Датчики и приборы для измерения уровня жидкости.

В каких емкостях на судне необходимо контролировать уровень жидкости?

Объектами измерения (контроля, сигнализации) уровня являются цистерны, танки, баки с топливом, водой и маслом, находящиеся под атмосферным давлением, и емкости под давлением при значительных температурах.

элемента, нагруженную давлением столба жидкости в трубке.

Воду к трубке можно подвести из напорного конденсатного трубопровода.

Как действуют мембранные датчики уровня с электрическим выходным сигналом?

Для измерения уровня на судах широко используются мембранные датчики, в которых линейное перемещение преобразуется в электрический сигнал. Рассмотрим пневмоэлектрический датчик уровня (рис. 46).

Датчик имеет две мембранные коробки 2, состоящие из двух одинаковых мембран, соединенных по диаметру. Мембранные коробки сообщаются между собой с помощью капиллярной трубки 3. Под действием давления столба жидкости нижняя мембранная коробка сжимается, вследствие чего происходит выдавливание воздуха через капиллярную трубку в верхнюю мембранную коробку. Давление в этой коробке повышается, и она расширяется. Деформация мембранной коробки происходит до тех пор, пока давление воздуха не уравновесится силой упругости мембран.

К верхней мембранной коробке прикреплен якорь 1 дифференциального трансформаторного преобразователя. При деформации коробки якорь перемещается, поэтому выходное напряжение преобразователя будет определяться уровнем контролируемой жидкости.

Какие датчики уровня распространены на судах с автоматизированным управлением?

На суднах с автоматизированным управлением, особенно без постоянной вахты в машинном отделении, применяют автоматическое поддержание уровня во многих емкостях, например в расходных цистернах топлива. При этом обычно используют поплавковые реле. Большое распространение на судах иностранной постройки нашли поплавковые реле уровня фирм «Мобрей» и «Беста», а также типа CPM-2S.

Что представляет собой реле уровня фирм «Мобрей» и «Беста»?

Реле уровня «Мобрей» (рис. 47,а) состоит из следующих основных частей: 1— поплавка, изготовленного из металла монель; 2 — магнита подвижного 4 и неподвижного 6 контактов. В корпусе 3 на керамическом основании 5 выполнен механизм переключения. Крышка 7 изготовлена из алюминиевого сплава.

Основным преимуществом данного реле является то, что поплавковая часть отделена от контактной. Эти части механически не связаны. Постоянные магниты в поплавковой и контактной частях находятся в кожухах из немагнитного материала. Магниты установлены так, что одинаковые полюсы находятся один против другого, и потому отталкиваются. В положении, показанном на рис. 47, а, поплавок находится внизу, правый конец магнита 2 поднят, левый конец магнита в контактной части опущен, и верхние контакты замкнуты. Когда шток поплавка проходит среднюю линию, подвижной контакт размыкает один неподвижный контакт и замыкает другой.

На рис. 47, б приведены схема и размерные характеристики реле «Мобрей», а в табл. 5 их значения. Уровень регулирования можно установить, размещая ограничители. При техническом обслуживании реле уровня необходимо осматривать и очищать. Для этого отключают подачу тока и изолируют концы, снимают выключатель в резервуаре или камере, удаляют осадок, отложения, а с магнита поплавка — нагоревшие металлические частицы.

На рис. 48, а приведены раз­мерные характеристики реле уровня «Беста», аналогичного реле «Мобрей», в табл. 6—численные значения характеристик.

На рис. 48, б показаны внешние виды двух модификаций реле.

Какое назначение поплавкового реле типа CPM-2S?

Датчик поплавково-магнитный с удлиненным ходом типа CPM-2S

(рис. 49) служит для сигнализации уровня жидкостей, в том числе топлива и масла, в открытых и напорных резервуарах, а также в паровых котлах во взрывобезопасной атмосфере (относится к окружающей среде резервуара).

Датчик поплавково-магнитный CPM-2S состоит из следующих основных узлов: поплавка, контактного триггера, корпуса. Поплавок в виде плотного сосуда круглого сечения соединен шарнирно при помощи рычага с кронштейном, в котором установлены плотно постоянные магниты. Этот узел крепится при помощи оси в той части корпуса, которая находится внутри резервуара. Штифты, установленные в кронштейне, позволяют четырех ступенчато изменять ход поплавка. Рычаг является сменным элементом. Удлиняя рычаг, увеличивают ход поплавка, сокращая, — уменьшают. Наружная часть корпуса представляет собой камеру, отделенную тонкой стенкой от резервуарной части. В камере находится в изоляционной колодке узел контактного триггера.

Что представляет собой уровнемер АТМ.?

Уровнемер АТМ предназначен для дистанционного замера уровня в судовых танках. Принцип действия — гидростатический. Прибор можно использовать для следующих жидкостей: морской и пресной воды, дизельного и тяжелого топлива, смазочного масла.

Система АТМ состоит из двух объединенных блоков. Индикаторный блок включает в себя измерительный элемент, мембрану с механической защитой от избыточного давления; регулировку нулевой точки на

лицевой панели прибора; шкалу, указывающую уровень, объем или массу. Блок управления состоит из блочного регулятора постоянного расхода воздуха, винта регулировки количества воздуха, продувочного вентиля и штуцера питания, индикации и контроля.

Уровнемер АТМ может работать в диапазоне рабочих давлений 0,1—3,0 МПа и при погрешности измерения ± 1 % максимального уровня. Для работы уровнемера требуется рабочий воздух в количестве 0,5 л\мин. при давлении 5,0 МПа

Как действует индуктивный поплавковый датчик уровня?

Схема датчика рассматриваемого типа показана на рис. 50. Датчик имеет поплавковую камеру 2, выполненную из немагнитной стали. Камера соединяется с резервуаром, уровень жидкости в котором контролируется. Снаружи поплавковой камеры расположены две катушки 1, имеющие коническую форму. Внутри нее находится, сферический поплавок 3 из магнитной стали, который перемещается в зависимости от уровня жидкости в камере. Перемещение поплавка приводит к изменению индуктивностей L\ и La катушек. Благодаря пружинным кольцам 4 поплавок не может выйти из зоны катушек. Коническая форма катушек позволяет получить линейный закон изменения их индуктивностей при перемещениях поплавка.

Рассмотренный датчик представляет собой реверсивный индуктивный преобразователь. Индуктивные поплавковые датчики нашли применение в автоматических системах измерения и поддержания уровня жидких хладагентов судовых холодильных установок. Диапазон измерения уровня жидкости равен 0,4 метра.

Как действует система индикации уровня СУМ-21?

Система индикации СУМ-21 предназначена для измерения уровня в грузовых танках судна и емкостях на берегу, в которых могут быть помещены такие жидкости, как сырая нефть, нефтепродукты, вода и другие, радиолокационным методом. С помощью СУМ-21 данные показываются на стрелочном приборе и передаются на другие блоки. Систему можно устанавливать на палубе, поэтому ее техническое обслуживание не вызывает трудностей.

Система индикации уровня СУМ-21 не должна иметь контакта с измеряемым веществом. Ультразвуковой метод дает ограниченную точность, потому что скорость звука меняется в зависимости от температуры среды и смеси газов в среде. Для оптического метода требуется прозрачная среда, что не всегда можно обеспечить. Радиолокационный метод не зависит от температуры, состава, давления среды. Отражение происходит на самой поверхности независимо от состава жидкости и плотности.

Из каких компонентов состоит система СУМ-21?

Система СУМ-21 состоит из 38 датчиков и центрального устройства. Датчики монтируются на фланце крышки танка и соединяются с центральным устройством кабелем. Каждый датчик подсоединен своим кабелем. Электроника датчиков собирается в заменяемых прочных кассетах. В датчике радиолокационный передатчик направляет луч на поверхность жидкости, от которой он отражается и улавливается системой. Расстояние измеряется методом частотно-модулированной непрерывной волны, который часто используется в радиолокаторе. Радиолокационный передатчик дает выходной сигнал с постоянной амплитудой, но переменной частотой.

В микроЭВМ вычисляется частное между двумя импульсными частотами. Далее оно пересчитывается на незаполненный объем танка, и результат представляется цифрами и в аналоговом виде. Шкалы показывающего прибора имеют деление 1 м в диапазоне 0—30 м или 0,1 м в диапазоне 0—3 м. Максимальная погрешность составляет ±(5 + H/2000) мм, где Н — расстояние антенна — поверхность жидкости, мм. Скорость измерения на стоянке 50 раз/мин, во время шторма на море она снижается.

Как используется свойство электропроводимости жидкости для измерения уровня?

Свойство электропроводимости жидкости используется только в сигнализаторах предельных значении уровня. Ограниченная область применения объясняется тем, что в судовых условиях трудно избежать загрязнения зонда, что значительно изменяет сопротивление между чувствительным элементом и стенкой резервуара.

Применяются ли емкостные датчики для измерения уровня?

Емкостные датчики нашли широкое распространение для измерения уровня жидкости в танках. Датчик может иметь один или два электрода, в последнем случае роль одного электрода играет стенка танка. Второй электрод должен быть изолирован от токопроводящей жидкости. Принцип действия датчика основан на изменении емкости пластинчатого конденсатора в зависимости от расстояния (в данном случае уровня) между электродами.

Как действует схема измерения уровня, в которой используется свойство электропроводимости жидкости?

Для измерения уровня используется мостиковая схема (рис. 52). В генераторе частоты 1 вторичная обмотка трансформатора, разделенная на две симметричные части, образует одну ветвь моста.

Во второй ветви находится конденсатор Си измерительного зонда 3 и нормальный Сн конденсатор. Последний подбирается так, чтобы его емкость равнялась емкости конденсатора зонда.

В схему включен блок питания 2. По мере увеличения уровня в танке напряжение в диагонали моста будет возрастать пропорционально уровню. В случае, если уровень должен измеряться непрерывно, зонд располагают по всей высоте танка. Для сигнализации предельных значений зонды располагаются горизонтально на заданных уровнях. Напряжение датчика зависит от диэлектрических свойств материала, поэтому данный зонд следует применять только для одной жидкости. В танках, где сорт жидкости может меняться, для каждой жидкости предусматривают свой зонд.

Часто ли применяют датчики уровня с радиоактивными изотопами?

Датчики с радиоактивными изотопами (^-излучение) применяют редко, так как они дороги и при работе с ними необходимы средства защиты. Принцип действия датчиков основан на поглощении излучения в зависимости от толщины слоя. Датчики с лотом (поплавком), имеющим моторный привод, дают очень точное измерение, но наличие многих подвижных частей может снизить эту точность.

Каковы параметры сигнализатора уровня жидких диэлектрических сред типа СУС-16?

Параметры сигнализатора уровня типа СУС-10 следующие: температура контролируемой среды от —100 до +100°С при давлении 4 МПа; длина погружаемой части первичного преобразователя 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,0 м; потребляемая мощность не более 15 В-А; диэлектрическая проницаемость (относительная) контролируемой среды 2.