Погружные гидростатические уровнемеры (гидростатические зонды)

Для измерения уровня жидкости в случаях, когда невозможно применять врезные или фланцевые датчики, рекомендуется использование погружных гидростатических датчиков уровня, часто именуемых гидростam ическими зондами.

Гидростатический зонд — это прибор, основным предназначением которого является определение уровня жидкости в открытых и закрытых резервуарах, емкостях, скважинах и т. д. Так как принцип работы прибора основан на измерении уровня контролируемой среды только выше мембраны уровнемера, то для уменьшения значения «мертвой», не измеряемой зоны, гидростатический зонд желательно размещать как можно ближе ко дну емкости.

Принцип работы гидростатического зонда так же основан на прямой зависимости гидростатического давления от расстояния между уровнемером и поверхностью жидкости. Современные уровнемеры оснащаются сверхточными датчиками, которые позволяют проводить измерения даже в вязких и загрязненных жидкостях с погрешностью до 0,1%.

Благодаря широкому спектру материалов корпуса (нержавеющая сталь, поливинилхлорид, фторид поливинилидена), мембраны (нержавеющая сталь, керамика) и оболочки погружного кабеля с трубкой опорного давления (поливинилхлорид, полиуретан, тефлон), уровнемеры могут применяться не только как датчики уровня воды, но и как датчики уровня для агрессивных и/или вязких сред. При этом многие типы уровнемеров благодаря небольшому диаметру, позволяют осуществлять измерение уровня и в скважинах малого диаметра.

Рис. 3.10. Установка погружного гидростатического уровнемера (а) и устройство емкостного измерительного преобразователя (б)

Конструктивно погружной гидростатический уровнемер выполнен в цилиндрическом корпусе из нержавеющей стали, в котором размещены первичный преобразователь давления в виде стальной или керамической мембраны, емкостной, тензоэлектрический или пьезорезистивный сенсоры и электронный модуль. Измерительная камера датчика может снабжаться сменной защитной сеткой из синтетических материалов, я связи датчика с блоком вторичного преобразования и индикации используются кабели из ПВХ или полиуретана. При этом кабель несет и достаточно большую механическую нагрузку при больших погружениях, например, до 200−300 м. С помощью специальной трубки, уложенной внутри него обеспечивает связь сенсоров с атмосферой. Герметизация корпуса обеспечивается штуцерным присоединением кабеля, уплотняемого специальной разрезной втулкой и фасонной гайкой. В датчике может производиться дальнейшее преобразование, в том числе и компенсация температурной погрешности и нормирование выходного сигнала.

В случае погружного зонда мембрана находится в жидкости (рис. 3.10), поэтому в зависимости от свойств контролируемой среды конструкция уровнемера предполагает наделение его соответствующими защитными свойствами: химической стойкостью для работы в кислотных средах или концентрированных растворах солей, термостойкостью — для работы в условиях высоких температур и т. д. Поскольку различные среды требуют различных конструктивных особенностей, уровнемеры, как правило, создаются отдельно для жидкостей, неагрессивных к нержавеющей стали, агрессивных и пульпообразных сред.

Специальное исполнение уровнемера можно рекомендовать для его установки в емкости, скважины и колодцы с загрязненной водой. Для этих сред датчики прибора снабжаются специальными защитными колпачками.

Метод измерения уровня жидкости через измерение гидростатического давления, в том числе и в виде погружных уровнемеров, часто используется в системах автоматизации технологических процессов. Производители выпускают широкий модельный ряд датчиков для измерения уровня жидкости в различных применениях. Для измерения уровня нейтральных и слабоагрессивных сред предназначены датчики серии LMP (металлическая мембрана), высокоагрессивных сред — датчики серии LMK (керамическамембрана). Корпус у погружных моделей серии LMK датчиков может быть выполнен не только из нержавеющей стали, но и из поливинилхлорида или фторида поливинилидена, что наряду с керамическим сенсором обуславливает повышенную устойчивость к воздействию высокоагрессивных сред. Имеются также специальные модели в морском исполнении для надёжной работы в солёной воде.

Например, у BD Sensors RUS существуют решения для большинства использующихся в промышленности кислот, щелочей, растворов солей (например, раствора гипохлорита натрия), морской воды. Для погружных уровнемеров так же учитывают и материал, из которого изготовлен кабель. В уровнемерах используются следующие типы кабелей: РVC-для воды и жидкостей на водной основе; для масел и маслообразных жидкостей; для агрессивных жидкостей (сильно концентрированных кислот и щелочей) и для высокотемпературных сред до 125 С.

На рис. 3.11, для наглядности представлен ряд гидростатических зондов с описанием их функциональных возможностей.

Дополнительно см. так же Приложение Б.

Основные преимущества погружных зондовых датчиков, такие, как:

• • широкая линейка моделей для различных областей применения;
• • применение материалов, устойчивых к агрессивным средам;
• • высокая точность измерений (основная погрешность до 0,1% от диапазона);
• • широкий диапазон измеряемых значений уровней от нескольких сантиметров до 200−300 метров;
• • возможность одновременного измерения в широком диапазона давлений;
• • возможность одновременного измерения температуры жидкости с помощью встроенного в датчик термосопротивления Pt 100;
• • высококая эксплуатационная надежность;
• • длительный срок службы;
• • минимальные требования к техническому обслуживанию;
• • легкость монтажа устройств на рабочем месте;
• • расширенные функции диагностики.

Рис. 3.11. Гидростатические зонды от BD Sensors RUS:

LMK-305 (a); LMK-307 (б); LMK-358 (в); LMK-458 (г); LMK-808 (д) и ШК-858(е)

Отмеченные преимущества делают этот тип датчиков-уровнемеров поистине универсальными практическими для всех отраслей промышленности и еще более привлекательными для подбора уровнемера среди других типов устройств.