Буйковые уровнемеры

Буйковые уровнемеры известны своей надежностью при работе в измерительных системах. Уровнемеры буйковые практически незаменимы при работе с высокими давлениями и температурами продукта.

Буйковыми называют уровнемеры, основанные на применении закона Архимеда о выталкивающей силе. Чувствительным элементом выступает специальное массивное тело, частично погружаемое в жидкость.

Приборы используются в системах автоматического регулирования, управления и контроля параметров тех. процессов с целью сбора данных об уровне жидкости, ее плотности или границах раздела фаз некоторых жидкостей, находящихся под давлением (избыточным, атмосферным или вакуумметрическим). Способны работать под очень высокими давлениями и температурами.

Часто приборы комплектуются интеллектуальными блоками. Такие устройства позволяют проводить измерения с особой тщательностью и качеством.

Особенности принципа работы

Общий принцип работы уровнемеров буйкового типа заключается в использовании выталкивающей силы, действующий на погруженный в жидкость буек. Количество вытесненной жидкости (+ выталкивающая сила) напрямую зависит от уровня в резервуаре через глубину погружения буйка. Действие силы оценивается специальными датчиками и преобразуется в требуемый сигнал.

Два основных варианта исполнений:

1. C использованием измерительной камеры
Прибор присоединяется к резервуару, образуя с ним смежные сосуды. Буек движется внутри измерительной камеры. Возможны измерения уровня, плотности и границ раздела фаз.

2. Без измерительной камеры
Устройства такого типа присоединяются к емкости посредством фланцевого соединения. Имеют в своем составе поплавок, перемещающийся под изменением уровня в емкости и балансировочную систему из рычага и грузов. Значения уровня передаются датчикам через систему шатунов и осей, обрабатываются электроникой и выдаются в систему.

Применение буйковых уровнемеров

Наиболее оптимально применение буйковых уровнемеров для решения задач контроля уровня, раздела границ сред (фаз) и измерения плотности. Предпочтительные сферы:

Сравнение с другими типами уровнемеров

Краткое сравнение буйковых устройств с другими типами измерителей:

Основные отличия, которые помогут сделать выбор

В случае затруднений при выборе модели под конкретное приложение, рекомендуется обратиться за консультацией.

Источник

Поплавковые и буйковые уровнемеры. Устройство, принцип действия, расчет, типы и виды поплавковых и буйковых уровнемеров.

Поплавковым уровнемером называется уровнемер, основанный на измерении положения поплавка, частично погруженного в жидкость, причем степень погружения поплавка (осадка) при неизменной плотности жидкости не зависит от контролируемого уровня. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости, и, следовательно, по его положению может быть определено значение уровня. В статическом режиме на поплавок действуют: сила тяжести G и выталкивающие силы жидкости и газовой среды. При перемещении поплавка появляется также сила сопротивления в подвижных элементах уровнемера. Если пренебречь силой сопротивления кинематики и выталкивающей силой газовой фазы, то действующие на поплавок силы связаны уравнением

G = V_жρ _жg, где V_ж — объем погруженной части поплавка, ρ _ж — плотность жидкости.

Объем V_ж однозначно определяет осадку (глубину погружения) поплавка. При изменении плотности контролируемой жидкости на Δρ _ж изменяется объем погруженной части на ΔV_ж, что приводит к изменению осадка, т.е. к появлению дополнительной погрешности. Выражение для ΔV_ж можно получить в виде

Таким образом, объем погруженной части V_ж, а следовательно, осадка поплавка, является параметром, определяющим дополни-тельную погрешность, вызванную изменением плотности контролируемой жидкости. Для снижения этой погрешности целесообразно уменьшить осадку поплавка, что может быть достигнуто либо увеличением площади поперечного сечения поплавка, либо облегчением поплавка.

В простейшем случае поплавок соединен с указателем с помощью гибкой механической связи. Размеры поплавка ограничиваются размерами уровнемера, масса поплавка не может быть сильно уменьшена из-за необходимости обеспечения требуемого натяжения гибкого элемента и преодоления сил трения. Сила сопротивления определяется выбором схемы связи поплавка с измерительной схемой уровнемера. Такая конструкция имеет большой диапазон измерения, но не обеспечивает хорошей герметизации резервуара, поэтому используется только при небольшом избыточном давлении или разрежении и невысоких температурах контролируемой среды. Примером такого уровнемера являются уровнемеры типа УДУ. Они предназначены для измерения уровня нефтепродуктов с температурой (-50. 50) °С, в интервале избыточных давлений (-1,5. 3) кПа. Диапазоны измерения 0. 12 или 0. 20 м, основная погрешность ±4 мм.

При более высоких значениях температуры и давления среды используются поплавковые уровнемеры с магнитными преобразователями. Примером таких приборов являются магнитные уровнемеры типа ПМП (рис. 1) НПП «СЕНСОР».

Рис. 1. Схема поплавкового уровнемера ПМП :

1 — корпус; 2 — кабельный вывод; 3 — зонтик; 4 — стопорное кольцо; 5 — постоянный магнит; 6 — поплавок; 7 — направляющая трубка; 8 — герконовое реле

По направляющей трубе 7 под влиянием изменения уровня жидкости перемещается поплавок 6 с постоянным магнитом 5. Внутри трубки 7 по всей ее длине находятся герконовые реле, которые срабатывают под действием магнитного поля поплавка. Стопорное кольцо 4 ограничивает перемещение поплавка вверх, а зонтик 3 защищает его от капель конденсата, который может образовываться на внутренних стенках резервуара. При диапазоне измерения от 0,5 до 6 м высота уровня измеряется с дискретностью 5 мм. При определении массы для учета изменения плотности жидкости в преобразователе производится измерение температуры. Эти преобразователи могут иметь в качестве выходной величины изменение сопротивления, токовый сигнал 4. 20 мА или цифровой.

Магнитные поплавки входят в состав ультразвуковых уровнемеров.

Буйковыми уровнемерами называются уровнемеры, основанные на законе Архимеда: зависимости выталкивающей силы, действующей на буек, от уровня жидкости. Чувствительным элементом таких уровнемеров является массивное тело (например, цилиндр) — буек, подвешенное вертикально внутри сосуда и частично погруженное в контролируемую жидкость (рис. 2).

Рис. 2. Расчетная схема буйкового уровнемера

Буек закреплен на упругой подвеске с жесткостью с, действующей на буек с определенным усилием (на рис. 2 таким элементом является пружина). Увеличивая уровень на Н от нулевого положения 00, увеличиваем выталкивающую силу, что вызывает подъем буйка на х, причем при его подъеме увеличивается осадка, т.е. х Схема буйкового уровнемера с электросиловым преобразователем :

1 — буек; 2 — рычаг; 3 — груз; 4 — разделительная мембрана

Буек 1 подвешен на конец рычага 2, на другом конце которого расположен груз 3, уравновешивающий вес буйка 1 при нулевом уровне (возможен и другой метод компенсации веса). Разделительная мембрана 4 служит для герметизации резервуара.?

При изменении уровня изменяется усилие, с которым буек действует на рычаг. Небаланс сил приводит к смещению рычага и сердечника дифференциально-трансформаторного преобразователя, выполняющего функцию индикатора рассогласования ИР. Его выходной сигнал поступает на усилитель У, выходной токовый сигнал которого Iвых поступает на выход прибора и в устройство обратной связи УОС.

Последнее представляет собой электросиловой преобразователь, который развивает усилие, устраняющее небаланс сил.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Буйковый уровнемер

Принцип действия буйкового уровнемера основан на изменении силы тяжести буйка при изменении глубины погружения его в жидкость. [34]

При расчете буйкового уровнемера принимают, что при полном погружении в жидкость с максимальным удельным весом буек не должен всплывать. Расчет торсионной трубки приведен в гл. [35]

В основу работы буйковых уровнемеров положено явление, описываемое законом Архимеда. Чувствительным элементом является цилиндрический буек, изготовленный из материала с плотностью, большей плотности жидкости. [36]

Измерение уровня жидкости буйковыми уровнемерами основано на ареометрическом принципе. Измерительным параметром здесь является выталкивающая сила, действующая на тонущий буек, величина которой пропорциональна глубине его погружения в жидкость. Для измерения уровня вязких сред уровнемеры поставляются с полированными буйками. [37]

В нашей стране разработаны буйковые уровнемеры нескольких типов, например УДУ-8 и УБ-Э. [38]

При применении поплавковых или буйковых уровнемеров их поплавки должны быть изготовлены из электропроводного материала и при любом положении иметь надежный контакт с землей. [40]

Чтобы получить возможность применения буйковых уровнемеров для измерения уровня раздела фаз, необходимо внести следующие изменения в их конструкцию: увеличить диаметр буйка; удлинить рычаг, на котором крепится буек. [41]

Малый и средний ремонт буйковых уровнемеров чаще всего ведут, не снимая прибора с рабочего места, и лишь при капитальном ремонте их доставляют в мастерские. [42]

При применении поплавковых или буйковых уровнемеров их поплавки должны быть изготовлены из электропроводного материала п при любом положении иметь надежный контакт с землей. [43]

На применяемых поплавковых или буйковых уровнемерах поплавки и буйки должны быть изготовлены из электропроводного материала и надежно заземлены. [44]

Источник

Буйковый уровнемер для измерения уровня жидкости

Буйковый уровнемер — это прибор для измерения жидкости, работающий при помощи буйка, который входит в непосредственный контакт с измеряемой жидкостью. Буйки не плавают на поверхности жидкости и при повышении уровня они погружаются в жидкость.

Буйковый уровнемер

Принцип работы буйкового уровнемера

Перемещение буйка настолько незначительны, что их тяжело заметить визуально, но обнаружить эти незначительные изменения высоты вытеснителя можно. Даже небольшие изменения положения имеют значение, поскольку они пропорциональны изменению уровня.

Взаимосвязь изменений величины уровня жидкости с изменениями веса некоего предмета, погружающегося в жидкость, изображена на рисунке ниже.

Воздействие изменений величины уровня на величину веса цилиндра

Здесь мы имеем цилиндр, подвешенный и спускающийся в емкость для жидкости. Весы, на которых закреплен цилиндр, показывают некоторую определенную весовую величину. Поскольку емкость пуста, цилиндр не контактирует с жидкостью и отмечается отсутствие подъёмной (выталкивающей) силы; поэтому вес цилиндра равен своей максимальной величине. На второй половине рисунка буек частично погружен в жидкость.

По мере повышения уровня вес буйка будет уменьшаться до того момента, пока буёк полностью не погрузится в жидкость. По мере уменьшения уровня вес цилиндра будет восстанавливаться до первоначальной своей величины. И в том, и в другом случае фактическое смещение буйка совсем небольшое, но механического движения, имеющего место в результате этого, вполне достаточно для использования в системе, с помощью которой получают показания уровня жидкости. В соответствии с производственным применением и в зависимости от свойств жидкости, будут варьироваться форма и фактический вес буйка.

Источник

Содержание

Принцип работы

Принцип действия буйковых уровнемеров основывается на законе Архимеда, в соответствие с которым на погруженный в измеряемую среду буек, действует специальная выталкивающая сила. Количество вытесненной жидкости напрямую зависит от уровня погружения буйка в баке.

При изменении уровня жидкой среды изменяется степень погружения буйка датчика, что приводит к изменению его массы. Изменение веса буйка прибора через рычаг направляется на торсионную трубку. Поворотное движение торсионной трубки передается через датчик магнитного поля на контроллер, преобразующий угол поворота в электрический сигнал. Он обрабатывается микропроцессорным автоматизированным блоком и преобразуется в цифровое значение уровня, выводимое на дисплей электронного блока уровнемера и передается по специальному HART-протоколу. При этом значение уровня преобразуется в выходной токовый сигнал (4-20 мА). Действие выталкивающей силы оценивается специальными устройствами. Фактически существует 2 варианта технического исполнения датчика:

Сфера применения буйковых уровнемеров

Буйковые уровнемеры используются преимущественно для решения задач контроля уровня, раздела границ фаз и измерения плотности. Чаще всего они используются для проведения исследований:

Также уровнемеры буйкового типа нередко применяются для сбора сведений в АСУ (границы фаз, уровень, плотность среды), металлургии или в химической и нефтехимической промышленности (в т.ч. нефтедобыче и нефтепереработке). Точная сфера эксплуатации оборудования определяется особенностями его строения и указывается в паспорте прибора.

Достоинства буйковых уровнемеров

Буйковые датчики уровня имеют много преимуществ, к которым можно отнести удобный метод измерения, по которому они работают (этот способ хорошо известен: он минимизирует вероятность возникновения возможных ошибок и неточностей при контроле жидкостей). Также плюсами буйковых уровнемеров можно назвать простоту конструкции, большим диапазоном рабочих температур и давления, широкую область применения и т.д. При этом изделия способны:

Легкость технических измерений

Основным преимуществом буйкового датчика является достаточно простой способ измерения. На сегодняшний день он является одним из самых лёгких, правильных и качественных. При этом за счет полной автоматизации этот способ практически во всех случаях исключает погрешности в ходе исследований.

Простота конструкций

Конструкция поплавковых буйковых уровнемеров создана в соответствии со всеми международными и национальными правилами и нормами, что обеспечивает ее мобильность, безопасность и эффективность использования. Строение приборов позволяет использовать их даже в труднодоступных местах для измерения жидких материалов с любыми характеристиками.

Широкий диапазон измерения рабочей среды

Буйковые уровнемеры для резервуаров отличаются многофункциональностью и универсальностью. Их можно использовать во многих бытовых и производственных сферах. Единственное исключение: прибор не стоит использовать в тех местах, где к поплавку могут прилипнуть посторонние вещества.

Недостатки буйковых уровнемеров

Основными недостатками буйковых уровнемеров считаются:

Что нужно проверить при покупке буйковых уровнемеров

В рамках приобретения датчиков буйкового типа для жидкостей следует проверить их маркировку и данные, которые касаются:

Эти и другие сведения можно найти в паспорте оборудовании, инструкции по эксплуатации и прочих технических документах на устройство.

Меры безопасной эксплуатации буйковых датчиков и преобразователей

В ходе использования уровнемера буйкового типа следует соблюдать определенные меры безопасности (вне зависимости от давления и температуры исследуемой жидкости). Персонал фирмы, которая осуществляет эксплуатацию оборудования, может быть допущен к монтажу, техобслуживанию, использованию и ремонту аппаратуры только после изучения описания оборудования, инструкции по ТБ, а также проверки знаний и получения необходимого инструктажа. Перед установкой приборов нужно проверить:

После этого нужно провести регулировку уровнемера. Все работы должны проводиться в соответствие с требованиями ГОСТ Р 51330.16 «Проверка и техническое обслуживание электроустановок во взрывоопасных зонах». При этом в рамках эксплуатации буйковых уровнемеров обслуживающему персоналу запрещено:

Техническое обслуживание буйковых уровнемеров

Техобслуживание датчика уровня рабочей среды заключается преимущественно в корректировке «нуля», проверке общего конструктивного состояния и в периодической поверке. Если нарушена герметичность фланцевых уплотнений, необходимо менять уплотнительную прокладку.

При эксплуатации буйковый датчик взрывозащищенного исполнения должен подвергаться регулярному внешнему осмотру, при котором нужно проверять отсутствие обрывов или нарушений изоляции соединительных линий, надежность монтажа кабелей, отсутствие вмятин и различных видимых механических повреждений оболочки прибора.

Наладка уровнемеров

Наладка уровнемера для жидкостей осуществляется таким образом, чтобы буек устройства погружался непосредственно при максимальном уровне исследуемой рабочей среды. Предмонтажная проверка датчиков выполняется обычно производится весовым методом. После этого эксперты настраивают измерительную систему таким образом, чтобы погрешность показаний не превышала определенного допуска (вне зависимости от остальных характеристик материала: давления, температуры, массы и т.д.).

Источник