Гидростатический (метод измерения уровня)

Гидростатический метод измерения уровня -метод основанный на измерении гидростатического давления столба жидкости по формуле P=ρgh, где P-давление, ρ-плотность, g –ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости. Для измерения гидростатическим методом уровня жидкости в ёмкости используют гидростатические датчики уровня (гидростатический уровнемер)
Гидростатический уровнемер (гидростатический датчик уровня) – прибор, измеряющий уровень жидкости в ёмкости методом измерения гидростатического давления столба жидкости по формуле h=P/ρg, где P-давление, ρ-плотность, g –ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости. Главное достоинство гидростатических уровнемеров это высокая точность при относительно невысокой стоимости и простоте конструкции. Гидростатическим методом, с помощью гидростатического датчика уровня, можно измерять объём жидкости. Для цилиндрических и параллелепипедообразных емкостей используют формулу V=S*h, где V –объём, S – площадь основания, h – высота. Для конусообразных емкостей V=⅓ π(h2³-h1³) /tg²a. Для ёмкостей сложных конфигураций емкость необходимо «разделить» на части и рассчитывать по формулам для параллелепипеда, цилиндра и конуса. При этом следует учитывать, что чем больше площадь поверхности жидкости, тем выше погрешность.

Типы гидростатических датчиков уровня

Существуют два основных типа ГДУ разделяемых по типу присоединения: погружные и врезные. Условно можно выделять так же гидростатические уровнемеры исходя из свойств измеряемой среды. Для сред неагрессивных к нержавеющей стали, агрессивных сред и пульпообразных сред. Химические свойства измеряемой среды, а для пищевых и фармацевтических производств - гигиенические требования к оборудованию, - обуславливают значительные конструкционные особенности гидростатических уровнемеров, требуя исполнения корпуса, мембраны и уплотнителей из соответствующих материалов.

Особенности применения гидростатических уровнемеров

При выборе метода измерения уровня гидростатическим уровнемером следует учитывать следующие особенности их применения.

1. Так как гидростатическое давление зависит от величины уровня и плотности жидкости, то корректное измерение возможно только для жидкостей с постоянной плотностью.
2. ГДУ – датчики избыточного давления, поэтому необходима связь сенсора с атмосферой. У датчиков избыточного давления измеряемая среда (Pср) и атмосферное давление(Pатм бак) действуют с одной стороны чувствительного элемента и только атмосферное давление (Pатм) - с другой. Для открытых ёмкостей, Pатм= Pатм бак. Таким образом, атмосферное давление в баке компенсируется атмосферным давлением вне его и датчик измеряет только Pср (давление среды).
3. Для подачи атмосферного давления в корпус погружнного датчика уровня применяется специальный кабель, который помимо сигнальных линий несет еще и полую трубку, защищенную на обратном конце воздухопроницаемым, но водонепроницаемым фильтром. Корпус погружного датчика воздухопроницаем и должен быть водонепроницаем (степень пылевлагозащиты IP 68). Длина кабеля должна быть больше максимального уровня жидкости в емкости, далее сигнал можно передавать и обычным кабелем. В ГДУ применяют специальные решения для обеспечения проницаемости корпуса для воздуха.
4. Для полностью закрытых емкостей, где создаётся избыточное давление (Ризб) между крышкой емкости и жидкостью, наиболее оптимальным будет применение гидростатических датчиков дифференциального давления. В этом случае, с помощью специального капилляра необходимо связывать датчик дифференциального давления с областью избыточного давления емкости. Датчики избыточного давления устанавливать не рекомендуется, так как при наличии избыточного давления показания прибора будут некорректны, а очень высокое давление между жидкостью и крышкой ёмкости может вывести прибор из строя. Это связано с тем, что конструктивные особенности датчика избыточного давления не позволяют присоединить капилляр к сенсору, а сенсор датчика избыточного давления в свою очередь, в большинстве случаев, не рассчитан на высокие статические давления которые создаются под крышкой ёмкости.
5. При монтаже гидростатических уровнемеров, чтобы избежать влияния повышенного давления при закачивании жидкости, так как струя насоса может создавать область повышенного давления, датчики надо устанавливать на максимальном удалении от источника турбулентности.

Ссылки

• источник: гидростатические датчики уровня BD Sensors RUS