ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерение уровней жидкостей и сыпучих материалов из "Измерения при теплотехнических исследованиях " Измерение положения уровня жидкостей — специальный и подчас весьма сложный случай измерения больших перемещений. Необходимость в измерении уровней возникает при заправке и хранении в емкостях жидких рабочих тел теплотехнических систем. В этих условиях изменение уровня обычно происходит медленно, жидкость не испытывает значительных возмущений, поверхность жидкости спокойна и горизонтальна изменения температуры, влияющие на объемное расширение жидкости в сосуде, также происходит медленно. [c.230] Применение газовых вытеснительных схем опорожнения (когда жидкость движется к сливному отверстию под давлением газа, непрерывно поступающего в сосуд) является причиной еще больших возмущений поверхности. Какие бы ни применялись конструкции вводных газовых устройств, скорость распространения газа по свободному объему сосуда переменна и в некоторой части объема превышает скорость движения уровня жидкости. Взаимодействие газовых струй и жидкости вызывает перемешивание, может способствовать образованию воронки и развитию волн на поверхности жидкости. При использовании сжиженных газов у стенок сосудов и по поверхности возможно вскипание, что еще больше искажает уровень. [c.231] В исследовательской практике часты случаи проведения испытаний на подвижных, вибрирующих и резко маневрирующих объектах. При этом возникают не только дополнительные колебания поверхности жидкости и перемешивание с газом, но возможен и отлив жидкости от сливных отверстий, общий поворот и существенные искажения формы поверхности жидкости. В таких условиях само понятие об уровне жидкости делается неопределенным и подменяется понятием о наименьшем (или наибольшем) мгновенном значении уровня. [c.231] Для выравнивания поверхности жидкости в различных условиях применяются разные по конструкции успокоители (плавающие гасители колебаний, перегородки, воронкогасители, заборные и вводные патрубки и т. п.), однако все они не обеспечивают идеальной поверхности уровня. Следует отметить, что в условиях лабораторных исследований в двух случаях можно обеспечить наименее возмущенное состояние поверхности жидкости при использовании поршневых систем опорожнения емкости и при движении уровня внутри трубки относительно небольшого диаметра (10— 50 мм). В первом случае задача измерения параметров движения уровня сводится к определению относительного положения двух твердых тел — поршня и сосуда (цилиндра) во втором при точных измерениях приходится считаться с поверхностным натяжением и скатыванием капель, прилипших к стенкам.. [c.231] Несколько подобных реле, фиксирующих ряд последовательных положений уровня. Измерение времени между сигналами двух реле позволяет, при известном расстоянии между ними, получать значения средней скорости изменения уровня на данном участке. Релейные схемы нечувствительны к изменению электрических (или диэлектрических) свойств жидкости, так как уровень сигнала реле не искажает измеряемый параметр — время следования импульсов. [c.234] Несколько более сложны уровнемеры, использующие изменение скорости распространения или затухания ультразвуковых колебаний, поглощения жестких излучений или изменение оптической плотности. Основным достоинством таких систем является полное отсутствие контакта с жидкостью, однако температура и давление в жидкости, а также наличие газовых включений существенно сказывается на перечисленных явлениях, что приводит к большим погрешностям или к значительному усложнению схемы уровнемера ради компенсации этих погрешностей. [c.234] Отличительной особенностью эндовибраторных уровнемеров является то, что стоячая волна заполняет весь объем сосуда, как залитую жидкость, так и свободную его часть, поэтому форма поверхности уровня (волны, колебания) или наличие кипения практически не влияют на точность измерения. Схемы эндовибраторных уровнемеров работают или в автоколебательном режиме, или в режиме вынужденных колебаний с экстремальной настройкой на резонанс. [c.235] Стабильность работы схемы в основном определяется качеством изготовления гетеродина и частотного демодулятора. Опытное исследование такой схемы [102] выявило ее высокую чувствительность и хорошую повторяемость погрешность не превышала приблизительно 0,2% от максимального значения измеряемой величины. Такая схема обеспечивает автоматическое слежение за медленными изменениями уровня, но при запуске необходимо подстраивать индикатор с помощью специального устройства таким образом, чтобы сигнал датчика оказался в пределах частоты пропускания усилителя промежуточной частоты. Экстремальные эндовибраторные уровнемеры уступают гетеродинным в чувствительности и стабильности, но оказываются более простыми в настройке [33]. [c.236] Измерение уровня сыпучих и кусковых материалов связано с еще большими трудностями, чем измерение уровня жидкостей. Сыпучие материалы при заполнении и опорожнении емкостей не образуют горизонтальной поверхности уровня угол естественного откоса может доходить до 30—50° к горизонтали. При опорожнении емкостей материал легко налипает на стенках и после некоторого накопления обрушивается чувствительные элементы уровнемеров должны выдерживать удары материалом без разрушения и без нарушения режимов измерений. Указанные трудности ограничивают круг возможных принципов измерения уровня почти исключительно механическими методами [41 ]. Примером подобных устройств могут служить схемы, изображенные на рис. 70 более подробные сведения имеются в [3]. [c.236] Действие мембранного реле ясно из рисунка. [c.237] Вернуться к основной статье