политехнический университет»

Кафедра Автоматизации технологических процессов и производств   Отчет по лабораторной работе № 4

Уровнемеры жидких сред

 

Выполнили
студенты гр.	ХТТ-09-2
	Андреев Е.В.
(подпись)	(Ф.И.О.)
	Бессонова Е.Ю.
(подпись)	(Ф.И.О.)
	Вотинова А.Д.
(подпись)	(Ф.И.О.)
	Главатских М.И.
(подпись)	(Ф.И.О.)
Проверил преподаватель
	Орехов М.С.
(подпись)	(Ф.И.О.)

Пермь, 2012.

 

Цель лабораторной работы: изучить измерительные схемы и конструкции автоматических уровнемеров широкого и узкого диапазонов измерения; провести исследование и анализ их метрологических характеристик и на основании полученных данных сделать выводы о пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Теоретические сведения

Уровнемеры для жидкостей (единица измерения - метр или миллиметр) по принципу действия делят на указательные стёкла, поплавковые, гидростатические, электрические и радиоактивные, для сыпучих сред – лотовые.

Указательные или уровнемерные стёкла выполняют в виде стеклянной трубки или в виде одной или нескольких стеклянных камер с плоскими стёклами, соединённых с аппаратом. В стеклянной трубке или камерах жидкость, как в сообщающихся сосудах, устанавливается на той же высоте, что и в аппарате, уровень её измеряется. Указательные стёкла применяются для местного измерения уровня в аппаратах, работающих при атмосферном или избыточном (до 1Мн/м² или 10 кгс/см²) давления. Длина их не превышает 1500 мм.

В поплавковых уровнемерах чувствительным элементом является поплавок с меньшей (плавающей) и большей (погруженной) плотностью, чем жидкость. Измерение уровня жидкости в аппарате с плавающим поплавком вызывает его перемещение, которое посредством системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для показания, записи или передачи на расстояние значений высоты уровня жидкости в аппарате. В таких уровнемерах поплавок следит за уровнем жидкости. Уровнемеры с плавающим поплавком изготовляются на пределы измерения до 12-15 м.

Действие уровнемеров с погруженным поплавком основано на изменения выталкивающей (архимедовой) силы, действующей на поплавок при его погружении в жидкость. Такой поплавок удерживается в подвешенном состояния дружинным элементом. Благодаря этому значительные по величине изменения уровня жидкости будут приводить лишь к небольшим перемещениям поплавка. Уровнемеры с погруженным поплавком широко применятся для измерения высоты уровня в аппаратах до 9 м.

Гидростатические уровнемеры служат для измерения гидростатического давления столба жидкости, уровень которой определяется. Различают гидростатические пьезометрические и дифманометрические уровнемеры. Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на изменении давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости с измеряемым уровнем при изменении последнего. Их часто применяют для определения уровня жидкостей с повышенной вязкостью. Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров основано на определении уровня до перепада давления между столбами измеряемой жидкости в аппарате и в уравнительном сосуде, уровень в котором постоянен.

Электрические уровнемеры, подразделяются на емкостные и омические. Уровнемеры такого типа представляют собой комплект из датчика и вторичного прибора.

В емкостных уровнемерах чувствительным элементом является конденсатор, обкладки которого располагаются с противоположных сторон вертикальной трубки из диэлектрика. Трубка и аппарат соединены как сообщающиеся сосуды. Возможен также случай, когда одной обкладкой конденсатора является электрод, помещаемый в аппарат с измеряемым уровнем жидкости, а другой - стенки аппарата. При изменении уровня жидкости емкость конденсатора, включенного в одно из плеч моста переменного тока, изменяется, и на вход вторичного прибора подается сигнал, пропорциональный величине измеряемого уровня. Емкостные уровнемеры применяются для измерения уровня различных жидких и сыпучих веществ, за исключением вязких и кристаллизующихся.

Действие омических уровнемеров, применяемых для определения уровня электропроводных жидкостей, основано на измерении сопротивления между электродами, введенными в жидкость. При этом сопротивление слоя жидкости между электродом и корпусом или между двумя электродами зависит от высоты уровня жидкости в аппарате.

В радиоактивных уровнемерах измерение уровня жидкости основано на изменении интенсивности радиоактивного излучения при прохождении его через слой жидкости. Источник и приемник излучения располагаются снаружи, с противоположных сторон аппарата, уровень жидкости в котором измеряется. Если уровень жидкости ниже линии, соединяющей источник и приемник излучения, то последний фиксирует большую интенсивность излучения, и наоборот. Изменение интенсивности излучения преобразуется в электронном блоке в электрический сигнал, который измеряется вторичным прибором.

Радиоактивные уровнемеры применяются при измерении в закрытых резервуарах высоты уровня агрессивных, легковоспламеняющихся жидкостей, а также жидкостей, находящихся под давлением или при высокой температуре (расплавленные металлы).

Лотовые уровнемеры - механические приборы, имеющие выходной пневматический или электрический сигнал информации о параметре. Чувствительным элементом в этих приборах является щуп, соприкасающийся с измеряемой средой. Пределы измерения уровня этими приборами до нескольких десятков метров.

 

Точность измерительных приборов

Точность является важнейшим требованием к измерительным приборам, так как от неё зависит ценность получаемой от прибора информации. Мера расхождения между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины называется ошибкой, или погрешностью измерения и позволяет оценить точность (контрольного) прибора.

Так как истинное значение измеряемой величины установить нельзя, то вместо него используется действительное значение, которое получают с помощью другого, более точного прибора. Проверка точности измерительного прибора путём сравнения его показания с показаниями контрольного прибора называется поверкой.

Для оценки точности измерений применяются следующие погрешности:

­ абсолютная;

­ относительная;

­ относительная приведённая.

Абсолютная погрешность – это разность между измеренным X и действительным значениями измеряемой величины:

.

Относительная погрешность есть абсолютная погрешность, выраженная в процентах от действительного значения измеряемой величины:

 

.

Относительная приведённая погрешность равна абсолютной погрешности, выраженной в процентах от диапазона шкалы измерительного прибора:

 

,

где и - соответственно верхняя и нижняя отметка шкалы прибора.

Класс точности прибора. Каждый измерительный прибор рассчитан на работу в определённых условиях. Большинство серийных приборов предназначено для эксплуатации в нормальных условиях. Однако выпускаются и специальные модификации: прибора в тропическом, арктическом, антикоррозионном и других исполнениях.

Погрешность прибора при разработке его в расчётных условиях называется основной. При эксплуатации прибора в условиях, более тяжелых, чем расчетные к основной погрешности добавляется дополнительная.

Максимально допустимое значение модуля основной относительной приведённой погрешности называется классом точности измерительного прибора.

Чувствительностью прибора S называется отношение перемещения его стрелки φ к приращению измеряемой величины А, вызвавшему его перемещение:

 

.

Величина d, обратная чувствительности S, называется ценой деления прибора:

 

.

Порог чувствительности - это минимальное приращение измеряемой величины , способное вызвать сколько-нибудь заметное перемещение стрелки прибора. Чем выше порог чувствительности, тем ниже точность прибора.

 

Описание лабораторной установки

Рисунок 1 – схема лабораторной установки

 

Лабораторный стенд представляет собой три металлических панели, на которых смонтированы промышленные уровнемеры типов: КДС-3 (вторичный прибор уровнемера сыпучих материалов типа УС-Т9) 1, УБ-ПВ (уровнемер буйковый с пневматическим выходным сигналом) 10, ЭИУ-2 (электронный индикатор уровня) 9, в комплекте со вторичным прибором М325-2, МЭСУ-1В(малогабаритный электронный сигнализатор уровня) 3, и пьезометрический уровнемер, в комплекте с щитовым блоком питания сжатым воздухом БПВ из 8 и вторичным пневматическим прибором ВП10-ЗЭ 4. Рядом с панелями установлены расходная 7 и измерительная ёмкость 5, в крышке которой находятся первичные преобразователи уровнемеров. На корпусе ёмкости 5 установлено уровнемерное стекло 6, выполняющее функцию указателя значений измеряемого параметра.

С помощью трубопроводных коммуникационных линий и электрического насоса обеспечивается возможность изменять измеряемый уровень жидкости в ёмкости в пределах от H₀ до H_max и от H_max до H₀, где H₀=0, H_max=700 мм.

На рисунке 2 показана схема коммутации трубопроводов насоса и запорного оборудования, обеспечивающая достижение намеченной цели. Резервуар 7 имитирует промышленную ёмкость в которой измеряется уровень жидкости. Она своим днищем установлена на резервуар 9, являющийся расходной ёмкостью для рабочей жидкости. На вертикальной стенке резервуара 7 расположено уровнемерное стекло 8 со шкалой цена деления которой 1 мм.

В нижней части резервуара 7 установлены два штуцера, обеспечивающие через трубопровод 10 при открытом вентиле 11 слив жидкости в расходный резервуар и через трубопровод 2, при закрытом вентиле 11 и открытом вентиле 3 заполнение резервуара 7 при включении электропровода насоса 1. При этом изменение уровня жидкости в резервуаре 7 воспринимается датчиками автоматических приборов и визуально представляется по шкале уровнемерного стекла.

Первичные преобразователи (датчики) автоматических приборов установлены на крышке резервуара 7 и введены в его полость.

Рисунок 2 – схема коммутации трубопроводов

насоса и запорного оборудования

 

Вывод: В результате проделанной лабораторной работы была изучена конструкция и принцип действия емкостного уровнемера жидких сред. А также проведено исследование и анализ его метрологических характеристик.

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: