Компресійний манометр (вакуумметр)

Конструктивна схема компресійного манометра

Докладніше: Компресійний манометр

Компресійний манометр (вакуумметр) Мак-Леода — рідинний манометр, у якому для вимірювання абсолютного тиску розрідженого газу його попередньо стискують ртуттю^[1][2]. Цей прилад, що використовується для вимірювання низьких тисків в лабораторних умовах, було створено у 1874 році британським хіміком Гербертом Мак-Леодом (англ. HerbertMcLeod, 1841–1923)^[3].

Практичне використання приладу є утрудненим через складність, незручність і повільність роботи з ним. Ці манометри виготовляються і градуюються поштучно, при цьому для кожного примірника властиве інше значення сталої приладу. Тому манометри Мак-Леода використовуються лише як еталонні прилади при градуюванні серійних манометрів та вакуумметрів.

17.Деформаційні манометри. Принцип дії. Види чутливих елементів.

Деформаційні манометри вимірюють різницю тисків між опорним і надлишковим, що викликає деформацію пружного чутливого елемента за дії з одного боку надлишкового тиску.

Пружні чутливі елементи за типом поділяють на трубчаті, мембранні й сильфонні.

Прикладом трубчатого манометра є деформаційний манометр, головний елемент якого - це спіральна трубка - трубка Бурдона (рис.14.2). Спіральну порожнисту трубку 1, відкритим кінцем через штуцер 2 приєднують до вакуумної системи, таким чином, на зовнішній бік трубки завжди діє атмосферний тиск. При відкачуванні повітря з трубки вона починає скручуватися під дією атмосферного тиску, оскільки за різних радіусів кривизни площі її зовнішньої і внутрішньої поверхонь будуть різними. Рухомий запаяний кінець трубки почне переміщуватися ближче до нерухомого, що викличе від дії зубчастого механізму 3 поворот індикаційної стрілки проти напряму руху годинникової стрілки. Число n поділок шкали, де зупиниться стрілка, покаже різницю між атмосферним тиском pa і тиском p всередині

трубки, тобто тиск у вакуумній системі буде: p=pa - n. Шкала таких

манометрів проградуйована у відносних одиницях. Якщо у вакуумній системі тиск буде дорівнювати атмосферному, то стрілка буде вказувати на нульову поділку.

Чутливим елементом може бути також тонка пружна мембрана або сильфон, що виконує таку ж функцію, як і мембрана. У мембранному манометрі (рис. 14.3) мембрана 1 герметично ділить об'єм манометра на дві

частини, одна з яких приєднується до вакуумної системи, а в другій створено

опорний постійний низький тиск: pк = 10-4 Торр. З метою збільшення

чутливості і зменшення впливу коливань зовнішньої температури мембрану виготовляють з гофрами 2. Для здійснення вимірювань використовують ємнісний збалансований міст Уітстона, одним з пліч якого буде ємність між мембраною і нерухомою пластиною-електродом 3, відділеним від корпуса

манометра (другий електрод), герметизованим ізолятором 4.

Трубчасті деформаційні манометри мають низьку чутливість, ними можна вимірювати тиски, не нижчі ~ 7 Торр, тоді як мембранними вимірюють

тиски в межах 760 ... 10-4 Торр. Слід також відмітити такі позитивні якості мембранних манометрів на відміну від трубчатих, як незалежність вимірів від атмосферного тиску і від роду газу.

Принцип дії деформаційних манометрів полягає в тому, що тиск вимірюється за величиною деформації пружних елементів.

Деформаційні манометри відрізняються простотою та надійністю конструкції, невеликими габаритами, досить високою точністю, широким діапазоном вимірювання. Завдяки цим якостям деформаційні манометри широко застосовуються в різних галузях техніки в діапазоні вимірювань від 50 Па до 1000 МПа.

18.Електричні манометри : принцип роботи, будова та їх використання.

Доелектричнихманометріввідносяться:

-іонізаційні, побудованінаіонізаціїмолекулгазуівимірюваннііонногоструму, величинаякогозалежитьвідвимірюваноготиску;

-тензорезисторні, побудовані на зміні електричного опору провідника під дією зовнішнього надлишкового тиску. Провідником можуть бути будь-які метали або сплави та напівпровідники.

Принципдіїіонізаційнихманометрівзаснованийназалежностівідвимірюваноготискупотокупозитивнихіонів, створенихпідчасіонізаціїмолекулрозрідженогогазу.

Іонізаційніманометризастосовуютьтількиуякостівакуумметрів, томущотількиурозрідженомугазіефектіонізаціїмолекул, якізнаходятьсяуобмеженомуоб’ємі, стаєдостатньовідчутним.

Іонізація молекул розрідженого газу може створюватися різними методами.

У електронних іонізаційних манометрах іонізація молекул газу здійснюється потоком електронів, які випускає розжарений катод і які прискорює електричне поле [46].

Вимірювальний перетворювач являє собою трьохелектродну манометричну лампу, металевий або скляний балон, який з’єднаний з об’єктом вимірювання. У балоні розміщена вольфрамова нитка (катод), сітка та анод . Електрони, що вилітають з катоду, притягуються позитивно зарядженим анодом. В залежності від тиску газу, електрони на своєму шляху іонізують більшу або меншу кількість молекул. Іони збираються колектором і створюють струм І_к, пропорційний величині анодного струму І_а та тискові газу.

Принцип роботи тензорезисторних ВПТ ґрунтується на зміні активного електричного опору провідників при їхній механічній деформації і дії зовнішнього тиску.

Електричними провідниками принципово можуть служити будь-які метали і сплави, а також напівпровідники. Проте для використання в манометрах опору найбільш відповідним матеріалом є манганін, оскільки він володіє малим температурним коефіцієнтом опору. Недолік манганіну полягає в малій зміні опору під дією тиску (малий п’єзокоефіцієнт).

19.Прилади та методи вимірювання кількості та витрати.

Для вимірювання витрати використовують прилади, що називаються витратомірами. Для вимірювання кількості речовини за будь-який проміжок часу (зміну, добу, місяць) застосовують лічильники кількості.

Вимірювання витрати виконують методом змінного перепаду тиску або методом постійного перепаду тиску.

Вимірювання методом змінного перепаду тиску засноване на тому. що в трубопроводі, по якому протікає речовина під тиском р, встановлюється пристрій для звуження потоку. При проході речовини через звужуючий пристрій збільшується швидкість його руху, внаслідок чого відбувається падіння тиску. Вимірюючи різницю тисків A/> = pt-рг до і після звужуючого пристрою, можна судити про витрату речовини, так як зміна тиску залежить від швидкості руху речовини, а отже, і від його витрати. Різниця тисків вимірюється диференціальним манометром, шкала якого, як правило, градуюється в одиницях витрати.

Принцип роботи витратомірів, що працюють при постійному перепаді тисків, заснований на зміні площі перерізу вихідного отвору при підйомі поплавця і на зрівноважування маси поплавця зусиллям, створюваним різницею тисків до і після отвори.

При збільшенні витрати поплавок переміщується вгору пір, поки розширюється кільцева щілина між тілом поплавця і стінками конусної трубки не досягне такої величини, при якій діють на поплавок сили врівноважуються.

20. Лічильники. Призначення. Принцип дії.

Лічи́льник (counter) — пристрій для підрахунку кількості сигналів, які надходять на його вхід.

Принципдіїіндукційнихприладівоблікуполягаєувзаємодіїмагнітногополянапруговоїтаструмовоїкотушокзвихревимиструмами, щонаводятьсяцимиполямивалюмінієвомудиску.

. Підключенняструмовихінапруговихкілелектролічильника

Вісь приладу з'єднана з лічильним механізмом, який вимірює частоту обертання диска. Частота обертання диску пропорційна потужності навантаження, а кількість обертів пропорційна кількості електричної енергії, що проходить крізь прилад. Передаточне число лічильного механізму підібрано так, що покази лічильника відповідають кількості використаної електроенергії, вираженій у кВт • год. Цифра, що показує десяті частини кВт • год, узята в кольорову рамку.

Конструкція мембранних лічильників З-поміж вищезгаданих приладів варто відзначити особливість конструкції мембранного лічильника. Міцний, надійний корпус надійно захищає злічувальний механізм. Система працює наступним чином. Під час поступання газу до лічильника відбувається процес витіснення газу з однієї камери до іншої, посередньо з допомогою діафрагми. Такий принцип роботи утворює рух, який власне і зчитується та подає показники на панель.
Будова ротаційних лічильників Одним з перших лічильників став саме ротаційний. У порівнянні з аналогами, у ньому відразу варто зазначити відносно невелику вагу, компактність та досить високу пропускну здатність. Якщо вже заговорили про позитивні якості тоді стабільність роботи та тривалий термін експлуатації також варто присвоїти йому. Проте інша сторона медалі говорить про високу вартість приладу. Оскільки ціна на запчастини до роторних лічильників досить високі, це буде вагомим аргументом під час вибору. Принцип роботи наступний: в середині корпусу розміщені вали, які в свою чергу утворюють дві "кишені". Перший знаходиться над входом газу в корпус. В цей момент в цій самій кишені утворюється певний тиск що запускає вали в дію. Один повний оберт валів утворюється чотири таких кишені з однаковими об'ємами. Такий рух подає інформацію на злічувальну панель.

Особливість барабанних лічильників Барабанні лічильники знайшли своє місце там, де необхідна максимальна точність заміру. Існує п'ять основних матеріалів які використовуються в процесі виготовлення лічильника барабанного: поліпропілен, полівінілхлорид, фторопласт, полівінілденфториду та з електропровідного поліетилену. Принцип роботи полягає у витісненні. Вимірювальний барабан, що обертається в затвора рідини (воді або спеціальному маслі). Усередині вимірювального барабана відбувається примусове вимірювання об'єму за допомогою періодичного заповнення і спорожнення чотирьох нерухомим вимірювальних камер. Прецизійне виготовлення та калібрування звужує точність показів до +- 0,2%. Мірний барабан - не спаяний, а корпус барабанного лічильника стійкий до дій затворної рідини якщо з неї можливе виділення кислоти.

КонструкціятапризначеннятурбіннихлічильниківВисокотехнічні, промисловітурбіннілічильникивимірюютькількістьгазущопротікаєутрубопроводі. Їх використання проводиться як для комерційного так і технологічного обліку газу. З першого погляду це міцні конструкції, що по суті являється правдою. Турбінний лічильник наділений вибухозахищеною основою. Вони мають вихідний низькочастотний сигнал (для роботи з електронними коректорами об'єму газу). При повірці лічильника використовують навпроти високочастотний сигнал. Надійність та стабільність експлуатації роботи цих лічильників підтверджена часом. Максимально позитивно проявили себе в стабільності метрологічних характеристик та в широких діапазонах робочих тисків (до 10МПа). Стійкі до перевантажень та магнітних полів. В конструкції активно застосовуються підшипники підвищеної стійкості. Турбінні колеса виготовляються з високоякісних алюмінієвих сплавів.
21.Витратоміри змінного перепаду тиску. Принцип дії.

Витратоміри змінного перепаду тиску (поплавцево-пружинні, з поворотною лопаттю) - об'ємні витратоміри рідини або газу, в якому витрата визначається за перепадом тиску, що утворюється нерухомим пристроєм, який встановлюється у трубопроводі, або є елементом трубопроводу. Їх робота базується на вимірюванні змін статичного перепаду тиску контрольованого середовища, що проходить крізь штучно звужений сегмент требопроводу. Витратомір змінного перепаду тиску складається із звужувального пристрою (найчастіше діафрагма), який створює у струмені рідини або газу перепад тиску, величина якого залежить від величини витрати, і диференційного манометра, який вимірює цей перепад і відградуйований в одиницях витрати.

Витратоміри змінного перепаду тиску отримали широке розповсюдження як в промислових, так і в експериментальних вимірах завдяки властивим даному способу вимірювання переваг, до яких слід віднести:

• порівняно високу точність вимірювання;
• зручність і універсальність методу;
• можливість, вимірювання будь-яких витрат (при деяких обмеженнях) рідини, пари та газу, що знаходяться при різних температурах і тиску;
• легкість серійного виготовлення приладів.

До недоліків даного методу вимірювання слід віднести:

• деяку втрату енергії потоку;
• відносну складність промислового застосування при малих витратах речовини, в пульсуючих потоках і потоках речовини, що містить сторонні домішки, а також потоках речовини, що знаходиться при параметрах, близьких до рівноважних.

Принцип дії витратомірів заснований на тому, що якщо в трубопроводі, по якому протікає речовина, встановлюють пристрій, що створює місцеве звуження потоку, то внаслідок переходу частини потенційної енергії тиск у кінетичну середню швидкість потоку у звуженому перетині підвищується, в результаті чого статичний тиск в цьому перерізі стає менше статичного тиску перед звуження потоку. Різниця тисків (перепад тиску) тим більше чим більше витрата речовини. Отже, перепад тиску може служити мірою витрати речовини.

Робочою формулою вимірювання витратомірів данного типу в загальнову вигляді є:

LaTeX: Q=kcbkMReecPkt yf^P

22.Витратоміри постійного перепаду тиску (ротаметри). Принцип дії.

Витратомірипостійногоперепадутиску (ротаметри, поплавковівитратоміри, поршенвівитратоміри) - витратомірирідиниабогазузперетворювальнимелементомувиглядіпоплавка; площапрохідногоотворутрубкивходійогопереміщенняповертикалі, якевикликанезміноювитрати, змінюєтьсятакимчином, щоперепадтискузалишаєтьсяпостійним. Застосовуються для вимірювання витрат однорідних потоків чистих і слабозабруднених рідин і газів, що протікають. по трубопроводах і не схильних до значних коливань. Вони належать до витратомірів обтікання, до яких також належать витратоміри змінного перепаду тиску.

Принципроботивитратомірівобтіканняґрунтуєтьсяназалежностіпереміщеннятіла, щознаходитьсявпотоціісприймаєдинамічнийтискпотоку, щойогообтікаєвідвитратиречовини.

Принципроботивитратомірівпостійногоперепадутискубазуєтьсяназалежностівертикальногопереміщеннятіла — поплавця (поршня) відвитратиречовини, щоприцьомузміщенніупотоцізмінюєплощупрохідногоотворуприладутакимчином, щобзабезпечитисталийперепадтискуміжобомасторонамипоплавця (поршня)

23.Витратоміри змінного рівня (щілинні витратоміри). Призначення. Принцип дії.

Щілиннийвитратомірзнезатопленимотвором (щілиною), щокалібрується, встінцікорпусуємісткістю — корпусом, щорозділенийперегородкоюзпрофільованоющілиною (рис. 6). Улівійчастинікорпусу, кудиподаєтьсявимірюванарідиначерезпідведенийпатрубок, проводитьсявимірюванняїїрівнязадопомогоюп'єзометричноїрівномірноїтрубкивимірювальногоприладу — дифманометра. Р і д и н а П р о ф і л ь щ і л и н и П о в і т р я 1 2 3 4 Р і д и н а

Рис. 6. Структурна схема щілинного витратоміру змінного рівня з отвором в стінці корпусу Для вимірювання рівня рідини можуть застосовуватися і інші типи рівнемірів (рис. 7). Рідина, що поступає в лівий відсік корпусу, заповнює його, переливається через профільовану щілину і через злив йде до приймача і далі — за призначенням. Інший тип витратоміру з отвором в дні судини складається з приймача — судини змінного рівня, корпуса, вихідного отвору з діафрагмою, що калібрується, або соплом. Висота стовпа рідини над отвором, що калібрується, вимірюється за допомогою рівнеміру -дифманометра. Щілинні витратоміри добре зарекомендували себе при вимірюванні сильно забруднених рідин і розчинів, що швидко кристалізуються. Діапазон вимірювання 0,1—50 м³/год; основна погрішність пристрою в комплекті з вторинним приладом ±3,5%. Цей витратомір має велику складність виготовлення й велику погрішність. В даний час розроблені і мають дуже широкі перспективи застосування

24.Електромагнітні витратоміри, принцип роботи, схема будова та використання.

Електромагні́тний витратомі́р — витратомір, принцип дії якого побудований на явищі електромагнітної індукції, згідно з яким при протіканні електропровідного середовища (наприклад, вода — середовище з іонною провідністю, провідник другого роду) умагнітному полі, у ньому індукується електрорушійна сила (ЕРС) Е, що пропорційна до середньої швидкості середовища V таіндукції B магнітного поля:

E=kBVI

{\displaystyle E=kBVl} ,

де k — безрозмірний коефіцієнт, що визначається геометричними і конструктивними параметрами первинного перетворювача (давача);

l — відстань між електродами, зазвичай при діаметрально протилежному розміщенні відповідає внутрішньому діаметру труби (l = D_у).

Принципова схема витратоміра електромагнітного типу показана на рисунку. У стінки патрубка діаметрально протилежно в одному поперечному перерізі введені електроди 1. До електродів підключено високочутливий електровимірювальний прилад, шкала якого проградуйована в одиницях швидкості або одиницях витрати. Патрубок, що вмонтований у трубопровід, по якому рухається електромагнітна рідина розміщений у магнітному полі, що створюється котушками індуктивності (індукторами) 2.

Патрубок витратоміра виготовляють з електроізоляційного матеріалу: фторопласту, поліетилену, ебоніту, гуми та інших матеріалів в залежності від властивостей вимірюваної рідини.

25.Коріолісові витратоміри. Принцип дії.

Витратомі́р Коріо́ліса — витратомір, у якому вимірювання масової витрати здійснюється на основі прояву сили Коріоліса. Свою назву цей витратомір отримав на честь Гаспара Г. Коріоліса (1792-1843)

Типовий вимірювач витрати складається з однієї або двох вібруючих трубок, зазвичай виготовлених з нержавіючої сталі. Для отримання точних результатів вимірювань важливо захищати трубки і місця їх кріплень від механічного та хімічного впливу потоку рідини. Найчастіше трубки мають U-подібну форму, хоча в принципі вони можуть бути і іншої форми. Для газів застосовуються тонші трубки, ніж для рідин. Трубкам надається вібрація від зовнішнього електромеханічного пристрою збудження коливань.

Згідно із законами механіки, одночасний обертальний і поступальний рух тіла супроводжується появою сили інерції Коріоліса. Величина і напрямок прискорення Коріоліса визначається подвоєним векторним добутком відповідних кутової та лінійної швидкостей. Тоді сила Коріоліса пропорційна векторному добутку цих швидкостей і масі рухомого тіла. У витратомірі Коріоліса обертовий рух замінено осцилюючим рухом (вібрацією) вимірювальної труби. У результаті дії інерційних сил, що виникають при цьому викликається затримка у фазі коливань на вході в трубу і їх прискорення у вихідному перерізі. В результаті чого під дією результуючої сили дві частини трубки зміщуються одна відносно одної згідно з циклом вібрацій.

При відсутності в трубці потоку її вібрації на вході і виході збігаються, тобто між ними немає ніякого зсуву фаз. При появі потоку — трубка вигинається пропорційно величині масової витрати, тому між вібраціями її вхідної і вихідної гілок з'являється фазовий зсув, величина якого буде визначатися масовою витратою потоку у трубці.

26.Віхрові витратоміри. Призначення. Принцип дії.

Вихрови́йвитратомі́р — різновид витратоміра, принципдіїякогоґрунтуєтьсяна вимірюванні частотиколивань, щовиникаютьупотоці впроцесіутвореннявихорів.

Восновіметодикивимірюваннялежитьявище, щомаєназву «ВихровадоріжкаКармана»^[1] (названеначестьдослідника ТеодорафонКармана), згіднозякимприобтіканнінерухомоготвердоготілапотоком рідини затіломутворюєтьсявихровадоріжка, щоскладаєтьсязвихорів, якіпочерговозриваютьсязпротилежнихбоківтіла (див. рис.). Частотаутвореннявихорів f затіломупершомунаближеннієпропорційноюдо швидкості потоку V ізалежитьвідбезрозмірногокритерія Sh (числаСтрухала) іширинитілаобтікання d

F=ShV\D

У вихороакустичних витратомірах як тіло обтікання застосовується призма з трапецевидним перетином, а детектування вихорів здійснюється за допомогою ультразвукових перетворювачів п'єзовипромінювача та п'єзоприймача, розміщених за тілом обтікання поперечно до потоку діаметрально протилежно. На п'єзовипромінювач від генератора подається змінна напруга, що перетворюється в ультразвукові коливання. Пройшовши через потік, ці коливання в результаті взаємодії з вихорами модулюються за фазою. На п'єзоприймачі ультразвукові коливання перетворюються в електричні і подаються на фазовий детектор, де визначається зсув фаз між сигналами генератора і п'єзоприймача. На виході фазового детектора утворюється напруга, що за частотою відповідає частоті вихорів, що через пропорційність до швидкості потоку є мірою витрати.

27.Ультразвукові витратоміри. Призначення. Принцип дії.

Ультразвуковий (акустичний) витратомір — витратомір, у якому для вимірювання швидкості потоку рідини або газу використовують ультразвук.

Принцип дії ультразвукових витратомірів заснований на вимірюванні різниці в часі проходження сигналу. При цьому два ультразвукових сенсора, розташовані по діагоналі навпроти один одного, функціонують поперемінно як випромінювач і приймач. Таким чином, акустичний сигнал, по черзі що генерується обома сенсорами, прискорюється, коли спрямований по потоку, і сповільнюється, коли спрямований проти потоку. Різниця в часі, що виникає внаслідок проходження сигналу по вимірювального каналу в обох напрямках, прямо пропорційна середньої швидкості потоку, на підставі якої можна потім розрахувати об'ємний витрата. А використання декількох акустичних каналів дозволяє компенсувати спотворення профілю потоку.

Ультразвукові витратоміри призначені для вимірювання об'ємної витрати і сумарного обсягу рідин, що протікають в трубопроводах тепломереж.

28. Теплові витратоміри. Призначення. Принцип дії.

Принципдіїтепловихвитратомірівґрунтуєтьсянанагріванніпотокуречовиниівимірюваннірізницітемпературдоіпіслянагрівача (калориметричнівитратоміри) абонавимірюваннітемпературинагрітоготіла, якепоміщенеупотік (термоанемометричнівитратоміри). Останні не мають самостійного застосування в технологічних вимірюваннях.

Схема калориметричного витратоміра показана на рис.6.15. У трубопроводі 1 встановлений нагрівач потоку 3, на рівних відстанях від центра нагрівача — термоперетворювачі 2 і 4 (при цьому нагрівання їх від випромінювання однакове), що вимірюють температуру потоку до нагрівання t1 і після нагрівання - t2.

Для нерухомого середовища розподіл температури в ній симетрично щодо осі нагрівача і тому різниця температур Δt=t1-t2=0. При певній малій швидкості потоку розподіл температури несиметричний і трохи зміщується по потоку. У місці термоперетворювача 2 температура знижується внаслідок надходження холодної речовини, а в місці термоперетворювача 4 температура t2 або трохи підвищується, або ж не змінюється, внаслідок чого при малих витратах Δt збільшується із зростанням витрати. При подальшому збільшенні витрати при постійній потужності нагрівача t2 стане зменшуватися, у той час як t1 практично постійна, тобто буде зменшуватися Δt. Таким чином, при більших витратах різниця температур Δt обернено пропорційна витраті.

29.Автоматичні терези, дозатори, лічильники готової продукції.

{\displaystyle f=Sh{\frac {V}{d}}.}

30.Прилади та методи вимірювання рівня та їх класифікація.

Вимірювання рівня сипких матеріалів має свої особливості. Характерна відмінність сипких речовин від рідких – непропорційність передачі тиску на дно та стінки в залежності від висоти рівня заповнення.

Методи вимірювання рівня

Будь-який технологічний процес, будь то видобуток і переробка нафти, або виробництво харчових продуктів потребує певних методів вимірювання рівня в резервуарах як первинної сировини, так і вимірювання рівня на наступних стадіях виробництва.

У цій статті ми розглянемо основні методи призначення і застосування рівнемірів. На сьогоднішній день ми маємо декілька типів приладів вимірювання рівня. Розглянемо основні:

1. Радарні рівнеміри

2. Троссовие рівнеміри 3. Буйкові рівнеміри 4. Гідростатичні рівнеміри

5. Сигналізатори рівня

Для вибору певного типу рівнеміра необхідно в першу чергу знати основні параметри і критерії вимірюваної середовища, а також знати габарити і конструкцію резервуара. Припустимо, у нас є необхідність вимірювання рівня технічної води і конструкція резервуара має стандартні форми. Там немає мішалок і внутрішніх пристроїв, які могли б перешкодити тим же тросовим рівнеміра. Для подібного типу вимірювання буде успішним застосування ультразвукового методу вимірювання рівня . Ультразвукові рівнеміри мають досить просте виконання по монтажу, і відносно не велику вартість.

Троссовие рівнеміри ми можемо використовувати не лише для вимірювання загального рівня в резервуарі, але так само і для рівня розділу середовищ (наприклад нафту-вода). Так само при вимірі рівня при різних умовах і критерії вимірюваної середовища, їх можна застосовувати в заспокійливих колодязях або трубах. Вони чудово замінюють буйкові рівнеміри, але в кожному методі є і свої недоліки. Застосування рівнемірів з заглибним зондами не підходить для в'язких рідин, таких як густа нафту або смола. Рівнеміри з заглибним зондами можуть використовуватися при вимірюванні агресивних середовищ, в даному випадку Заглибна частина (зонд) виготовлена зі спеціального матеріалу (Hastelloy, Monel і пр). Але в даному випадку вартість рівнемірів в подібних виконаннях значно зростає. Якщо мова йде про вимір агресивних середовищ - то в даному випадку краще підбирати безконтактні рівнеміри, тобто радарні. Найнадійнішим датчиком рівня при вимірюванні сипучих середовищ (пісок, цемент та ін) використовуються радарні рівнеміри з параболічною антеною. Тому приклад рівнемір Rosemount моделі 5600.

 У деяких технологічних процесах достатньо визначення верхнього і нижнього рівнів. У цьому випадку ми можемо використовувати датчики сигналізації рівня. В даний час доступні виконання сигналізаторів з вбудованим реле, за допомогою якого можна керувати клапанами і електричними засувками на подачу середовища в резервуар і закриття зливу з нього.

 Підсумовуючи вищесказане можна відзначити, що в даний час є маса різних засобів і методів вимірювання рівня. Вибір того чи іншого способу вимірювання залежить від параметрів вимірюваної середовища та від вимог до точності та обліку технологічного процесу.

31.Поплавкові рівнеміри. Призначення принцип дії.

Поплавковірівнеміриєоднимизнайбільшпростихінадійних. Проте вони практично не можуть застосовуватися за високих тисків. Вони дозволяють контролювати рівень рідин у широкому діапазоні від 50 до 2000 мм. До таких сигналізаторів граничних контрольованих рівнів відносяться поплавкові прилади типів РРС (реле рівня сильфонне), СУ (сигналізатор рівня), ДРР (дистанційне реле рівня).

На рисунку 3.1 показано загальний вид приладу ДРУ-1. Поплавець 3 (порожниста металева куля), сполучений початком 2 із мікровимикачем 1, знаходиться в контрольованій рідині. При досягненні максимального рівня на кулю 3 діє гранична уштовхуюча сила, що змушує шток 2 підніматися і переключати мікровимикач, який сигналізує про аварійний рівень.

Індикуючий пристрій сполучено з поплавцем тросом або за допомогою важелів. Поплавковими рівнемірами можна вимірювати рівень рідини у відкритих ємностях.

Основними несправностями у таких приладах є порушення герметичності кулі, корозія контактів перемикача внаслідок підвищеної вологості контрольованого середовища.

За необхідності поверхня кулі в місцях ушкодження підлягає паянню припоєм ПОС-40 або ПОС-60 за допомогою газового пальника або паяльника. Мікроперемикач залежно від ступеня корозії підлягає ремонту або заміні на новий тип МП.

Важливою характерною особливістю поплавкових рівнемірів, є висока роздільна здатність приладу 0,1 мм і точність вимірювань - 1 мм.Область застосування поплавкового методу вимірювання рівня дуже широка. Його не можна застосовувати тільки в середовищах, що утворюють налипання, а також - відкладення осаду на поплавку.

32.Гідростатичні рівнеміри. Призначення принцип дії

Гідростатичніприладизаймаютьважливемісцепривимірюваннірівняагресивнихрозчинівтаречовин, щошвидкокристалізуються, ізастосовуєтьсядлявимірюваннярівнявємностях, якізнаходятьсяпідтиском. У цих приладах вимірювання рівня рідини базується на вимірюванні гідростатичного тиску, створюваного рідиною, на дно резервуару.

Принцип дії гідростатичних рівнемірів грунтується на вимірюванні гідростатичного тиску стовпа рідини на дно резервуара, який залежить від висоти її рівня. Загальне рівняння для тиску Р стовпа рідини та відповідно висота Н рівня рідини в резервуарі, мають вигляд:

Р = r* g *Н [Па], (6.1) , (6.2)

де - густина рідини, кг/м ; Н – висота стовпа рідини (рівень), м; g – прискорення вільного падіння, м/с .

За способом вимірювання гідростатичні рівнеміри діляться на прилади з безпосереднім вимірюванням стовпа рідини манометром (М) (рис. 6.2,а) та п'єзометричні - з безперервним продуванням повітря (рис. 6.2,б).

33.Ємніснірівнеміритасигналізаторирівня.

Прилади для вимірювання рівня бувають досить різними.

Ємнісні вимірювачі та сигналізатори рівня найбільш перспективні серед електричних перетворювачів. Принцип дії їх заснований на залежності місткості датчика від рівня рідини чи сипучих матеріалів в резервуарі.

Ємнісний перетворювач — це електричний конденсатор, місткість якого змінюється залежно від зміни діелектричної проникності між двома електродами (обкладками). Якщо замість повітря між двома електродами з’явиться якась рідина чи сипучий матеріал, тобто заповниться діелектриком з певною діелектричною сталою, то зміниться місткість такого конденсатора.

Ємнісний рівнемір складається із вимірювального електрода (1), який з металевим корпусом (2) утворюють конденсатор, з’єднувальних проводів, вимірювального блоку (3), показуючого приладу (4). Зміни рівня рідини в резервуарі призводить до зміни рівня рідини діелектрика між електродами (1) і (2), що призводить до зміни місткості датчика, до складу якої входять С1 і С2.

Для вимірювання рівня використовуються незрівноважені індуктивноємнісні мости, в одне із плечей якого включається ємнісний перетворювач. Живлення таких мостів проводиться від генераторів високої частоти, а в вимірювальну діагональ включається прилад. Промисловістю випускаються — ємнісні рівнеміри типів ЕУ-2, РУС тощо. Вони можуть працювати в вибухонебезпечних приміщеннях.

34.Кондуктометричні сигналізатори рівня.

Принцип дії кондуктометричних сигналізаторів заснований на замиканні електричного кола джерела живлення через контрольоване середовище, яке являє собою ділянку електричного кола, що володіє певним опором (розчини кислот і лугів). Практично сигналізатори рівня можуть бути застосовані для середовищ із провідністю 2* 10^{-4 см і вище. Прилад являє собою електромагнітне реле, що включається в ланцюг, що утвориться між електродом і контрольованим матеріалом. Схеми включення релейного сигналізатора рівня можуть бути різні залежно від типу об'єкта й числа контрольованих рівнів.}

Якщо рівень рідини досягає електроду Е, коло між електродом та корпусом резервуара замикається.

Електроконтактні сигналізатори рівня широко застосовують для сигналізації та підтримування в заданих межах рівня води в теплових апаратах підприємств харчування (харчоварильних котлах, кип'ятильниках). Електростатичний сигналізатор простий, має високу точність контролю заданих положень рівня, проте наявність безпосереднього електричного контакту з середовищем, що контролюється, призводить до корозії та забруднення електродів, що знижує надійність роботи приладу.

У промисловості використовуються датчики реле типів 7В-1, БК.С-2, ДРС, СУ-102, ЭРСУ-3, ЭМСУР-2002.

35.Ультразвукові рівнеміри. Призначення. Принцип дії.

Ультразвуковий рівнемір призначений для безконтактного вимірювання рівня різних рідин і дистанції до кордону розділу середовищ.
Може використовуватися в якості сигналізатора або далекоміра. Дозволяє визначати середній рівень і перепад рівнів у двох точках, наповнення та об'єм рідини в резервуарах з відомими об'ємними характеристиками. Максимальна вимірювана відстань до 15 м.

Рівнемір застосовується для визначення рівня різноманітних середовищ у відкритих і закритих резервуарах або інших ємностях. В якості вимірювального середовища можуть виступати різні рідини, а також сипкі матеріали різних фракцій.
Основна відмінність рівнеміра від сигналізатора рівня - це здатність вимірювати рівень в динаміці, а не тільки граничні значення.
В даний час існує велика кількість технічних засобів застосовуваних для вимірювання та контролю рівня. У цих засобах реалізовано різні методи, засновані на різних фізичних принципах.
Між собою вони поділяються на два методи вимірювання:

• контактний (механічний, гідростатичний, електричний);
• безконтактний (акустичний, радарний, хвилепровідий, радіаційний).

Ультразвукові (вони ж акустичні) датчики рівня ставляться до безконтактним рівнемірів.
Принцип роботи ультразвукових рівнемірів заснований на відображенні звукового імпульсу від перешкоди у вигляді поверхні вимірюваного середовища. Ультразвуковий рівнемір містить два основні елементи - це випромінювач і приймач. Випромінювач випускає ультразвукові хвилі, які відбиваючись від поверхні середовища вимірювання, повертається назад в приймач. Таким чином, контролер приладу вимірює час, за який сигнал проходить шлях від випромінювача до приймача.
Переваги ультразвукових рівнемірів:

• відсутній контакт з вимірюваним середовищем;
• компактна конструкція і відсутність рухомих частин;
• не потребують частого обслуговування.

ринцип дії рівнемірів цього типу базується на вимірі часу проходження імпульсу ультразвука від випромінювача до поверхні рідини та назад. При прийомі відбитого імпульсу випромінювач стає датчиком. Якщо випромінювач 1 (рис. 6.1) розташований над рідиною, рівнемір називається акустичним; якщо усередині рідини – ультразвуковим. У першому випадку час, який вимірюється, буде тим більше, чим нижче рівень рідини H, у другому – навпаки.

Електронний блок 2 призначений для формування ультразвукових імпульсів, посилення відбитих імпульсів, вимірювання часу проходження імпульсом подвійного шляху (у повітрі або рідині) і перетворення цього часу в уніфікований електричний сигнал. Наприклад, акустичний рівнемір ЭХО-1 використовується для виміру рівня неоднорідних рідин (із перемінною за висотою щільністю), які кристалізуються і випадають в осад, у баках висотою до 3 м і має вихідний сигнал у виді постійного струму.

До безперечних переваг використання акустичних показників рівня рідини відносяться : безконтактна можливість використання в забрудненому середовищі , а також у різного виду рідинах , відсутність високих вимог до зносостійкості і міцності обладнання , незалежність від щільності рідини. Але є й недоліки , на які варто звернути увагу : велика розбіжність конуса випромінювання , можливість виникнення помилок вимірювання при відбитті від нестаціонарних перешкод (наприклад , мішалок ) , може використовуватися тільки в резервуарах з нормальним атмосферним тиском ( що відмежовує область застосування) .

36.Радарні (мікрохвильові) рівнеміри. Принципдії.

Принципдіївсіхвідомихрадарнихрівнемірівґрунтуєтьсянавимірюваннічасурозповсюдженнярадіохвилівідантенирівнемірадоповерхніпродукту, рівеньдоякоговимірюється, іназад, привідомійшвидкостіїїрозповсюдження. Відомо, щошвидкістьпоширенняелектромагнітниххвиль (фазовашвидкість, м/с) усередовищізалежитьвідвластивостейсередовища:

(6.11)

де e_a= e₀e — абсолютна діелектрична проникність середовища, Ф/м;

m_а = m₀m - абсолютна магнітна проникність середовища, Гн/м.

Як правило, застосовується локація через газ, тому що при цьому чутливий елемент не піддається впливу вимірюваного рідкого або сипкого середовища. Крім того, діелектричні проникності практично всіх газів близькі до одиниці, внаслідок цього показання рівнемірів практично не залежать від властивостей середовища, що заповнює ємність.

Найбільш простим, з точки зору реалізації на перший погляд, виглядає імпульсний метод, суть якого у вимірюванні часу запізнення прийнятого імпульсу відносно випромінюваного. Але при його реалізації виникають наступні труднощі: 1) випромінюваний імпульс повинен бути достатньо короткий, щоб закінчитись раніше, ніж у антену надійде відбитий імпульс, тобто, імпульс повинен мати довжину в одиниці наносекунд і менше і реалізувати його не так просто; 2) випромінюваний радіоімпульс повинен бути достатньо потужним, щоб забезпечувалось необхідне співвідношення сигнал/шум в прийнятому сигналі, а це накладає відповідні вимоги до випромінюючого елементу; 3) задача високоточного вимірювання наносекундних часових інтервалів між випромінюваним і відбитим імпульсами непроста у технічному вирішенні. При цьому, через велику швидкість поширення електромагнітних хвиль у газовому середовищі (практично дорівнює швидкості розповсюдження світла), реалізація радіолокаційного методу, по аналогії з ультразвуковим «ехо-методом», практично не можлива на відносно малих відстанях (рівнях), так як необхідне вимірювання досить малих інтервалів часу, обумовлених часом проходження хвилі від випромінювача до границі розподілу двох середовищ і назад.

37.Прилади для вимірювання густини Принципи дії

Густиномір (рос. плотномер; англ. densimeter; нім. Dichtemesser m) – прилад для вимірювання густини рідин, газів та твердих тіл, а також сипких речовин. Найпоширеніші Г. для визначення густини рідин.

Схема гідростатичного рівнеміра приведена на рис.2,а. Манометр М, який вимірює гідростатичний тиск у відповідності із рівнянням (1) при r= const,

встановлюється у дна ємності.

Якщо для даного способу вимірювання використати дифманометр, то його

можна застосовувати для вимірювання рівня в резервуарах, в яких рідина рівнем Н₁ та густиною r₁ знаходиться в двох фазах або під дією надлишкового статичного тиску Д_СТ.(рис.2,б та рис.2,в). Дифманометр дозволяє скомпенсувати статичний тиск в ємності і перетвореною величиною є тільки гідростатичний тиск на рівні мембрани нижнього розподілювача дифманометра (рис.2,в). При вимірюванні рівня середовища, що знаходиться у двох фазах (рис.3.а), різниця тисківΔР, що перетворюється в уніфікований вихідний сигнал по струму, дорівнює сумі гідростатичних тисків рідинної та парової фаз вимірюваного за рівнем середовища. В більшості випадків густина r₁ парової фази дуже мала, тому вимірюваний гідростатичний тиск зв’язаний тільки з висотою стовпа рідкої фази і визначається рівнем дзеркала рідкої фази густиною r₂.

38.Вагові густино міри. Принцип дії.

Ваговий густиномір. Для контролю суспензій з великою густиною, наприклад, магнетитових, можуть застосовуватися надійні вагові густиноміри. Принципова схема густиноміра ІГВФ (індикатор густини ваговий феродинамічний) показана на рис.

Принцип роботи густиноміра полягає в автоматичному вимірюванні маси суспензії певного об’єму, що протікає через ваговий патрубок (2). У приладі використано компенсаційний принцип вимірювання маси патрубка з суспензією.

При збільшенні маси суспензії (збільшенні її густини) ваговий патрубок, завдяки наявності гнучкої манжети (1), опускається. Осердя трансформаторного перетворювача (ТП), жорстко закріплене до патрубка, зміщується відносно свого нейтрального положення. Це спричиняє появу на вході підсилювача (ФП) напруги.

Посилений сигнал спричиняє обертання ротора двигуна (РД), останній повертає лекало (4) в такому напрямі, щоб за допомогою важеля (3) і пружини підвести патрубок у початковий стан, осердя при цьому займає знову нейтральне положення. Сигнал на вході підсилювача зникає, ротор РД зупиняється, пов’язана з ним система реєстрації фіксує нове значення густини суспензії.

39. Вібраційний густино мір. Призначення. Принцип дії.

вібраційні – основані на залежності резонансної частоти коливань, що збуджуються в рідині, від густини рідини;

Вібраційний густиномір - принцип дії базується на вимірюванні резонансної частини, елемента, заповненого рідиною. При зміні густини частота міняється.

1. Порожнинний резонансний елемент;

2. Опори;

3. Гнучкі з’єднання;

4. Приймач коливань;

5. Електронний збуджував коливань;

6. Підсилювач;

7. Перетворювач частоти в уніфікований сигнал.

Безперервно протікає рідина, об’єм її строго визначений. Частота коливань залежатиме від густини.

;

40.Психрометричний метод вимірювання вологості.

Вологість повітря визначають двома методами: гігрометричним і психрометричним.

Гігрометричний метод вимірювання вологості повітря базується на використанні властивості обезжиреної людської волосини змінювати свою довжину при зміні вологості повітря.

Психрометричний метод вимірювання вологості повітря базується на використанні аспіраційного психрометра з електровентилятором (або механічним вентилятором). Цей прилад складається з двох однакових термометрів 1 і 2 (рис. 8.1.) і аспіраційної головки 3, в якій розміщений електродвигун з вентилятором, що обдуває повітрям резервуари термометрів. Термометри розміщені в циліндричних захисних металевих оправах 4 і 5, з’єднаних у верхній частині розширенням (аспіраційна головка). Для підключення двигуна вентилятора до електромережі слугує електрошнур з вилкою. Резервуар робочої рідини одного з термометрів обмотують батистовою тканиною, яку змочують водою за допомогою резинового балончика з піпеткою. При проходженні повітря біля резервуарів термометрів „сухий” термометр показує температуру оточуючого повітря, а „змочений” термометр показує нижчу температуру внаслідок процесу випаровування. Зниження температури відбувається до тих пір, доки не встановиться динамічна рівновага між втра-Рис. 8.1.