Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 128
Текст из файла (страница 128)
Компенсационный конденсатор всегда остается полностью погругкенным в жидкость, уровень которой измеряется. Это обусловливает наличие нензмеряемого уровня жидкости в резервуарах, зависящего от высоты компенсационного конденсатора /ло которая для преобразователя ПЕ-6 уровнемера ДУЕ-2 равна 200 мм. Конструктивно преобразователь ПЕ-6 выполнен из двух жестко соединенных конденсаторов: образованного двумя коакснально расположенными трубами, и компенсационного, состоящего из нескольких коаксиально расположенных коротких труб.
Первичные преобразователи для измерения уровня злектропроводных жидкостей. В преобразователях этого типа один электрод конденсатора выполняют изолированным в виде стержня, провода или кабеля. Вторым электродом служат стенки металлического резервуара, в котором измеряют уровень жидкости, Если резервуар Рис. 19-5-3. Схема устройства емкосгного преобразователя для иамереаия уровня електропроиодных жидкостей. Рис.
!9-5-4. Экниаалентиая электрическая схема преобрааоаателя (рнс. 19-5-3). На рис. 19-5-3 представлена схема устройгства емкостного преобразователя для измерения уровня электропроводной жидкости. Один электрод преобразователя выполнен в виде металлического стержня 1, наружная поверхность которого покрыта изоляцией 2, например фторопластом. Вторым электродом служит цилиндрическая стеяка резервуара Л, в котором измеряют уровень жидкости. Рассмотренная схема преобразователя используется в емкостном индикаторе уровня типа ЭИУ-2. На рис. 19-5-4 изображена эквивалентная электрическая схема этого преобразователя.
Здесь С,— дикость проходного изолятора 4 и соединительного кабеля, значение которой не зависит от среды, находящейся в резервуаре; С,— емкость, образованная наличием на электроде ! изоляционного зокрытия 2 с диэлектрической проницаемостью е, на участке длиною Н вЂ” 6; С,— емкость между наружной поверхностью изолированного электрода 1 и стенкой резервуара д на участке высотою Н вЂ” 1т, где диэлектриком являются воздух и пары жидкости, уровень которой измеряют; С вЂ” емкость, образованная наличием на электроде 1 изоляционного покрытия с диэлектрической про- имеет болыпие размеры нли стенки резервуара выполнены из не- проводящего материала, то необходимо для обеспечения надежности измерения параллелыто оси изолированного электрода устанавливать в резервуаре металлические электроды (например, стержни, тр) бы, полосы) на определенном расстоянии, рекомендуемом заводом-изготовителем.
Стабильность характеристик прибора и точность измерения уровня будут обеспечиваться в большей степени, когда у преобразователя изолированный электрод расположен в стальной трубе. Примером этого может служить уровнемер ДУЕ-2, работающий с преобразователем ПЕИ-1, у которого изолироваяный электрод, выполненный в виде 1-'-образного провода, установлен в стальной трубе.
ннцаемостью з, на участке высотою Ь, соприкасающемся с проводящей жидкостью; С, — емкость мезщу наружной поверхностью изолированного электрода 1 и стенкой резервуара 8 на участке высотою Ь, где диэлектриком служит жидкость с диэлектрической проннцаемостыо з; К, — активное сопротивление утечек, значение которого зависит от качества изоляционного материала, применяемого в конструкции преобразователя, от сопротивления утечки соединительного кабеля н проводящих пленок, которые могут образовываться на поверхности изолятора; Й, — активное сопротивление утечки на участке И вЂ” й, зависящее от удельного электрического сопротивления воздуха„ паров жидкости и изоляционного материала на стержне (проводимостью утечки на этом участке можно пренебречь); Ка — активное сопротивленне утечки на участке высотою Ь, значение которого зависит от удельного электрическою сопротивления жидкости р .
Емкости С, и С„, включенные последовательно, малы по сравнению с емкостью на участке й, н нми можно пренебречь. При повышении уровня общая емкость С4 и С, возрастает, так как поверхность соприкосновения с электродами 1 н 3 проводящей жидкости увелнчивается, кроме того, в этом случае мы имеем как бы уменьшение расспиния между электродами 1 и 8. Таким образом, емкость преобразователя, отнесенная к зажимам а, пропорциональна измеряемому уровню жидкости н определяется выражением С„.=С,+ — ~-~ —. (19-5-12) Ф+ к Наличие сопротивлений утечек й, н К, в выходном параметре преобразователя приводит к появлению дополнительного сигнала, фаза которого будет сдвинута относительно основного сигнала так же, как в уровнемере для измерения уровня неэлектропроводных жидкостей.
Устройство емкостных уровнемеров. В емкостных уровнемерах для нзмерения электрической емкости преобразователя, пропорциональной контролируелюму уровню жидкости, используют резонансные и мостовые схемы. Резонансные схемы применяют в емкостных (электронных) сигнализаторах уровня ЭСУ-1, ЭСУ-2 и др. 175, 86). Эти сягнализаторы уровня применяют для контроля уровня жидкостей, а также и различных сыпучих тел с постоянной влажностью. Мостовые измерительные схемы используют в большинстве емкостных уровнемеров, снабжаемых вторичнымн показывающими или показывающими н самопишущими приборами. Вторичные приборы этих уровнемеров могут иметь контактное устройство для сигнализации предельных значений уровня.
Принципиальная схема электронного индикатора уровня ЭИУ-2, выпускаемого рязанским заводом «Теплоприбор», приведена на рнс. 19-5-5. Нзмерительная схема представляет индуктивно-емкостный мост, состоящий вз нндуктивностей двух вторичных обмоток трансфорзгатора Тр, конденсаторов С„С, (перемычка в положении 1 — 2) и емкости преобразователя С„.
В этом случае измеряемая емкость преобразователя должна находиться в диапазоне 0 — 300 пФ. Если в схему моста будут включены вместо Сэ конденсаторы С, н С, (перемычка в положении 1 —.-5„1 — 4) илк Сз н С, (перемычку устанавливают в положение 1 — д, 1 — 5). то нзмеряемая емкость преобразователя Си должна находиться соответственно в диапазоне 0 — 600 нлн 0 — 1200 пФ. Питание прибора осуществляется напряжением переменного тока 220 нлн 127 В, частотой 50 Гц.
$Ьмернтельный мост питается от генератора сннусондальных колебаний частотой 100 кГц, со- с, бранного на транзисторе по схеме с (.С-контуром. Сигнал разба- с, с, = ланса моста, пропорциональный ! контролируемому уровню жид- г ! э ~> 1 кости, подается ка вход уснлн! сг Х агу теля, состоящего нз эмнттерного гд повторителя, усилительного каскада н выходного каскада. Выходное напряжение, снимаемое с резистора выходного каскада, Рис. !9-5-5. Принципиальная электри. составляет 0 — 100 мВ.
В каче- ческая схема уровнемера ЭИу-2. стве показывающего н самопишущего прибора может быть использован автоматический потенцнометр КСП2 нлн показывающий мнллнамперметр типа )У!325, включаемый в разрыв эмнттерной цепи транзистора выходного каскада. Электронный индикзтор уровня ЭИУ-2 в комплекте с плвстинчзтым или тросовым смкастиым преабрззовэтелем предназначен для контроля уровня неэлектропроводных жидкостей, находящихся пад давлением до 25 кгс!сзгз (2,5 МПв) и имеющих температуру от — 40 да 200'С. При применении этого уровнемерв следует учнтыввть, что изменение значения диэлектрической праницвемости жидкости, уровень которой измеряется, приводит к изменению показаний прибора. Индикатор уровня Э!!У-2 в комплекте со стержневым емкостным преобрззавзтелем с фторопластовым покрытием преднязнечен для контроля уровня электро- проводных жидкостей, находящихся под дющением до 25кгс/смз (2,5МПэ) и имеющих темперзтуру от — 40 до 200'С.
Уровнемер в комплекте с емкосгным преобразователем кабельного тнвз с полиэтиленовым покрытием используется дли контроля уровня элекзрапроводных жКвкасгей, находящихся под давлением до !О кгс/сзгз (! МПэ) и имеющих тем~ервтуру от — 40 до 80"С. Указанные выпге для уровнемера ЭИУ-2 днапазоны измерения емкости преобразователя С„, пропорциональной измеряемому уровню жидкости, зависят от типа преобразователя, его длины, характернстнкн жидкости н способа установки преобразователя на резервуаре. Пластннчатые н тросовые емкостные преобразователи изготовляются длиною соответственно от 1 до 2,5 м и от 4 до 20 м. Стержневые н кабельные емкостные преобразователи изготовляются длнною соответственно от 1 до 2,5 м н от 4 до 10 м.
Установка указателя показывающего прибора на начальную отметку шкалы производится подстроечным конденсатором Сп Для установки указателя прибора на конечную отметку шкалы служит регулируемый резистор, включенный в эмиттерную цепь транзисто а усилительного каскада (на рнс. 19-5-5 не показан). Ь редел допускаемой основной погрешности электронного индикатора уровня ЭИУ-2 равен 2,5% диапазона измерения. При применении ЭИУ-2 в качестве уровнемера необходимо производить его настройку (выбор диапазона измерений, установку указателя прибора на начальную и конечную отметки шкалы), что связано с необходимостью слива жидкости из резервуара и его последующим заполнением.
Необходимость проведения в рабочих условиях экс- Рнс. !9-6-6. Принципиальная электрическая схема уровнемера ДЕУ-2 с исполь- зованием емкссгного преобразователя ПЕ-6. плуатации такой настройки является существеиныле недостатком этого уровиемера. К недостаткам следует также отнести нелинейность статической характеристики уровнемера. Индикатор уровня ЭИУ-2 в комплекте с пластинчатым или тросовым емкостным преобразователем может быть использован для измерения уровня сыпучих тел с постоянной влажностью и с размером гранул менее 5 мм. Более совершенными являются емкостные уровнемеры типа ДЕУ-2, разработанные НИ1 !Теплоприбором.
Эти приборы, выпускаемые заводом «Теплоприбор» (г. Рязань), предназначены для дистанционного измерения уровня незлектропроводных и электро- проводных жидкостей в комплекте с емкостным преобразователем соответственно типов ПЕ-б и ПЕИ-!. Принципиальная электрическая схема уровнемера ДЕУ-2 с использованием емкостного преобразователя ПЕ-6 (рис.
19-5-2) приведена на рис. 19-5-6. Преобразование сигнала емкостиого преобразователя в напряжение осуществляется мостовой измерительной схемой с обратной связью. Плечами моста служит емкость измери- тельного конденсатора преобразователя С„, емкость компенсационного конденсатора преобразователя С„ вторичная обмотка 1 — 2 трансформатора Тр1 и вторичная обмотка 4 — 6 трансформатора Тр2.
Вторичная обмотка 2 — 3 трансформатора Тр1, конденсатор с постоянной емкостью С„ и вторичная обмотка 6 — 7 трансформатора Тр2 включены в измерительную диагональ моста. В рассматриваемой схеме уровнемера приняты следующие обозначения: à — генератор сииусоидальных колебаний с усилителем мощности и элементом сравнения, питающий мостовую измерительную схему стабилизированным напряжением У, частотой 50 кГц; ТрЗ вЂ” входной трансформатор усилителя; ФД вЂ” фазовый детектор; ПУОС вЂ” преобразовательное устройство обратной связи; Д— детектор; ВП вЂ” вторичный прибор; У, = У, = — У» — напряжеяие на обмотках 1 — 2 и 2 — 3 трансформатора Тр!; 11» = (У„к,— напряжение на обмотке 6 — 7 трансформатора Тр2; (1», — выходное напряжение преобразовательного устройства обратной связи; к,— коэффициент трансформации обмотки 6 — 7 трансформатора Тр2; (I, =- (7»,к» вЂ” напряжение на обмотке 4 — Б трансформатора Тр2; к» вЂ” коэффициент трансформации обмотки 4 — 6 трансформатора Тр2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
