Поплавковые уровнемеры

Поплавковые м е х а н и ч е с к и е уровнемеры являются наиболее

простыми среди существующих разновидностей уровнемеров. Полу-

чили распространение поплавковые уровнемеры узкого (0 ± 200) мм

и широкого (0...20) м диапазонов. Поплавковые уровнемеры узкого

диапазона обычно представляют собой устройства, содержащие ша-

рообразный или цилиндрический поплавок диаметром 80...200 мм,

выполненный из нержавеющей стали или полипропилена. Поплавок

плавает на поверхности жидкости и через штангу и специальное

сальниковое уплотнение соединяется либо со стрелкой измеритель-

ного прибора, либо с преобразователем угловых перемещений в

унифицированный электрический или пневматический сигнал. Класс

точности этих уровнемеров составляет 1.5. Поплавковые уровнемеры

широкого диапазона представляют собой поплавок, связанный с

грузом гибким тросом. В нижней части груза укреплена стрелка,

указывающая на шкале значения уровня жидкости в резервуаре. При

расчетах поплавковых уровнемеров подбирают такие конструктивные

параметры поплавка, которые обеспечивают состояние равновесия

системы «поплавок—груз» только при определенной глубине погру-

жения поплавка. Если пренебречь силой тяжести троса и трением в

роликах, состояние равновесия системы «поплавок—груз» описыва-

ется уравнением

где Gr, Gu — силы тяжести груза и поплавка соответственно; S — пло-

щадь поперечного сечения поплавка; h₁, — глубина погружения по-

плавка; рж — плотность жидкости.

Повышение уровня жидкости изменяет глубину погружения по-

плавка и создает дополнительную выталкивающую силу, действую-

щую на нее. В результате приведенное выше равенство нарушается,

и груз поднимается до тех пор, пока глубина погружения поплавка не

станет равной А,. При понижении уровня действующая на поплавок

выталкивающая сила уменьшается, и поплавок начинает опускаться

до тех пор, пока глубина погружения поплавка не станет равной /г,.

Абсолютная погрешность измерения выпускаемых уровнемеров со-

ставляет ± 4 и ±10 мм.

В поплавковых м а г н и т о с т р и к ц и о н н ы х уровнемерах

(рис. 4.1) для определения положения поплавка используется магни-

тострикционный эффект. Направляющая труба 1 содержит в себе

волновод 2 (тонкая проволока из никелевого сплава), по которому

через фиксированные промежутки времени распространяются ко-

роткие импульсы тока. При распространении импульса тока возни-

кает радиальное магнитное поле вокруг волновода. Поплавок 3 с по-

стоянным магнитом 4 перемещается вместе с изменением уровня по

трубе. При пересечении магнитного поля токового импульса с маг-

нитным полем постоянного магнита в месте нахождения поплавка в

волноводе возникает крутильная деформация (магнитострикционный

эффект), которая в виде механической (ультразвуковой) волны рас-

пространяется вдоль волновода с известной скоростью в оба конца.

Пьезоэлемент, размещенный в корпусе 5 вторичного преобразовате-

ля, преобразует полученные механические волны в электрический

импульс. С помощью микропроцессорной электроники измеряется

интервал времени между отправленным и принятым импульсами,

который пропорционален измеряемому уровню.