Особенности, виды и принцип работы поплавковых уровнемеров

Самыми простыми и доступными уровнемерами для жидких сред считаются поплавковые уровнемеры. Они определяют уровень жидкости положением чувствительного элемента, входящего в состав конструкции.

Устройство поплавковых уровнемеров и принцип работы

Поплавковые уровнемеры сконструированы следующим образом: часть устройства погружена в жидкость, другая половина находится над ее поверхностью:

Находящийся в воде элемент называется поплавком – это пустотелый предмет, на который, в соответствие с законом Архимеда, действует выталкивающая сила.
Часть поплавкового уровнемера, не находящаяся в воде, является обрабатывающим сигнал устройством. Оно отслеживает вертикальные перемещения поплавка и передает показания движения на ряд различных устройств. Таким образом осуществляется непрерывное измерение уровня или сигнализация по контрольным точкам при достижении заданного объема жидкости в резервуаре.

По конструктивным отличиям можно выделить поплавковые уровнемеры узкого диапазона и поплавковые уровнемеры широкого диапазона.

Первые (рис.1, а), как правило, представляют собой устройства, состоящие из шарообразного поплавка, через штангу и сальниковое уплотнение соединенного с преобразователем угловых перемещений (П) в унифицированный электрический или пневматический сигнал. Поплавок обычно имеет диаметр 80 — 100 мм, выполнен из нержавеющей стали и плавает на поверхности жидкости.

Рис.1. Поплавковые уровнемеры: а) – узкого диапазона, б) – широкого диапазона: 1 – поплавок, 2 – гибкий трос, 3 – шкала, 4 – противовес.

В поплавковых уровнемерах широкого диапазона (рис. 1, б) поплавок через гибкий трос связан с противовесом и отсчетным устройством, указывающим значения уровня жидкости в резервуаре.

При расчетах поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия системы «поплавок — противовес» только при определенной глубине погружения поплавка.

Виды поплавковых уровнемеров:

Поплавковые магнитные уровнемеры. В устройстве поплавок взаимодействует с магнитом. Любое отклонение поплавка от магнита регистрируется как изменение уровня.


РОС-501 датчики-реле уровня поплавковые	СУГ-М сигнализаторы уровня жидкости поплавковые	ПМП-052 датчики уровня поплавковые магнитные

Поплавковые магнитострикционные уровнемеры. Поплавок с постоянным магнитом внутри перемещается вдоль направляющего стержня, в котором натянута проволока из магнитострикционного материала (волновод). В волновод подаются токовые импульсы. В месте расположения магнита (поплавка) при взаимодействии магнитного поля с током, возникают импульсы продольной деформации, которые регистрируются пьезоэлементом вверху стержня. В данном случае регистрируется время прохождения импульса – оно прямо пропорционально расстоянию до поверхности.

Поплавковые механические уровнемеры. Поплавок управляет механическим переключателем (открывает, либо закрывает контакт) путем непосредственного контакта. Работают по принципу сообщающихся сосудов.


ДРУ-1ПМ датчик-реле уровня жидкости поплавковый	РО-1 датчики-реле уровня жидкости	РУ-1 датчики-реле уровня жидкости

Преимущества поплавковых уровнемеров

Главные преимущества поплавковых уровнемеров – это их точность, высокая степень повторяемости и простота конструкции. Также поплавковые уровнемеры отличаются низкой ценой и независимостью показателей измерений от химического состояния жидкости. Однако точности поплавкового уровнемера зависит от колебаний в жидкости, поэтому любые вибрации, например, плескания в емкости, могут исказить показания поплавка.

Магнитные поплавковые уровнемеры для непрерывного измерения уровня нефтепродуктов

Магнитные поплавковые уровнемеры — относительно недорогие датчики небольшой точности для непрерывного контроля уровня нефтепродуктов.

По своему принципу работы они соответствуют магнитным поплавковым сигнализаторам последовательного расположения. Отличие состоит в том, что внутри полой трубы зонда по всей её длине располагаются магнитные герметизированные контакты, переключающиеся при перемещении относительно них поплавка со встроенным в него постоянным магнитом. При срабатывании контактов изменяется сопротивление цепочки соединенных с контактами резисторов. Изменение полного сопротивления цепочки резисторов превращается в сигнал, пропорциональный величине уровня нефтепродукта в резервуаре.

Таким образом, в ряду важнейших характеристик такого уровнемера появляется величина дискретности измерений, напрямую связанная с разрешающей способностью. Рассматриваемые семейства датчиков UQZ и FG имеют дискретность измерений соответственно ±10 мм и ±6,35/12,7 мм.

Магнитострикционные уровнемеры используются для высокоточного непрерывного контроля уровня нефтепродуктов в сложных технологических условиях.

В основе работы используется физический эффект, заключающийся в возникновении механических деформаций магнитных материалов при изменении окружающего магнитного поля. Устройство имеет погружной зонд в качестве волновода, поплавок, движущийся вдоль зонда, находясь на поверхности контролируемой жидкости, и электронный блок, формирующий и обрабатывающий сигналы, позволяющие судить об уровне жидкости в резервуаре. Подробное рассмотрение механизма работы таких датчиков не входит в задачи данного обзора, однако применение этого физического метода позволило получить следующие важные качества этого вида датчиков для измерения уровня:

высокая точность и разрешающая способность;
непрерывность измерений, обусловленная высоким быстродействием;
высокая отказоустойчивость устройств;
практически полная независимость результатов измерений от условий технологической среды.

Благодаря таким качествам устройства используются в приложениях с низкими температурами и высокими давлениями. Разрешающая способность метода достигает величины ±0,02% от полного диапазона измерений, поэтому датчики применимы для целей коммерческого учета продукции, сырья и точного дозирования компонент. Уровнемеры представлены семействами NivoTrack, EG и MLT.

Байпасные указатели уровня — предельно простые и надежные устройства непрерывного визуального контроля уровня нефтепродуктов.

Байпасные указатели уровня (тип NivoFlip ML) не требуют подвода напряжения питания и позволяют работать при высоких температурах и давлениях. Внутри байпасной трубы находится только поплавок с поляризованным магнитом. Остальные части располагаются снаружи. Это обеспечивает возможность технического обслуживания без остановки технологического процесса. Простота и надежность устройства обеспечивают возможность работы в диапазоне температур −35°С. +250°С и при давлениях до 100 бар. Имеется версия для работы с вязкими нефтепродуктами, с плотностью до 1,25 г/см³.

Для целей автоматизации процесса можно применять эти уровнемеры совместно со специальным магнитострикционным датчиком уровня типа NivoTrack.

Источник: Компания «РусАвтоматизация»

Уровнемеры поплавковые магнитные