Буйковый уровнемер

– уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения буйка или силы гидростатического давления, действующей на буёк.

Буёк в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружён в жидкость и перемещается в зависимости от её уровня. Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных, жидкостей, находящихся при высоких рабочих давлениях (до 32 МПа), широком диапазоне температур (от –200 до +600°С) и не обладающих свойствами адгезии (прилипания) к буйкам.

Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.

Недостатком буйковых уровнемеров

являются зависимость их точности от плотности и температуры измеряемой среды, ограниченность использования для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей и жидкостей, обладающих адгезией к буйку.

Буйковыми уровнемерами называются уровнемеры, основанные на законе Архимеда: зависимости выталкивающей силы, действующей на буек, от уровня жидкости. Чувствительным элементом таких уровнемеров является массивное тело (например, цилиндр) — буек, подвешенное вертикально внутри сосуда и частично погруженное в контролируемую жидкость.

Буек закреплен на упругой подвеске с жесткостью с, действующей на буек с определенным усилием (на рис. таким элементом является пружина). Увеличивая уровень на Н от нулевого положения 00, увеличиваем выталкивающую силу, что вызывает подъем буйка на х, причем при его подъеме увеличивается осадка, т.е. х < h. При этом изменяется усилие, с которым подвеска действует на буек, причем изменение равно изменению выталкивающей силы, вызванной увеличением осадки буйка на (h - х):

хс = (h — х)

ρ

жgF - (h- х)

ρ

гgF,

где с — жесткость подвески;

ρ

ж,

ρ

г — плотность жидкости и газа; F— площадь поперечного сечения буйка.

Отсюда легко получить выражение для статической характеристики буйкового уровнемера:

x = h/(1 + с(

ρ

ж -

ρ

г)gF).

Таким образом, статическая характеристика буйкового уровнемера линейна, причем чувствительность его может быть изменена за счет увеличения F или уменьшения жесткости подвески

Действует уровнемер следующим образом.

Когда уровень жидкости в емкости меньше или равен начальному уровню h0 (зона нечувствительности уровнемера), измерительная штанга (2), на которую подвешен буек (1), находится в равновесии. Так как момент М1, создаваемый весом буйка G1, уравновешивается моментом М2, cоздаваемым противовесом (4).

    Если уровень контролируемой среды становится выше

h0

(например,

h

), то часть буйка длиной (

h - h0

) погружается в жидкость, поэтому вес буйка уменьшается на некоторую величину, определяемую как

F =ρgS(h − h0)

.
    Следовательно, уменьшается и момент

М1

, создаваемый буйком на

штанге (2)

.
    Так как момент

М2

становится больше момента

М1

, штанга поворачивается вокруг точки

(О)

по часовой стрелке и перемещает

рычаг (3)

измерительного

преобразователя (5)

.
    Электрический или пневматический измерительный преобразователь формирует выходной сигнал.
    Движение измерительной системы происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на

рычаг (2)

, не станет равной нулю.
   

Уплотнительная мембрана (6)

служит для герметизации технологической емкости при установке в ней чувствительного элемента.
    Как вариант, буек может быть установлен в специальной выносной камере вне технологической емкости.
    Диапазон измерения буйковых уровнемеров находится в пределах от 0,025 м до 16 м.
    Стандартный ряд значений верхнего предела измерения: 250; 400; 600; 1000; 1600; 2500; 4000; 6000; 8000; 10000 мм.

Устройство буйкового уровнемера с пневматическим выходом типа УБП

При изменении измеряемого уровня жидкости на чувствительном элементе (буйке) 1 возникает условие, которое через систему рычагов и тяг перемещает заслонку 2 пневмопреобразователя.
Давление питания подается в камеру «в», воздух питания через приоткрытый клапан 12 поступает в камеру «б» и через дроссель 14 — в камеру «а». В случае приближения заслонки 2 к соплу 3 давление в камере «а» возрастает и под его воздействием мембрана 11 приоткрывает клапан 12, а мембрана 15 закрывает клапан 13. Давление в камере «б» также возрастает.
Это давление является выходным сигналом преобразователя. Одновременно оно поступает в сильфон обратной связи 9, который создает усилие на рычаге 10, передаваемое с помощью бегунка 7 на рычаг 5. Это усилие создает момент, уравновешивающий момент от выталкивающей силы, возникающей в результате изменения уровня жидкости.

САПФИР-22МП1-ДУ преобразователи уровня буйковые

Тип: Стационарный/Одноканальный

Режим работы: Непрерывное слежение

Принцип действия: Буйковый (контактный)

Тип контролируемой среды: Жидкая

Маркировка взрывозащиты: 0ExiaIICT5, 1ExsdIIBT4, 1ExsdIIBT5

Описание

Преобразователи Сапфир-22МП1-ДУ предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, в том числе со взрывоопасными условиями производства и обеспечивают непрерывное преобразование зна­чения измеряемого уровня жидкости (модели 2620, 2622, 2630, 2640,2642, 2650) или уровня границы раздела двух жидких фаз (модели 2615), как нейтральных, так и агрессивных сред в стандартный токовый и (или) цифровой на базе HART-протокола выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи Сапфир-22МП1-ДУ отличаются от уровнемеров Сапфир-22МП-ДУ принципом действия и чувствительным элементом. В Сапфир-22МП-ДУ чувствительным элементом является тензомодуль, в приборе Сапфир-22МП1-ДУ - датчик Холла.

Конструкция и работа буйкового преобразователя уровня Сапфир-22МП1-Ду

Преобразователи состоят из измерительного блока и электронного преобразователя.

При изменении измеряемого уровня жидкости на чувствительном элементе (буйке) уровнемера Сапфир-22МП1-Ду изменяется выталкивающее усилие,  которое через рычаг закручивает торсионную трубку. Закручивающее усилие через стержень торсионного узла вывода  передается на магнитную систему, которая перемещается относительно неподвижно закрепленного датчика Холла, при этом напряжение с датчика Холла изменяется пропорционально выталкивающей силе.

Напряжение с датчика обрабатывается микропроцессорным электронным блоком (производится линеаризация характеристики, температурная компенсация, фильтрация) и преобразуется в токовый выходной сигнал и цифровое значение на индикаторе пропорциональные измеряемому параметру (уровню среды).

Электронный блок преобразователей Сапфир- 22МП1-ДУ выполнен на одной плате.

В преобразователях Сапфир-22МП1-ДУ в качестве упругого элемента применена торсионная трубка. Это позволило избежать таких недостат­ков, как:

    Нестабильность «0» в статическом режиме.
    Заклинивание узла передачи усилий от буйка при контроле агрессивных сред, дающих отложение на элементах конструкции.
    Дополнительная погрешность за счет изменения рабочего избыточного давления.

Преобразователи уровня Сапфир-22МП1-ДУ обладают высокими перегрузочными возможностями (7-8 кг без проявления остаточной деформации).

Взрывозащищенное исполнение
Преобразователи уровня Сапфир-22МП1-ДУ-Ех имеют вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» с уровнем «Особовзрывобезопасный», соответствуют требо­ваниям ГОСТ Р 51330.0-99, ГОСТ Р 51330.10-99. Маркировка взрывозащиты «0ExiaIICT5 X» по ГОСТ Р51330.0 и ГОСТ 51330.10 (знак «X» - указывает на особые условия их применения, которые заключаются в том, что они могут включаться толь­ко в искробезопасные цепи устройств (блоков пита­ния), имеющих маркировку взрывозащиты не ниже «ExiallC» и свидетельство о взрывозащищенности, и допускаемые параметры которых (индуктивность и емкость) не менее суммарной индуктивности и ем­кости соединительной линии и преобразователя.

Преобразователи Сапфир-22МП1-ДУ-Вн выполнены с видами взрыво­защиты «взрывонепроницаемая оболочка» (d), «специальный» (s), с уровнем взрывозащиты «взрывобезопасный» (1), соответствуют ГОСТ Р51330.0, ГОСТ Р51330.1, имеют маркировку по взрывозащите «1ExsdIIBT5 X» или «1ExsdIIBT4/H2 X», или «1ExsdIICT5 X» (знак «X» указывает на воз­можность применения преобразователей при температурах окружающего воздуха, указанных ниже).

Применение буйкового уровнемера САПФИР-22МП1-ДУ:

    Повышение точности измерений в реальных усло­виях эксплуатации, в том числе значительное снижение температурной погрешность введением дина­мической температурной компенсации.
    Настройка «нуля» и «диапазона из­мерения» независимо друг от друга, а также пере­настройка на другой диапазон измерения.
    Установка «нуля» непосредственно на объекте, без вскрытия и разгерметизации элек­тронного блока, что важно при использовании преобразователя во взрывоопасной или агрессивной среде (при исполь­зовании HART-протокола калибровка производит­ся дистанционно).
    Перенастройка преобразователя без демонтажа на новые характеристики буйков (сухой вес и выталкивающая сила) и установка новых значений плотности контролируемой жидкости.
    Выбор отображения измеряемого уровня на ЖКИ в % (0-100) или в мм (0-9999).
    Выбор вида выходного сигнала (0-5; или 4-20 мА).
    Установка времени усреднения выходного сигнала от 1 до 60 с.
    Установка режима «электронная лупа».
    Вывод на ЖКИ ненормированного значение температуры внутри электрического блока.
    Использование датчика Холла позволило иск­лючить прямой контакт датчика с подвижной сис­темой узла ввода, т.е. исключить разрушение дат­чика при неаккуратном монтаже или резком сбросе контролируемой жидкости из емкости.

Преобразователи имеют повышенную электро­магнитную совместимость, что обеспечивает их стабильную работу вблизи мощных источников эле­ктромагнитных излучений.

Преобразователь уровня Сапфир-22МП1-ДУ (HART) легко интегрируются в цифровые АСУ ТП, а также могут применяться вместо уровнемеров со стандартными токовыми выходными сигналами в существующей аналоговой АСУ предприятия.

В преобразователях Сапфир-22МП1-Ду (HART) обеспечена возможность дистанционного снятия информации (значения измеряемого параметра, единицы и диапазона измерения, индивидуальных параметров прибора и др.), перенастройки и тести­рования. Предусмотрена опция защиты настроек от не­санкционированного доступа.

Преобразователи предназначены для контроля уровня сред не содержащих компонентов, конден­сат паров которых замерзает при отрицательных температурах окружающего воздуха, возможных в процессе эксплуатации.
При наличии таких компонентов и температуре окружающего воздуха до минус 60°С надежная работа преобразователей Сапфир-22МП1-Ду гарантируется с применением обогревателей ОУр-1М ТУ 4214-047-42334258-2008.