ПОПЛАВКОВЫЕ И БУЙКОВЫЕ УРОВНЕМЕРЫ

В СССР и за рубежом для измерения уровня нефти и нефтепро­дуктов в резервуарах наиболее широко применяют поплавковые уровнемеры. Это обусловлено простотой их конструкции, достаточно высокой точностью, надежностью и сравнительно низкой стоимостью. Кроме того, эти уровнемеры удобны для товароучетных операций в резервуарных парках.

Наиболее распространены поплавковые уровнемеры, серийно вы­пускаемые нашей промышленностью, типа УДУ различных модифи­каций (табл. 8.1). Принцип действия их основан на следящем дей­ствии поплавка, плавающего на поверхности жидкости.

Схема уровнемера УДУ-10, являющегося основной базовой кон­струкцией, показана на рис. 8.1. Поплавок 1, подвешенный на пер­форированной мерной ленте 2, при движении скользит вдоль на­правляющих струн 3. Струны жестко закреплены на днище резервуа­ра и натянуты гайками 4, установленными на крышке верхнего люка резервуара. Лента по роликам 5 проходит через гидрозатвор 6 и вращает мерный шкив 7. Последний вращает механизм счетчика, показания которого соответствуют уровню нефтепродукта в резер­вуаре. Натяжение мерной ленты обеспечивается пружинным двига­телем постоянного момента.

Счетный механизм представляет собой десятичный счетчик с тре­мя малыми барабанами и одним большим, который по окружности имеет 100 делений. Цена одного деления составляет 1 мм.

Уровнемер типа УДУ-10 предназначен для измерения уровня однородных взрывоопасных и невзрывоопасных, агрессивных (с агрессивностью, не превышающей агрессивность сернистой нефти) и неагрессивных, электропроводных и неэлектропроводных жидко­стей в резервуарах общепромышленного назначения. С его помощью можно проводить местный отсчет результатов измерения, а также подсоединять потенциометрические и кодоимпульсные датчики для передачи показаний на расстояние.

УДУ-10 может быть смонтирован на резервуарах различных ти­пов. Абсолютная погрешность при местном отсчете равна 4 мм, по­грешность дистанционной передачи с потенциометрической пристав­кой ±15 мм.

Для измерения уровня жидкости в сосудах с высоким давлением применяют уровнемеры с буйковым чувствительным элементом, прин­цип действия которого основан на изменении силы тяжести буйка при изменении глубины погружения его в жидкость.

В состав ГСП входят буиковые уровнемеры с пневматическим преоб­разователем УБ-11 и с электрическим преобразователем УБ-Э.

Приборы состоят из унифициро­ванных пневмо- и электросиловых преобразователей и измерительного блока. Описание преобразователей дано в гл. 3.

На рис. 8.2 показан пневматический буйковый уровнемер типа УБ-П, в котором измерительный блок, так же как и в электрических буйковых уровнемерах типа УБ-Э, представляет собой рычажную систему с чувствительным элементом в виде буйка 3. Буек подвешен к рычагу 4 при помощи призмы 5. Вывод рычага 4 из полости ра­бочего давления уплотнен с помощью одногофровой металлической мембраны 1. Начальный вес буйка уравновешивается специальным грузом 7, навинченным на плечо дополнительного рычага 6. Основа­ние 2 имеет фланец, который служит для крепления датчика к аппа­рату.

Принцип действия датчика основан на пневматической силовой компенсации. Изменение уровня жидкости, в которую погружен буек 3, приводит к изменению усилия, приложенного к рычагу 4. Это усилие через тягу 8 передается рычагу пневмосилового преобразова­теля и автоматически уравновешивается усилием, развиваемым дав­лением сжатого воздуха в сильфоне 9 обратной связи преобразова­теля. Давление обратной связи одновременно является выходным сигналом датчика.

Наибольшее усилие рычаг 4 воспринимает в том случае, когда буек 3 не погружен в жидкость. Этому нулевому значению уровня соответствует выходной сигнал, равный 100 КПа. При увеличении уровня жидкости, в результате увеличения выталкивающей силы, усилие, приложенное к рычагу 4, уменьшается и при полном погру­жении буйка в жидкость выходной сигнал равен 20 КПа. Класс точности приборов 1,0 и 1,5.

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЕ УРОВНЕМЕРЫ

Пьезометрический метод измерения уровня основан на измере­нии высоты столба жидкости по давлению, которое создает этот столб. В этом случае уровень жидкости можно определить подклю­чением манометра к нижней отметке емкости, продувкой воздуха или при помощи .дифференциального манометра.

При измерении уровня продувкой воздуха в резервуар опуска­ют на фиксированное расстояние трубку. Расстояние от свободного конца ее до дна резервуара должно быть не менее 75 мм. Через трубку прокачивают воздух, который, выходя из свободного конца ее пузырьками, препятствует поступлению жидкости в трубку.

Давление воздуха, прокачиваемого по трубке, всегда будет рав­но гидростатическому давлению столба жидкости:

р=Hρg,

где Н—высота столба жидкости над обрезом трубки; ρ — плотность жидкости; g—ускорение свободного падения.

При этом способе измерения уровня жидкости необходимо сле­дить, чтобы расход воздуха, протекающего по импульсной трубке, был в пределах 50—100 см³/мин. При продувке большего количе­ства воздуха результат измерения будет искажаться потерей напора на сопротивление его движению. При продувке меньшего объема воздуха напор, создаваемый им, будет недостаточным и изменение его, следую­щее за изменением уровня жидкости, бу­дет происходить с запаздыванием.

Этот метод был использован в раз­работанной институтом «Нефтехимавтомат» системе типа «Радиус» для измере­ния массы нефти и нефтепродуктов в ре­зервуарах.

Схема измерения показана на рис. 8.3. Установка состоит из импульсной трубки 2, опускаемой в резервуар с при­емником 1 на конце, линии питания 4, по которой прокачивается воздух, дрос­селя 5 и весомера 3. Приемник 1 предназначен для уменьшения пульсации давления воздуха при выходе пузырьков и представляет собой полый замкнутый цилиндр с гори­зонтальными щелями. Дроссель 5 предназначен для ограничения подачи воздуха в заданных пределах.

Если в импульсную трубку 2 подать сжатый воздух, то в ней установится давление, равное гидростатическому давлению столба жидкости на уровне расположения щели в приемнике. Массу жид­кости в резервуаре можно определить по формуле

где p=ρgH—гидростатическое давление столба жидкости в резер­вуаре; Fcp(H) — средняя площадь резервуара при данном заполне­нии уровня Н

где Vн— объем резервуара, ограниченный высотой Н; F (h)—зави­симость поперечного сечения резервуара от высоты (определяется по калибровочным таблицам). Весомер представляет собой грузо-поршневой манометр, обеспечивающий силовую компенсацию веса столба жидкости (давления) в резервуаре. К одному весомеру мож­но подключить до 20 датчиков, установленных на резервуарах. Дли­на пневмолинии может достигать 300 м.