчиков с системами управления Часть 2. Технологические основы испытаний. Глава 12. Организация испытаний Глава 13. Испытания на воздействия факторов внешней среды Глава 14. Испытания изделий на воздействие внешних механических и гидрогазовых факторов Глава 16. Испытания трубопроводной арматуры Глава 18. Испытания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 5. Методы и приборы для измерения уровня5.1. Классификация уровнемеровПод уровнем понимают расстояние от поверхности раздела двух сред до любой произвольно выбранной отметки выше или ниже этой поверхности. По принципу действия различают уровнемеры: –визуальные; –поплавковые; –буйковые; –гидростатические; –акустические; –емкостные; –радарные; –радиоизотопные; –лазерные. 5.2. Визуальный уровнемерПервый простейший уровнемер был создан для определения уровня воды в озерах, реках и других водоемах и получил название футшток (от нем. Futstock). Его создание было вызвано развитием флота и навигации и необходимостью изучения изменения уровня в конкретном месте водоема, определения среднего уровня моря и установления начального уровня для исчисления высот и глубин. Футшток — уровнемер в виде рейки (бруса) с делениями, установленный на водомерном посту для наблюдения и точного определения уровня воды в море, реке или озере. Первый футшток появился в Петербурге в 1703 г., а в 1707 г. появилась футшточная служба на острове Котлин. Футштоки часто используют в качестве геодезического опорного пункта. Кронштадтский футшток выбран глобальным геодезическим опорным пунктом и закрепляет нулевую отметку высоты в Балтийской системе высот. Позднее появился метршток, представляющий из себя шест с отчетливо накрашенными делениями в метрах (футах), который служит для измерения небольших 3–3,5 м глубин. Метршток до сих пор применяется на предприятиях топливной промышленности для измерения уровня топлива в резервуарах. Простейшие визуальные указатели уровня были изобретены с появлением паровых котлов. Шотландский изобретатель Дж. Уатт (1736–1819) — в 1764 г. запатентовал первые существенные усовершенствования двигателя, которые сделали его значительно более эффективным по расходу топлива; он и сконструировал первое водомерное стекло — визуальный указатель уровня жидкости. Рис. 5.1. Водомерное стекло Водомерное стекло предназначено для непосредственного наблюдения за уровнем жидкости в закрытом сосуде. Цилиндрические водомерные стекла ставят только при невысоких давлениях. Для средних и высоких давлений пара применяются стекла системы Клингера (рис. 5.1), состоящие из металлической коробки 2 и плоского толстого стекла 1 с вышлифованными в нем призматическими канавками. Вследствие полного внутреннего отражения места соприкосновения стекла с паром кажутся зеркальными, в точках соприкосновения с водой благодаря ее большему коэффициенту преломления мы видим, что граница, отделяющая воду и пар, резко выделяется. В методе измерения уровня используется принцип сообщающихся сосудов. Указательное стекло 1 соединяют с сосудом нижним концом (для открытых сосудов) или обоими концами (для сосудов с избыточным давлением или разрежением). Наблюдая за положением уровня жидкости в стеклянной трубке, можно судить об изменении уровня в сосуде. Стекла комплектуют вентилями или кранами 3 для отключения их от сосуда и продувки системы. Не рекомендуется использовать указательные стекла длиной более 0,5 м, поэтому при контроле уровня, изменяющегося больше чем на 0,5 м, устанавливают несколько стекол таким образом, чтобы верх предыдущего стекла перекрывал низ последующего. Водомерные стекла используются на предприятиях, где применяются паровые агрегаты (например, котельные, компрессорные, теплостанции). 5.3. Поплавковый уровнемерЧувствительным элементом поплавкового уровнемера (рис. 5.2) является поплавок, находящийся на поверхности жидкости. Поплавок 1 связан с помощью гибкого троса 2, перекинутого через ролики 3, с грузом 4. Уровень жидкости определяется положением груза относительно шкалы 5. Пределы измерений устанавливают в соответствии с принятыми значениями верхнего (ВУ) и нижнего (НУ) уровней. Рис. 5.2. Поплавковый уровнемер [31] 5.4. Буйковый уровнемерПринцип действия буйкового уровнемера (рис. 5.3) основан на определении уровня по выталкивающей силе, действующей на погруженный в рабочую жидкость буек. На буек действует сила веса и выталкивающая сила (в соответствии с законом Архимеда), пропорциональная уровню погружения буйка и, соответственно, уровню жидкости. Действие этих сил воспринимает чувствительный элемент. Запишем значение силы веса буйка F2 = mg, и выталкивающей силы Fs = pghs, тогда сила, действующая в точке подвеса буйка: F = Fs – F2 = pghs – mg (5.1) При изменении уровня жидкости сила, равная разности силы веса, выталкивающей силы и силы сжатия пружины 5, ведет к незначительному вертикальному перемещению буйка 6, связанного с подвижным сердечником 3 — дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) 2. Изменение положения сердечника 3 вызывает изменение напряжения на выходе ДТП. Электронная схема 1 преобразует изменение напряжения в выходной сигнал устройства. Буйковые уровнемеры предназначены для измерения уровня в диапазоне до 10 м при температурах –50...+120 °С (в диапазоне +60...+120 °С при наличии теплоотводящего патрубка, при температурах +120...+400 °С приборы работают как индикаторы уровня и давлении до 20 МПа, обеспечивая точность 0,25–1,5%. Плотность контролируемой жидкости 0,4–2 г/см3. Рис. 5.3. Буйковый уровнемер [31]: 1 — электронная схема; 2 — дифференциально-трансформаторный преобразователь (ДТП); 3 — подвижный сердечник ДТП; 4 — изолирующая трубка; 5 — пружина; 6 — буек Буйковые уровнемеры часто применяют для измерения уровня раздела фаз двух жидкостей. Возможно также их использование для определения плотности рабочей среды при неизменном уровне. 5.5. Гидростатический уровнемерИзмерение уровня гидростатическими уровнемерами основано на уравновешивании давления столба жидкости в резервуаре давлением столба жидкости, которая заполняет измерительный прибор, или реакцией пружинного механизма прибора. Измерение гидростатического давления осуществляется: –измерением датчиком избыточного давления (манометром), установленным на высоте, соответствующей нижнему предельному значению уровня; Внимание! Авторские права на книгу "Испытания нефтегазового оборудования и их метрологическое обеспечение. Учебное пособие" (Под ред. Владимирова А.И., Кершенбаума В.Я.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
