Датчики давления и датчики перепада давления могут использоваться для измерения уровня жидкостей, таких как вода или топливо, в вентилируемых или герметичных резервуарах. Во многих особых условиях эксплуатации они обладают преимуществами, недоступными другим датчикам уровня жидкости. Например, измерение уровня вязких, высокотемпературных, коррозионных жидкостей или газов в вакуумных резервуарах.
Измерение уровня в резервуаре осуществляется с помощью датчика давления или датчика перепада давления, оба из которых применяют принцип статического давления жидкостей.
Статическое давление в определенной точке жидкости пропорционально расстоянию от точки до поверхности жидкости, то есть: P = ρgh.
Среди них: P-давление (давление) измеряемой точки, ρ-плотность среды, g-ускорение свободного падения, h-высота от измеряемой точки до поверхности жидкости.
Для определяемой измеряемой среды ρ, g является константой, поэтому изменение положения измеряемой точки относительно поверхности жидкости связано только с измеряемым P давлением (давлением).
После появления измерение уровня жидкости в открытом контейнере вам понадобится только датчик давления.
При измерении уровня жидкости в закрытом сосуде под давлением можно рассмотреть возможность использования двух датчиков давления или одного датчика перепада давления, то есть один для измерения нижнего предела и один для измерения верхнего предела. Их выходные сигналы вычитаются для измерения уровня жидкости. Когда уровень жидкости и давление в контейнере остаются неизменными, его также можно использовать для измерения плотности среды.
Для датчиков дифференциального давления:
Пусть △P — сигнал перепада давления, принимаемый передатчиком, P0 — внутреннее давление в контейнере, P+ — положительное давление на стороне передатчика, P- — отрицательное давление боковое давление датчика; ρ – плотность жидкости в контейнере; g – ускорение свободного падения; h1 – высота от нулевой точки процесса до порта давления в верхней части контейнера; h2 – уровень технологической жидкости в контейнере; h – высота от датчика до нулевой точки уровня технологической жидкости.
Тогда есть:
P+=P0+ρgh1+ρgh
P-=P0+ρgh2+ρgh
△P=P+-P-=ρgh1-ρgh2
Когда уровень жидкости изменяется с h2=0 на h2=h1, перепад давления, измеряемый датчиком перепада давления, изменяется от большого значения до ΔP=0. При настройке передатчика выходной ток изменяется от 4 мА до 20 мА.
Узнайте больше о: Датчик дифференциального давления: понимание, принципы и применение
Измерение уровня в открытом резервуаре означает, что резервуар открыт для атмосферы. Любое изменение атмосферного давления повлияет на давление технологической жидкости внутри резервуара.
Использовать датчик давления для измерения уровня жидкости вентилируемых/открытых резервуарах. Как правило, датчик давления устанавливается ниже в резервуаре или подключается к источнику давления в нижней части резервуара. Датчик может быть оснащен фланцем или напорной трубой.
Конечно, если позволяют условия среды, например измерение воды, то может быть дешевле использовать простой погружной уровнемер.
Режим измерения уровня жидкости с помощью однофланцевого датчика: для вязких или коагулируемых жидкостей на входе в напорную трубу следует добавить изолирующую диафрагму, а в напорную трубу следует залить силиконовое масло для передачи давления с помощью силиконового масла.
В закрытых резервуарах, поскольку их внутреннее пространство изолировано от атмосферы, давление внутри может изменяться от положительного до вакуума при заполнении или опорожнении резервуара технологической жидкостью. Это изменение давления в резервуаре будет напрямую влиять на измеряемый уровень, если его не компенсировать. Компенсация достигается путем соединения трубы низкого давления датчика перепада давления с верхней частью резервуара. Поэтому при измерении уровня жидкости в закрытом резервуаре необходимо использовать датчик перепада давления.
В химической промышленности часто встречаются такие проблемы, как примеси, кристаллизованные частицы или агломерации, которые могут легко засорить соединительный трубопровод. В этом случае можно использовать фланцевый датчик перепада давления. Закрытая система, состоящая из мембранного блока, капиллярной трубки и измерительной камеры, заполнена силиконовым маслом, которое служит средой для передачи давления, предотвращая попадание измеряемой среды в капиллярную трубку и датчик во избежание засорения.
Предположим, что ρ среда — это плотность среды = 1.5, ρ0 — плотность силиконового масла = 0.93, H0 — диапазон массы среды 0–5 м, H1 = 1 м, H2 = 6 м. Двухфланцевый уровнемер устанавливается ниже горизонтальной линии нижнего торцевого фланца закрытого резервуара. Рассчитаем диапазон измерения датчика перепада давления.
Measuring range: ΔP=ρ×g×H0=1.5×9.8×5=73.5KPa
Давление уровня пустой жидкости на стороне высокого давления: P(+)=ρ0×g×H1=0.93×9.8×1=9.114 кПа.
Давление уровня пустой жидкости на стороне низкого давления: P(-)=ρ0×g×H2=0.93×9.8×6=54.684 кПа.
Перепад давления при пустом уровне жидкости: ΔP= P(+)-P(-)=9.114-54.684=-45.57 кПа.
Перепад давления при полном уровне жидкости: ΔP = перепад давления на уровне пустой жидкости ΔP + значение диапазона ΔP = -45.57+73.5=27.93 кПа
Таким образом, диапазон измерения преобразователя дифференциального давления составляет: от -45.57 до 27.93 кПа.
При измерении уровня жидкости в резервуаре с помощью датчика давления или датчика перепада давления обычно необходимо использовать такие принадлежности, как уплотнительная диафрагма и капиллярная трубка. Подробнее об этом можно узнать здесь:
Использование датчиков давления и датчиков перепада давления для измерения уровня жидкости в резервуаре может удовлетворить многие особые условия работы. Например:
Безусловно, различные измерительные среды и параметры резервуара будут влиять на выбор преобразователя. В том числе материал диафрагмы, технические характеристики, толщина, тип заполняющей жидкости, длина капилляра и внутренний диаметр и т.д. При выборе следует всесторонне учитывать различные факторы.
Во многих условиях измерения уровня в резервуарах мы в первую очередь используем датчик уровня жидкости. Например, ультразвуковой уровнемер, радарный уровнемер и т. д. Датчики давления и датчики перепада давления также обладают несравненными преимуществами. Если вы необходимо выполнить измерение уровня в резервуаре и у вас есть соответствующие потребности в закупках, пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами по продажам!
Чжан Вэй обладает 20-летним опытом работы инженером по автоматизированному контрольно-измерительному оборудованию, специализируясь на исследованиях, проектировании, установке, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании автоматизированных приборов.
Обладает опытом работы с различными протоколами связи приборов (такими как Modbus, Profibus и др.), имеет солидный опыт проектирования аппаратных схем и программирования программного обеспечения (владеет языком C и программированием ПЛК). Имеет обширный опыт работы над проектами; проекты, в которых он руководил и в которых принимал участие, достигли выдающихся результатов, повысив точность продукции, снизив затраты и увеличив эффективность производства.
Обладает превосходными коммуникативными и координационными навыками, а также сильным командным духом, что позволяет ему оперативно реагировать на потребности клиентов и предоставлять высококачественные решения в области автоматизации и контрольно-измерительной аппаратуры.
