Д Акустические уровнемеры «Эхо-5»

Нужны для измерения уровня различных сред, в том числе вязких, дестабилизирующих, имеющих осадки, в том числе взрывоопасных сред, а также сыпучих и кусковых материалов от 2 до 10 мм. При этом осуществляется бесконтактное дистанционное управление уровнем данных сред.

Принцип действияакустических уровнемеров основан на локации сред газовых, воздушных, находящихся над контролируемыми средами и отражениями от поверхности раздела(газ контролируемая среда).

Мера измерения уровня является время прохождения ультразвук. импульсами от источника до границы раздела: газ– контролируемая среда и отраженных импульсов от приёмника.

Данный прибор выполнен в 2-х модификациях:

- для нормальных сред(ЭХО-3, ЭХО-5)

- безопасное исполнение(ЭХО 3В, 5В)

Данный уровнемер состоит из 3-х частей:

1.Акустический преобразующий тип АП.

2.Преобразователь передающий измерительный тип ППИ-5. АП выпускается в пяти модификациях АП-3, АП-4 – применяются для измерения уровней со взрывоопасными средами. АП-6 – для измерения уровней сильновспенивающихся жидкостей. АП и ППИ соединены между собой кабелем связи. Структурная схема акустического уровнемера имеет вид:

3 4 5 6 измерение

2 7 9 сигнализация

Н

1. Акустический преобразователь, встроенный в ёмкость. 2. Генератор вырабатывает электрические импульсы определенной частоты, которые поступают в акустический преобразователь 1, где преобразуются в ультразвуковые импульсы, которые отражаются от границы раздела, газ контролируемая среда поступает обратно в акустический преобразователь и в нём осуществляется обратное преобразование ультразвуковых сигналов в электрические импульсы; эти импульсы усиливаются в усилителе 3 и далее они поступают в накопительное устройство 4, в котором осуществляется отделение полезных сигналов или импульсов от разных помех, а также накопление и сумма данных импульсов за 16 периодов тактовой частоты генератора-2.

Формирование электрического унифицированного сигнала(0-5 мА) производится в компенсационном преобразователе, который состоит из схемы сравнения 5, усилителя преобразовательного устройства 6 и элемента обратной связи 7. Для уменьшения погрешности связанной с изменением температуры среды в резервуаре применяются термокомпенсационное устройство 8. Для исключения влияния на показания прибора различных высокочастотных помех применяются специальные компенсационные устройства находящиеся в блоке . С выхода блока 6 снимается сигнал пропорциональный замеренному уровню: Блок 9 нужен для выдачи сигнала по линейному и максимальному уровню среды в резервуаре. Достоинства: универсальность, высокая надежность для различных сред.

1.2.4Датчики расхода жидкостей и газов

Расходом сред называется количество вещества проходящее через поперечное сечение трубопровода за определённый интервал времени.

, где .

Данные измерения Q осуществляют расходомерами.

По принципу действия они подразделяются :

1 Расходомеры переменного перепада давлений, основаны на дросселировании потока вещества через сужающие устройства создающие перепад давлений.

2 Расходомеры постоянного перепада давлений, основаны на дросселировании потока через сужающие устройства создающие перепад давлений.

3 Электромагнитные расходомеры на поведении в потоке под действием магнитного поля индукционной ЭДС, пропорциональной величине расхода потока.

4 Вихревые – измерение потерь давления в потоке за счет вихреобразования создаваемого неудобно обтекаемым телом, установленным на пути потока.

5 Акустические, основаны на измерении времени прохождения импульсов, создаваемых акустическими генераторами.

1.2.4(б)Расходомеры постоянного перепада давления

Наиболее распростр. приборами являются ротаметры. Шкала ротаметров практически равномерная, ими можно измерять небольшие расходы, потери давления у них небольшие и не зависят от расхода.

Проходя через ротаметр с низа в верх, жидкость или газ подымает поплавок пока, кольцевая щель между поплавком и стенками конусной трубки не достигнет значения, при котором силы, которые действуют на поплавок, уравновесятся и он остановится на том значении какой расход.

На поплавок ротаметра действует осевая сила, которая направлена в противоположную сторону.

Сверху вниз действуют:

1. сила тяжести , где - объем поплавка; – плотность материала поплавка; – ускорение силы тяжести.

2. сила от давления жид.(газа) на верхнюю плоскость поплавка , где – среднее давление жид. на единицу верхней плоскости поплавка; S – площадь наибольшего поперечного сечения поплавка.

Снизу вверх на поверхность поплавка действуют тоже силы:

1. сила от давления жид.(газа) на нижнюю поверхность поплавка ;

2. сила трения жид.(газа) о поплавок , где - коэф. сопротивления, который зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости поверхности поплавка; - средняя скорость жид.(газа) в кольцевом канале; - боковая поверхность поплавка; n –показатель степени, который зависит от скорости жид.(газа).

Поплавок уравновешен когда:

или

Когда допустить, что при всех расходах остается постоянной, то правая часть уравнения будет постоянной т.к. остальные величины являются для данного прибора постоянными. Т.о. разность давлений на поплавок . Это значит, что ротаметр является прибором постоянного перепада давления.

Если сложить уравнение Бернули для сечений I-I и II-II и уравнение неразрывности потока, то получим уравнение расхода:

, м³/с

где - площадь кольцевого отверстия.

Т.к. значение под корнем можно считать постоянным, то:

Эта зависимость линейная, следовательно шкала ротаметра будет равномерной.

Ротаметры делают со стеклянной трубки при этом он работает до давления 0,58 Па, для большего давления их делают с металла. Эти ротаметры делают с электрической и пневматической дистанцией управления.

1.2.4 (в)Расходомеры индукционные

Принцип действия Р основан на измерении электро движущей силы, которая индукцирована в потоке электропроводной жидкости под воздействием внешнего магнитного поля.

Трубопровод 1 с жидкостью расположен между полюсами 2 и 3 магнита перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля. Трубопровод делают с немагнитного материала (фторопласт). Возле стенки диаметрально противоположно устанавливают измерительные электроды.

Под воздействием магнитного поля ионы, которые находятся в жидкости, перемещаются и отдают свои заряды измерительным электродам, образуя э.д.с. E, пропорционально скорости движения жидкости. К электроду подключается измерительный прибор 4.

Величина э.д.с. в случае постоянного магнитного поля находится из уравнения магнитной индукции:

где B – магнитная индукция в отверстии между полюсами магнита; d – внутренний диаметр трубопровода; x – средняя скорость движения жидкости.

Через объемный расод:

При однородном магнитном поле величина э.д.с. пропорциональна объемному расходу.

Недостатки связаны с возникновением на электродах э.д.с. поляризации, гальванической э.д.с. постоянного потока. Эти недостатки делают тяжелым правильное измерение э.д.с.

Чаще всего используют расходомеры переменного магнитного поля. Когда магнитное поле изменяется во времени, то величина э.д.с.:

При переменном магнитном поле электромагнитные процессы делают меньшее влияние на показание прибора, чем при постоянном.

Электромагнитные расходомеры имеют много достоинств. Они практически безинерционные, что очень важно при измерении быстроизменяющихся расходов и при использовании их в системах автоматического регулирования. На результат измерения не воздействует наличие в жидкости частиц и пузырьков газа. Показания расходомеров не зависят от свойств жидкостей (плотности) и от характера потока (ламинарный, турбулентный).

Можно использовать при измерение расхода агрессивных сред, если выполнить расходомер с специально материала. Погрешность измерения 0,5-1%.