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].
Гидростатическое измерение уровня | Эндресс+Хаузер
Непрерывное измерение уровня жидкостей с помощью датчиков давления
Будь то вода или любая другая жидкость, гидростатические датчики уровня измеряют в различных приложениях в различных отраслях промышленности, таких как пищевая промышленность, водоснабжение/сточные воды. Преобразователи давления Deltapilot и Waterpilot для измерения гидростатического уровня представляют собой правильное решение для резервуаров или колодцев, погружных или устанавливаемых вне резервуара. Ознакомьтесь с широким ассортиментом устройств гидростатического уровня и нажмите кнопку ниже.
Датчик Contite специально разработан для гидростатического измерения уровня.
Благодаря защите датчика и электроники ячейки датчик Contite является убедительным решением в случае сильной влажности и образования конденсата. Измерительный элемент герметично запаян между технологической мембраной и измерительной мембраной. Гидростатические датчики уровня также доступны с емкостными, безмасляными керамическими измерительными ячейками, которые обычно используются в технологических процессах и природоохранных отраслях.
Принцип измерения давления
Гидростатическое измерение уровня: Принцип измерения
Сплошная ячейка: Измерительная ячейка абсолютно защищена между технологической изолирующей мембраной и задней изолирующей мембраной. Также он абсолютно нечувствителен к конденсату и агрессивным газам.
Керамическая ячейка: керамический датчик является сухим датчиком, т. е. рабочее давление воздействует непосредственно на прочную керамическую разделительную мембрану и отклоняет ее.
Зависимое от давления изменение емкости измеряется на электродах керамической подложки и технологической изолирующей диафрагмы.
Преимущества
Максимальная безопасность предприятия благодаря единственной в своем роде, защищенной от конденсата измерительной ячейке Contite
Ячейка Contite обеспечивает очень хорошую воспроизводимость и долговременную стабильность даже после температурных скачков
Керамика ячейка имеет чрезвычайно хорошую химическую совместимость и высокую механическую стабильность благодаря сверхчистой 99,9% керамике
Надежная керамическая мембрана со встроенным датчиком разрыва мембраны – также подходит для применения в вакууме
Мы используем файлы cookie для хранения информации на вашем устройстве, которая помогает нам настраивать и улучшать ваше взаимодействие с нами. Подробнее о файлах cookie можно узнать в
политика конфиденциальности.
- Принять и подтвердить все
Гидростатическое 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 Эванджелистой 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 обеспечивает 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.
Датчики гидростатического уровня обеспечивают измерение при контакте с измеряемой жидкостью.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.
