Гидростатические уровнемеры
Основным принципом действия данных уровнемеров является измерение гидростатического давления, оказываемого жидкостью.
Величина гидростатического давления Рг зависит от высоты столба жидкости h над измерительным прибором и от плотности этой жидкости ρ.
Измерение гидростатического давления может осуществляться различными способами, например:
– манометром или датчиком давления, которые подключаются к резервуару на высоте, равной нижнему предельному значению уровня;
– дифференциальным манометром, который подключается к резервуару на высоте, равной нижнему предельному значению уровня, и к газовому пространству над жидкостью;
– измерением давления воздуха, прокачиваемого по трубке, опущенной в жидкость на фиксированное расстояние, и другими.
Рис. 1. Измерение уровня в резервуаре при помощи датчика избыточного давления
На рис. 1 приведена схема измерения уровня датчиком избыточного давления (манометром).
При измерении уровня гидростатическим способом погрешности измерения определяются классом точности измерительного прибора, изменениями плотности жидкости и колебаниями атмосферного давления.
Если резервуар находится под избыточным давлением, то к гидростатическому давлению жидкости добавляется избыточное давление над ее поверхностью, которое данной измерительной схемой не учитывается. Поэтому такая схема измерения для таких случаев не подходит.
В связи с этим, более универсальными являются схемы измерения уровня с использованием дифференциальных датчиков давления (дифманометров). С помощью дифференциальных датчиков давления можно также измерять уровень жидкости в открытых резервуарах, контролировать границу раздела жидкостей.
Рис. 2. Измерение уровня в открытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления
Схема измерения уровня жидкости в открытом резервуаре, находящемся под атмосферным давлением, представлена на рис.
2.
Плюсовая камера дифманометра ДД через импульсную трубку соединена с резервуаром в его нижней точке, минусовая камера сообщается с атмосферой.
В такой схеме устраняется погрешность, связанная с колебаниями атмосферного давления, т.к. результирующий перепад давления на дифманометре равен:
ΔР = (Рг + Ратм) – Ратм = Рг.
Такая измерительная схема может использоваться тогда, когда дифманометр расположен на одном уровне с нижней плоскостью резервуара. Если это условие соблюсти невозможно и дифманометр располагается ниже на высоту h2, то используют уравнительные сосуды (УС).
Схемы измерения уровня с уравнительными сосудами для резервуаров под атмосферным давлением представлены на рис. 3.
Рис. 3. Измерение уровня в открытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления с ис¬пользованием уравнительного сосуда: а – с нижним расположением уравнительного сосуда; б – с верхним расположением уравнительного сосуда
Уравнительный сосуд используется для компенсации статического давления, создаваемого столбом жидкости h2 в импульсной трубке.
Для измерения уровня в резервуарах, находящихся под избыточным давлением Ризб, применяют измерительную схему, изображенную на рис.4.
Рис. 4. Измерение уровня в закрытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления с использованием уравнительного сосуда
Избыточное давление Ризб поступает в обе импульсные трубки дифманометра, поэтому измеряемый перепад давления ΔР можно представить в виде:
ΔР = ρgHmax – ρgh, где:
ρ – плотность жидкости,
При h = 0, ΔР = ΔРmax, а при h = Hmax , ΔР = 0.
То есть из уравнения следует, что шкала измерительного прибора уровнемера будет обращенной.
Более современным аналогом дифманометров являются датчики гидростатического давления. Как и у дифманометров, у них имеются две измерительные камеры. Одна из камер выполнена в виде открытой мембраны, а вторая – в виде штуцера. Такие датчики всегда можно установить непосредственно у дна резервуара, поэтому отсутствует необходимость в импульсных трубках, а значит, и в необходимости компенсации высоты импульсной трубки.
Наиболее распространенные измерительные схемы с использованием гидростатического датчика давления представлены на рис.5.
Рис. 5. Измерение уровня в резервуарах при помощи датчика гидростатического давления: а – для открытых резервуаров; б – для закрытых резервуаров без уравнительного сосуда; в – для закрытых резервуаров с уравнительным сосудом
Схема в) используется для процессов, в которых неизбежно образование обильного конденсате и его накопление в трубе, соединяющей датчик с объемом над жидкостью.
Применение гидростатических уровнемеров
Работа гидростатических уровнемеров (датчиков контроля уровня) основана на определении показаний гидростатического давления при изменении высоты столба жидкости. Варианты исполнений зависят от условий работы и необходимого способа монтажа.
Где используются гидростатические уровнемеры
Гидростатические датчики контроля уровня имеют простую конструкцию, отличаются невысокой стоимостью и надежностью работы.
Широкий модельный ряд позволяет использовать их в любых отраслях, связанных с жидкими средами и в которых необходимы следующие работы:
- Контроль уровня жидкости в любых открытых/закрытых резервуарах.
- Мониторинг запасов подземных вод.
- Вычисление гидрогеодинамической обстановки.
- Расчет расходов сточных вод в стандартных водосливах.
- Контроль уровня различных водоемов/бассейнов, озер, рек.
- Контроль в пищевой промышленности (молоко, вода и т.д.).
- Прогнозирование чрезвычайных ситуаций, вызываемых гидрологическими явлениями (расчет морского волнения и т.п.).
Преимущества гидростатических уровнемеров:
- Возможность обследование труднодоступных мест: труб, скважин и т.д.
- Большой диапазон измерения.
- При дополнительной комплектации датчиками возможна непрерывная регистрация нескольких параметров водной среды (температуры, плотности и т.д.).
- Отсутствие необходимости сложного технического обслуживания.
- Относительно высокая точность и средний ценовой сегмент.
Погрешность гидростатических уровнемеров в основном зависит от параметров измеряемой среды: ее плотности, атмосферного давления в емкости и т.д.
Принцип работы гидростатических уровнемеров
Метод основан на измерении гидростатического давления, оказываемого жидкостью. На основании закона о пропорциональности между высотой столба жидкости и гидростатическим давлением:
По способу монтажа разделяют фланцевые, врезные и погружные устройства.
- Врезные и фланцевые гидростатические уровнемеры:
- Манометром или датчиком давления, которые подключаются к резервуару на высоте, равной нижнему предельному значению уровня.
- Дифференциальным манометром, который подключается к резервуару на высоте, равной нижнему предельному значению уровня, и к газовому пространству над жидкостью.
- Погружные гидростатические уровнемеры:
- Устройства с измерительной ячейкой, погружаемой в жидкость.
Рис. 1. Измерение уровня в резервуаре при помощи датчика избыточного давления
На рис. 1 приведена схема измерения уровня датчиком избыточного давления (манометром). Для этих целей может применяться датчик любого типа с соответствующими пределами измерений. При измерении уровня гидростатическим способом погрешности измерения определяются классом точности измерительного прибора, изменениями плотности жидкости и колебаниями атмосферного давления.
Если резервуар находится под избыточным давлением, то к гидростатическому давлению жидкости добавляется избыточное давление над ее поверхностью, которое данной измерительной схемой не учитывается. Поэтому такая схема измерения для таких случаев не подходит. В связи с этим, более универсальными являются схемы измерения уровня с использованием дифференциальных датчиков давления (дифманометров).
С помощью дифференциальных датчиков давления можно также измерять уровень жидкости в открытых резервуарах, контролировать границу раздела жидкостей.
Рис. 2. Измерение уровня в открытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления
Схема измерения уровня жидкости в открытом резервуаре, находящемся под атмосферным давлением, представлена на рис. 2. Плюсовая камера дифманометра ДД через импульсную трубку соединена с резервуаром в его нижней точке, минусовая камера сообщается с атмосферой. В такой схеме устраняется погрешность, связанная с колебаниями атмосферного давления, т.к. результирующий перепад давления на дифманометре равен:
ΔР = (Рг + Ратм) – Ратм = Рг.
Такая измерительная схема может использоваться тогда, когда дифманометр расположен на одном уровне с нижней плоскостью резервуара. Если это условие соблюсти невозможно и дифманометр располагается ниже на высоту h2, то используют уравнительные сосуды (УС).
Схемы измерения уровня с уравнительными сосудами для резервуаров под атмосферным давлением представлены на рис.
3. Уравнительный сосуд используется для компенсации статического давления, создаваемого столбом жидкости h2 в импульсной трубке.
Рис. 3. Измерение уровня в открытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления с использованием уравнительного сосуда: а – с нижним расположением уравнительного сосуда; б – с верхним расположением уравнительного сосуда
Для измерения уровня в резервуарах, находящихся под избыточным давлением Ризб, применяют измерительную схему, изображенную на рис. 4. Избыточное давление Ризб поступает в обе импульсные трубки дифманометра, поэтому измеряемый перепад давления ΔР можно представить в виде:
ΔР = ΔgHmax – Δgh, где:
Δ – плотность жидкости,
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
При h = 0, ΔР = ΔРmax, а при h = Hmax , ΔР = 0.
То есть из уравнения следует, что шкала измерительного прибора уровнемера будет обращенной.
Рис. 4. Измерение уровня в закрытом резервуаре при помощи датчика дифференциального давления с использованием уравнительного сосуда
Более современным аналогом дифманометров являются датчики гидростатического давления.
Как и у дифманометров, у них имеются две измерительные камеры. Одна из камер выполнена в виде открытой мембраны, а вторая – в виде штуцера. Такие датчики всегда можно установить непосредственно у дна резервуара, поэтому отсутствует необходимость в импульсных трубках, а значит, и в необходимости компенсации высоты импульсной трубки.
Наиболее распространенные измерительные схемы с использованием гидростатического датчика давления представлены на рис.5. Схема в) используется для процессов, в которых неизбежно образование обильного конденсата и его накопление в трубе, соединяющей датчик с объемом над жидкостью.
Рис. 5. Измерение уровня в резервуарах при помощи датчика гидростатического давления: а – для открытых резервуаров; б – для закрытых резервуаров без уравнительного сосуда; в – для закрытых резервуаров с уравнительным сосудом
Погружные гидростатические уровнемерыПогружные гидростатические уровнемеры имеют в своем составе измерительный элемент, расположенный на кабеле и погружаемый в жидкость.
В отличие от врезных и фланцевых датчиков уровня, данные устройства не требуют доступ в нижней части емкости, что позволяет применять их в скважинах и колодцах.
| УГЦ-1 уровнемеры гидростатические | УрТ уровнемеры тензометрические |
Выбираем подходящую модель
Подведем итоги – гидростатические уровнемеры врезного и фланцевого типа подходят только в условиях возможности непосредственного контакта устройств с нижней частью емкости или резервуара. Погружные гидростатические датчики уровня позволяют решать задачи контроля жидких сред в труднодоступных местах. Также, в их конструкцию возможно внесение дополнительных опций (например, установка датчика температуры, датчика измерения плотности, адаптера сточных вод и т.д.).
Варианты исполнений гидростатических датчиков уровня также разделяются по типу измеряемых сред. Материалы и конструкция различаются для неагрессивных и агрессивных сред, пульпообразных веществ, густых и абразивных жидкостей.
По вопросам приобретения и подбора гидростатических уровнемеров Вам достаточно позвонить по телефону
+7 (4812)209-311 или написать по электронной почте [email protected].
Гидростатические датчики уровня | Баумер США
- Обзор продукта
- Датчики процесса
- Датчики уровня
- Гидростатические датчики уровня
Ассортимент продукции
Гидростатический датчик уровня с гигиеническим подключением и сенсорным экраном
Комбипресс ПФМХ
- Стойкость ко всем обычным чистящим средствам CIP
- Доступны версии для высоких температур среды (200 °C)
- Безрезьбовой монтаж с помощью зажимного соединения
- Опционально с релейным выходом
- Линеаризация резервуара и расчет объема
Гидростатический датчик уровня с гигиеническим соединением
PBMH гигиенический
- Устойчив ко всем обычным CIP-моющим средствам
- Доступны версии для высоких температур среды (200 °C)
- Безрезьбовое крепление с помощью зажимного соединения
Гидростатический датчик уровня с гигиеническим соединением и IO-Link
ПП20Х
- Устойчивость ко всем распространенным чистящим средствам CIP
- Санитарные стандарты 3-A, соответствие FDA, сертификат EHEDG
- Безрезьбовой монтаж с использованием зажимного соединения
Гидростатический датчик уровня с заподлицо мембраной и сенсорным экраном
КомбиПресс ПФМН
- Технологическое соединение без полостей
- Стойкость ко всем обычным чистящим средствам CIP
- Компактная установка от ab G 1/2 A
- Опционально с релейным выходом
- Линеаризация резервуара и расчет объема
Гидростатический датчик уровня с промывной мембраной
Флеш PBMN
- Технологическое присоединение без полостей
- Устойчивость ко всем обычным средствам CIP-чистки
- Компактная установка от G 1/2 A
Ваши льготы
- Меньше усилий благодаря очень удобному управлению
- Опциональная настройка с помощью сенсорного дисплея или Flex-Programmer
- Контроллер не требуется
- Повышение производительности благодаря эффективным измерениям
- Быстрое время отклика и компактный дизайн для оптимального позиционирования 4
3 Никаких изменений в конструкции установки не требуется - Широкий ассортимент технологических соединений и адаптеров
- Не требует технического обслуживания даже в пастообразных и налипающих средах благодаря конструкции заподлицо с передней частью
- Прямой вывод уровня и объема резервуара любой геометрии с настраиваемыми функциями расчета
Приложения
- Определение содержания в резервуарах для хранения и ферментации
- Контроль уровня в буферных и балансировочных резервуарах
- Контроль уровня при дозировании и упаковочные системы
- Измерение плотности жидкостей (с использованием двух датчиков)
Технология
Гидростатическое измерение уровня
Гидростатическое измерение уровня основано на измерении давления.
Любое изменение гидростатического давления отражается на уровне наполнения и регистрируется датчиком. Получите больше информации здесь.
Сенсорный дисплей CombiView DFON
- Стандартизированная концепция отображения для всех технологий: давление, уровень наполнения, температура, анализ и расход
- Настраиваемое визуальное отображение измеренных значений
- Простая настройка датчика прямо на месте
Загрузки
показать все
Вас также может заинтересовать
Принадлежности для технологических датчиков
НаверхГидростатическое измерение уровня | Fuji Electric France
Каков принцип гидростатики?
Гидростатика — это наука, изучающая свойства вакуума, жидкости и пара.
Эта дисциплина основана на действии давления, оказываемого жидкостью на ее поверхность, для определения задействованных высот или объемов.
Принцип гидростатики был разработан в 16 веке итальянским математиком по имени Евангелиста Торричелли (1608-1647). Это одна из фундаментальных основ гидравлики.
Что такое датчик гидростатического уровня?
Датчики гидростатического уровня измеряют гидростатическое давление, пропорциональное измеренной высоте жидкости.
Состоящий из измерительной ячейки датчик с диафрагмой из нержавеющей стали или другого материала реагирует на изменения уровня.
Сила, действующая на диафрагму, преобразуется датчиком уровня в аналоговый электрический выходной сигнал.
Каков метод расчета гидростатического измерения уровня?
Связь между высотой жидкости h и гидростатическим давлением P в жидкости в состоянии покоя и при атмосферном давлении можно записать следующим образом: силы тяжести (на уровне моря)
Давление, измеряемое преобразователем, пропорционально столбу жидкости.
Например, при измерении уровня воды в резервуаре давление изменяется на 100 мбар на метр водяного столба. Для резервуара высотой 12 метров датчик уровня измеряет давление на мембране датчика 1,2 бар относительного.
Как работает гидростатическое измерение уровня: принцип измерения?
Измерение гидростатического уровня включает определение высоты жидкости с использованием гидростатического давления, оказываемого жидкостью на ее поверхность.
Чем выше уровень жидкости, тем выше измеренное давление на мембрану. Существует два различных метода измерения гидростатического уровня.
Методы измерения по относительному давлению и по дифференциальному давлению.
ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ ДАВЛЕНИЮ
Манометрический датчик давления, обеспечивающий измерение статического давления в нижней части резервуара. Cette pression est ensuite convertie en hauteur en utilisant l’équation du niveau hydrostatique.
ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ПО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОМУ ДАВЛЕНИЮ
В закрытых резервуарах требуется второе измерение для измерения давления газовой атмосферы (воздуха или газа над измеряемой жидкостью).
Датчик перепада давления измеряет перепад давления в двух разных точках резервуара, где резервуар подвергается воздействию давления, отличного от атмосферного давления. Измерительная ячейка вычисляет разницу давлений между этими двумя точками для определения уровня жидкости.
Каково применение измерения уровня с помощью датчика гидростатического давления?
Для точного гидростатического измерения уровня необходимо учитывать удельный вес продукта в резервуаре или сосуде, а также силу тяжести. Преобразователи гидростатического давления предпочтительны для использования там, где плотность жидкости постоянна.
Общие промышленные применения измерения уровня датчиком гидростатического давления:
- Контроль уровня в резервуарах или сосудах под давлением
- Измерение уровня в промышленных резервуарах, открытых в атмосферу или вентилируемых
- Остановка и пуск насосов в открытых трубопроводах в секторе водоснабжения и водоотведения в зависимости от уровня
- Дозирование и распределение жидкостей в технологических процессах
- Автоматизация процессов контроля уровня в промышленность и передача информации
Эти датчики давления используются в процессах в химической и нефтехимической промышленности (химикаты), пищевой промышленности (вода, напитки, молоко), водном хозяйстве (водоснабжение и сточные воды), окружающей среде и судостроении промышленность (морская вода).
Каковы преимущества гидростатического измерения уровня?
Гидростатические датчики уровня используют проверенную технологию измерения, поскольку они предлагают множество преимуществ, в том числе:
- Надежное и точное измерение
- Нечувствительность к пене и вязкости
- Независимость от диэлектрической проницаемости жидкости
- Простота установки
- Работает даже при наличии мешалок
- Совместим с любой внутренней конструкцией резервуара
- Широкий диапазон измерения
- Долговременная стабильность
Каковы недостатки гидростатического измерения уровня?
- Гидростатический датчик уровня работает только с жидкостями. Датчики гидростатического уровня обеспечивают измерение при контакте с измеряемой жидкостью.
- Измерение зависит от плотности измеряемой жидкости и давления в сосуде.
- Требуется регулярное техническое обслуживание для очистки мембраны сенсора от отложений и мусора. Решения для измерения уровня с заподлицо с диафрагмой или гигиеническим соединением позволяют избежать образования зон задержки.
- При работе с датчиками уровня может потребоваться опорожнение бака. Системы измерения уровня со встроенными шаровыми кранами позволяют избежать этой проблемы. Датчики уровня можно снять без опорожнения бака.
Решения для измерения уровня с заподлицо с диафрагмой или гигиеническим соединением позволяют избежать образования зон задержки.Как выбрать датчик гидростатического уровня?
Для выбора датчика гидростатического давления важно знать следующие параметры:
- характер жидкости (вода, молоко, масло, химикаты,…)
- плотность продукта
- агрессивность и абразивность процесса
- высота жидкости (диапазон измерения)
- тип резервуара (атмосферный или напорный)
- давление в резервуаре
- фланцевый, резьбовой, гигиенический…)
- локальный или выносной дисплей
- индекс защиты
Выбор датчика уровня будет зависеть от этих компонентов.
