Контактно-механические уровнемеры

Для измерения уровня сыпучих материалов, изменяющегося в широком диапазоне (до нескольких десятков метров), применяются специальные установки, в которых уровень непрерывно или периодически контролируется с помощью щупа, опускаемого до поверхности материала, которым он и тормозится. Основной частью уровнемера периодического действия для емкостей с большим диапазоном изменения уровня (рис. 21) является электромеханическая лебедка 1 с электротормозом 2, приводимая во вращение электродвигателем. На цилиндрический барабан лебедки намотан трос, к которому подвешен груз (щуп) 4. С валом барабана через механический редуктор соединен сельсин-датчик 5, электрически соединенный с сельсином-приемником 6 измерительного прибора, причем ротор сельсина-приемника поворачивается на тот же угол, что и ротор сельсина-датчика. Трос, на котором подвешен груз, проходит через направляющие ролики и через ролик реле троса 3, являющимся чувствительным элементом установки. Управление установкой производится от блока 7, в котором расположены все кнопки управления, релейная схема, реле времени, а также сигнальные лампы. Перед началом измерений щуп 4 находится в бункере в верхнем фиксированном положении. При необходимости измерения производится однократное нажатие кнопки «Пуск». Далее весь цикл измерений производится с помощью аппаратуры управления автоматически. При этом включается электролебедка, щуп опускается до уровня материала и ложится на него, натяжение троса ослабевает.

Ослабление троса вызывает срабатывание реле троса 3, которое отключает электродвигатель лебедки и он останавливается. Через несколько секунд выдержки, необходимой для отсчета наблюдателем показаний по шкале уровня, лебедка включается на подъем щупа. Дойдя до исходного положения, лебедка останавливается конечным выключателем, и цикл измерений может производиться снова.

Рис. 21. Структурная схема контактно-механического уровнемера с щупом

Вибрационные уровнемеры

Принцип действия этих приборов основан на зависимости параметров механической колебательной системы уровнемера от положения контролируемого уровня. Достоинствами этой группы уровнемеров являются их бесконтактность, а также возможность измерения уровня сред, находящихся под давлением, в условиях изменения вязкости, плотности и температуры среды, помехоустойчивость.

Вибрационный уровнемер жидкости (рис. 22) состоит из уровнемерной трубки 3, закрепленной на упругом основании и соединенной с резервуаром 5 трубопроводом 6. К трубке 3, являющейся чувствительным элементом первичного измерительного преобразователя, подводятся механические колебания от электромагнитного вибратора 4. Свободные колебания трубки 3 будут зависеть от уровня жидкости в ней. Параметры этих колебаний – резонансная частота W_рез или период колебаний T_рез воспринимаются приемником – адаптером 2, сигнал от которого поступает на усилитель 1. Резонансная частота вибрационного датчика:

,

где ω₀ – частота собственных незатухающих колебаний датчика, с^-1; β – коэффициент трения, кг/с; m – масса датчика с жидкостью, кг; δ – коэффициент затухания, с^–1.

Рис. 22. Структурная схема вибрационного уровнемера

Таким образом, напряжение, пропорциональное перемещению трубки, снимается с приемника-адаптера 2 и в фазе с колебаниями трубки 3 поступает с выхода усилителя 1 на электромагнитный возбудитель 4, пополняющий потери колебательной энергии трубки 3. Следовательно, возникают незатухающие колебания, период которых связан с уровнем жидкости в трубке 3. К выходу усилителя может быть подключен измерительный прибор.