Принцип функционирования
Измерения уровня датчиком избыточного давления основывается на законе Паскаля. Ученый смог установить, что рассчитать высоту жидкостного столба можно по давлению, оказываемому им на внутренние плоскости резервуара. При этом метод предполагает, что показатель определяется исключительно высотой столба и вязкостью жидкой среды, на него не влияют конфигурация емкости, ее габариты и максимальный объем.
Уровнемер может быть статично зафиксирован на внутренней плоскости бака, что обеспечивает постоянство измерений, либо погружен в жидкую среду, если требуются разовые замеры. Прибор фиксирует давление, полученные значения легко трансформировать в объем как вручную, посредством специальных формул, так и автоматически.
Измерение уровня проводится по одинаковым алгоритмам вне зависимости от конструктивных особенностей прибора, они идентичны для врезных, погружных, фланцевых моделей. Необходимо, однако, учесть, что точность показаний достигается только в том случае, если плотность жидкой среды неизменна.
При подборе датчиков давления обязательно принимается во внимание вид мембраны. Открытые элементы подходят исключительно для жидких сред без крупных механических загрязняющих фракций, в противном случае, высока вероятность повреждения и полного выхода из строя. Для измерений загрязненных жидкостей следует использовать мембраны, прикрытые сетками или решетками, при этом размеры ячейки решеток должны быть меньше, чем диаметр возможных загрязняющих частиц.
Сферы эксплуатации
Гидростатические датчики универсальны, подходят для применения в различных производственных, хозяйственных, промышленных областях:
-
Металлургия, горнодобывающая отрасль. Устройства фиксируют уровень воды в скважинах, накопительных баках, цистернах.
-
Охрана окружающей среды.
-
ЖКХ. Если уровнемер будет контактировать со сточными, загрязненными водами, то требуется соответствующее корпусное исполнение, способность устройства выдержать такие нагрузки без риска разрушения корпуса, мембраны, уплотнительных элементов, снижения точности показаний.
-
Производство продуктов питания, напитков. Уровнемер изготовлен из нержавеющей стали, устойчивой к окислению, не ухудшающей потребительские, вкусовые характеристики продукции.
-
Фармацевтика, химическая отрасль.
-
Гальваническая обработка металлов. В данном случае для работы необходимо использовать уровнемер, компоненты которого выполнены на основе материалов, выдерживающих выраженные химические нагрузки, продолжительный контакт с агрессивными веществами.
-
Наблюдение за потенциально опасными природными явлениями, вызванными изменением гидрологической обстановки. К примеру, гидростатический уровнемер способен оперативно зафиксировать нагонную волну, угрожающую затоплением прибрежной зоны.
-
Судоходство и судостроение. На рыболовецких судах гидростатический уровнемер помогает точно определить глубину под килем, что необходимо для поиска оптимальных районов рыболовства, на торговых, военных и прочих – зафиксировать осадку, положение корабля.
Содержание статьи
[Скрыть]Классификация
Датчики гидростатического давления представлены двумя основными конструктивными исполнениями:
-
Погружные. Такие гидростатические датчики уровня сформированы парой блоков, между которыми протянут кабель-компенсатор. За измерение давления отвечает погружной зонд. Его можно использовать не только в резервуарах, но и в открытых природных, искусственных водоемах, будь то скважина, бассейн, пруд. Корпус может быть изготовлен из металла или полимера, мембрана – из стали или технологичной керамики. Внутри кабеля-компенсатора находится патрубок опорного давления. Долговечность и точность датчика давления достигаются грамотным подбором материала патрубка, который должен быть прочным, но эластичным, чаще всего применяется поливинилхлорид, полиуретан, тефлон. Устройства этой категории оптимально подходят для измерений в труднодоступных местах, на больших глубинах.
-
Врезные. Уровнемер крепится к внутренней плоскости резервуара, мембрана открыта, расположена в торцевой части. Измерения давления проводятся как по контактной, так и по бесконтактной технологии.
При классификации гидростатических датчиков уровня используются и другие признаки:
-
Метод монтажа. Врезка в плоскость цистерны, крепление на жестком фланце, погружение в жидкую среду на кабеле-компенсаторе.
-
Вид измеряемой жидкости. Чистая вода, химическое вещество, масло высокой вязкости, загрязненное вещество с абразивными механическими частицами и прочее.
-
Взаимодействие с атмосферой. Бак может быть как открытым, воспринимающим атмосферное давление, так и герметичным, где внешним давлением можно пренебречь.
Преимущества
Устройства позволяют проводить измерения уровня жидкости как в небольших резервуарах, так и крупных водоемах, глубина которых доходит до четверти километра. Для фиксации давления на предельных глубинах используются устройства в усиленном корпусе, выдерживающие воздействие массивного водяного столба. Основные достоинства датчиков давления выглядят так:
-
Высокая степень надежности, если при подборе устройства учтены все эксплуатационные условия и нагрузки.
-
Многофункциональность. Некоторые устройства могут также использоваться для измерений температуры жидкой среды.
-
Безопасность. Если предполагается использование с горючими, легковоспламеняющимися жидкостями, необходимо использовать модели в специальном взрывозащищенном исполнении, корпуса которых не накапливают статическое электричество, что исключает формирование искры.
Чтобы исключить некорректные показатели давления, снизить погрешность измерений, датчики гидростатического давления нужно правильно установить. Недопустимо их размещение в прямой близости или прямо в потоках жидкой среды, что чревато раскачиванием, выраженными боковыми смещениями.
При невозможности такого монтажа датчики гидростатического давления комплектуются направляющими трубами. Если устройство используется в открытом водоеме, то не стоит погружать его до самого дна, если оно заилено, это чревато загрязнением мембраны, вероятен полный выход из строя.
