§ 4. Электрические методы измерения уровня
Электрические методы основаны на использовании электропроводности или диэлектрической проницаемости жидкости.
В отлично от твердых тел для жидкостей характерно разделение только на проводники и диэлектрики. Негорючие жидкости, с которыми приходится иметь дело в сельскохозяйственной практике, обычно из-за наличия кислот, солей и оснований обладают значительной электропроводностью. При соприкосновении проводящей жидкости с проводником (электродом) происходит скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи от бесконечности до конечной величины. На основе такого «релейного эффекта» широко применяются контактные или кондуктомстрические сигнализаторы уровня. Их первичные преобразователи представляют собой изолированные от корпуса стержни (электроды), установленные в сосуде на определенном уровне. На корпус и сердечник стержня полается напряжение, величина которого (12, 24 В) ограничивается требованиями безопасности, так как прохождение тока через растворы сопровождается электролизом с выделением составных частей раствора, то поэтому чаще применяют переменное напряжение.
В цилиндрическом сосуде 1 объемом 0,2 м3 размещены три первичных измерительных преобразователя: верхнего уровня (ПВУ), нижнего уровня (ПНУ) и опорожнения дозатора (ПОД).
Преобразователи ПВУ и ПОД — неподвижные, а преобразователь ПНУ может перемещаться вручную на весь диапазон измерений. С помощью его устанавливают заданный уровень, а следовательно, и определенную дозу корма.
Рационализаторы комплексов заменяют двухпозиционное регулирование уровня в дозаторе многопозиционным. Для этого вместо подвижного электрода устанавливают ряд электродов 2 различной длины, а переключателем 5 выбирают цепь электрода определенной длины и заданного уровня. В многонозиционных сигнализаторах уровня может применяться подвижный электрод, который перемещается с помощью ПНУ ПВУ электродвигателя с редуктором. Система автоматического управления электродом обеспечивает установку его на заданном уровне.
Индуктивный уровнемер имеет чувствительный элемент в виде катушки индуктивности 4, погруженной в жидкость. Жидкость играет роль экрана, влияющего на коэффициент взаимной индукции, или шунта, который изменяет число витков катушки путем их замыкания. Экранирующий эффект проводящей жидкости заключается в возникновении вихревых токов, электромагнитное поле которых оказывает размагничивающее действие на поле измерительной катушки. Вихревые токи возникают только в проводящих жидкостях, поэтому и метод измерения предназначен для них.
Индуктивные уровнемеры могут быть без защитного чехла, а также с чехлом 5. Применение чехла снижает чувствительность, но создает более благоприятные условия для работы ПИПа. Диаметр катушки обычно выбирается в диапазоне 40 ... 60 мм, а толщина стенки чехла зависит от давления в сосуде. При индуктивном методе измерения уровня сравнительно просто реализуется дискретно-непрерывный способ замера. ПИП набирается из комплекта катушек, расположенных в трубе, которая играет роль защитного чехла. Определение катушки, в пределах которой в данный момент находится уровень жидкости, производится с помощью шагового искателя. Высокая чувствительность ПИПа индуктивного уровнемера к изменению уровня проводящей жидкости позволяет применять их в качестве сигнализаторов уровня и уровнемеров.
Емкостные уровнемеры. ПИП емкостного уровнемера представляет собой изолированные электроды Б, погружаемые в измеряемую среду (рис. 29,г). По конструкции электрода их разделяют на стержневые, тросовые, кабельные и пластинчатые. Принцип работы прибора основан на изменении электрической емкости при изменении уровня контролируемой среды вдоль оси преобразователя.
Преимущества емкостных уровнемеров: надежность работы в самых неблагоприятных условиях, отсутствие подвижных элементов и простота обслуживания. К недостаткам относятся: чувствительность к изменению электрических свойств жидкости и изменению емкости кабеля, соединяющего ПИП с измерительной частью прибора.
Например, емкостный уровнемер типа РУС предназначен для измерения уровня агрессивных сред в пределах от 0,4 до 20 м при температуре от —60 до +250° С и при давлении до 10 МПа. Уровнемер состоит из первичного преобразователя с емкостным чувствительным элементом и измерительного преобразователя, формирующего выходной токовый сигнал и сиг-пал обратной связи.
