Использование буйкового плотномера для измерения уровня и границы раздела сред

Принцип действия буйкового плотномера

Принцип действия буйковых плотномеров аналогичен принципу действия буйковых уровнемеров. Здесь также применяется неподвижный буек, передающий выталкивающее его усилие на рычаг промежуточного преобразователя. В отличие от буйкового уровнемера, здесь буек всегда полностью погружен в измеряемую жидкость и поэтому ее объем, вытесненный буйком, постоянный. Поэтому сила в соответствии с законом Архимеда будет изменяться только в зависимости от плотности жидкости.

Метод нашел применение в работе буйкового плотномера — уровнемера Proservo NMS-5 (рис. 2.26).

Рис. 2.26. Буйковый уровнемер Proservo NMS (слева) и кинематическая схема его функционирования

Принцип работы уровнемера состоит в следующем.

Принцип работы уровнемера основан на интеллектуальном позиционировании короткого буйка относительно границы раздела жидких сред по изменению силы тяжести буйка при изменении уровня самих контролируемых сред.

При контроле уровня раздела сред буек должен принципиально располагаться таким образом, чтобы граница раздела проходила перпендикулярно телу буйка, условно разделяя его общий объем V на две (в общем случае) неравные части: V_h находящейся в «верхней» и V₂ — в «нижней» жидкости. Причем, V+V₂= V. Согласно закону Архимеда, каждая из составляющих вытесненных жидкостей создают выталкивающие силы, уменьшая силу тяжести буйка. Совершенно очевидно, что буек, расположенный на других границах раздела. Будет иметь разные значения силы тяжести, например, F₀i и F₀₂ (рис. 2.26, б).

Так, для верхней границы (общий уровень) значение F_0I = Р — V₂y_{g.

Для средней границы (промежуточный уровень) значение уже равно.

Здесь у и у₂ значения плотности «верхней» и «нижней» жидкостей. При боынем количестве контролируемых сред значения усилий F, определяются аналогичным путем.

Рассчитанные значения усилий, для всех подлежащих контролю границ раздела, вносятся в память электронного устройства уровнемера в виде т.н. «уставок». Выбор этих значений позволяет избирательно следить за изменением положения всех границ раздела сред.

В дальнейшем, при функционировании уровнемера происходит непрерывное сравнение силы тяжести буйка с «уставкой» для конкретной границы раздела. При наличии разности между этими величинами следящая система, уменьшая разбаланс до нуля, приводит буек в движение до его полного останова. При этом положение буйка с высокой степенью точности идентифицирует пространственное положение контролируемой границы раздела сред. Показания энкодера 8 позволяет однозначно и с высокой точностью определить расстояние от 0-ой точки отсчета до /-той границы раздела сред.