Гідростатичний (метод вимірювання рівня)
Гідростатичний метод вимірювання рівня -метод заснований на вимірюванні гідростатичного тиску стовпа рідини за формулою P = ρgh, де P-тиск, ρ-щільність, g -прискорення вільного падіння, h - висота стовпа рідини. Для вимірювання гідростатичним методом рівня рідини в ємності використовують гідростатичні датчики рівня (гідростатичний рівнемір)
Гідростатичний рівнемір (гідростатичний датчик рівня) - прилад, що вимірює рівень рідини в ємності методом вимірювання гідростатичного тиску стовпа рідини за формулою h = P / ρg, де P-тиск, ρ-щільність, g -прискорення вільного падіння, h - висота стовпа рідини. Головне достоїнство гидростатических рівнемірів це висока точність при відносно невисокій вартості і простоті конструкції. Гідростатичним методом, за допомогою гідростатичного датчика рівня, можна вимірювати об'єм рідини. Для циліндричних і параллелепіпедообразних ємностей використовують формулу V = S * h, де V -об'ём, S - площа підстави, h - висота. Для конусоподібних ємностей V = ⅓ π (h2 3 -h1 3) / tg 2 a. Для ємностей складних конфігурацій ємність необхідно «розділити» на частини і розраховувати за формулами для параллепіпед, циліндра і конуса. При цьому слід враховувати, що чим більше площа поверхні рідини, тим вище похибка.
Типи гидростатических датчиків рівня
Існують два основних типи ДДУ поділюваних по типу приєднання: заглибні і врізні. Умовно можна виділяти так само гідростатичні рівнеміри виходячи з властивостей вимірюваного середовища. Для середовищ неагресивних до нержавіючої сталі, агресивних середовищ і пульпообразних середовищ. Хімічні властивості вимірюваного середовища, а для харчових і фармацевтичних виробництв - гігієнічні вимоги до обладнання, - обумовлюють значні конструкційні особливості гидростатических рівнемірів, вимагаючи виконання корпусу, мембрани і ущільнювачів з відповідних матеріалів.
Особливості застосування гідростатичних рівнемірів
При виборі методу вимірювання рівня гідростатичним рівнеміром слід враховувати такі особливості їх застосування.
- Так як гідростатичний тиск залежить від величини рівня і щільності рідини, то коректне вимір можливо тільки для рідин з постійною щільністю.
- ДДУ - датчики надлишкового тиску, тому необхідна зв'язок сенсора з атмосферою. У датчиків надлишкового тиску вимірюється середовище (Pср) і атмосферний тиск (Pатм бак) діють з одного боку чутливого елемента і тільки атмосферний тиск (Pатм) - з іншого. Для відкритих ємностей, Pатм = Pатм бак. Таким чином, атмосферний тиск в баку компенсується атмосферним тиском поза ним і датчик вимірює тільки Pср (тиск середовища).
- Для подачі атмосферного тиску в корпус заглибні датчика рівня застосовується спеціальний кабель, який крім сигнальних ліній несе ще й порожню трубку, захищену на зворотному кінці повітропроникним, але водонепроникним фільтром. Корпус погружного датчика повітропроникний і повинен бути водонепроникний (ступінь пиловологозахисту IP 68). Довжина кабелю повинна бути більше максимального рівня рідини в ємності, далі сигнал можна передавати і звичайним кабелем. У ДДУ застосовують спеціальні рішення для забезпечення проникності корпусу для повітря.
- Для повністю закритих ємностей, де створюється надлишковий тиск (Різб) між кришкою ємності і рідиною, найбільш оптимальним буде застосування гідростатичних датчиків диференціального тиску. У цьому випадку, за допомогою спеціального капіляра необхідно пов'язувати датчик диференціального тиску з областю надлишкового тиску ємності. Датчики надлишкового тиску встановлювати не рекомендується, так як при наявності надлишкового тиску показання приладу будуть некоректними, а дуже високий тиск між рідиною і кришкою ємності може вивести прилад із ладу. Це пов'язано з тим, що конструктивні особливості датчика надлишкового тиску не дозволяють приєднати капіляр до сенсора, а сенсор датчика надлишкового тиску в свою чергу, в більшості випадків, не розрахований на високі статичні тиску які створюються під кришкою ємності.
- При монтажі гидростатических рівнемірів, щоб уникнути впливу підвищеного тиску при закачуванні рідини, так як струмінь насоса може створювати область підвищеного тиску, датчики треба встановлювати на максимальному видаленні від джерела турбулентності.