Гидростатический уровнемер - это прибор для измерения уровня жидкости в резервуарах. Он работает на основе зависимости гидростатического давления от высоты столба жидкости. Такие уровнемеры широко применяются в промышленности для контроля уровня в емкостях, резервуарах, скважинах. Давайте подробнее разберемся, как устроен и работает этот полезный прибор.
Описание и назначение гидростатического уровнемера
Гидростатический уровнемер предназначен для непрерывного или периодического измерения уровня жидкостей, паст, суспензий и шламов в резервуарах открытого и закрытого типа.
Основные области применения:
- Нефтегазовая промышленность
- Химическая промышленность
- Энергетика
- Водоснабжение и водоотведение
- Пищевая промышленность
Преимущества гидростатических уровнемеров:
- Простота конструкции
- Высокая надежность
- Не требуют внешнего источника питания
- Устойчивость к агрессивным средам
- Низкая стоимость
К ограничениям можно отнести:
- Зависимость показаний от плотности жидкости
- Невозможность работы при налипании и засорении рабочей полости
- Необходимость регулярной проверки метрологических характеристик
Устройство и принцип действия
Устройство гидростатического уровнемера довольно простое. Основными элементами являются:
- Чувствительный сенсор (мембрана, шток, поплавок)
- Измерительный блок
- Жгуты и соединительные провода
Принцип действия основан на гидростатическом методе - чувствительный элемент реагирует на давление столба жидкости. По величине давления рассчитывается высота столба и соответственно текущий уровень.
В отличие от дифманометров, гидростатические уровнемеры конструктивно проще и надежнее в работе. Они также могут применять более совершенные способы измерения давления - тензорезистивный, емкостной, пьезорезистивный.
Основные типы гидростатических уровнемеров
По способу монтажа различают несколько типов приборов:
- Врезные - устанавливаются в технологический патрубок в стенке резервуара
- Фланцевые - монтируются на фланец в днище резервуара
- Погружные - спускаются в емкость на тросе, применяются в скважинах и открытых резервуарах
Также различают уровнемеры:
- Для агрессивных сред
- Для высоких температур
- Взрывозащищенные
Выбор типа зависит от условий эксплуатации и конструктивных особенностей объекта.
Точность измерений
На точность гидростатических уровнемеров влияют такие факторы:
- Класс точности чувствительного элемента
- Стабильность плотности контролируемой жидкости
- Колебания температуры окружающей среды
- Изменение атмосферного давления
Чтобы повысить точность, используют:
- Компенсацию температурных колебаний
- Уравнительные сосуды
- Периодическую проверку метрологических характеристик
Самые высокие классы точности у врезных и фланцевых конструкций, где длина импульсной линии невелика.
Для определения уровня в гидростатических уровнемерах используются различные физические методы. Наиболее распространены гидравлический, буйковый и емкостной.
Методы измерения уровня
Гидравлический метод основан на зависимости гидростатического давления от высоты столба жидкости. Этот принцип используется во всех разновидностях гидростатических уровнемеров.
Буйковый метод подразумевает использование поплавка, который перемещается по мере изменения уровня. Положение поплавка определяется различными способами.
В емкостных уровнемерах используются электроды, погруженные в жидкость. По емкости между электродами рассчитывается уровень. Такие приборы дешевле гидростатических, но менее надежны.
Гидростатический уровнемер: цена
Цена на гидростатические уровнемеры варьируется в широких пределах от нескольких тысяч до сотен тысяч рублей в зависимости от типа, производителя, технических характеристик.
Дешевле всего обойдутся простейшие поплавковые или емкостные модели. Врезные гидростатические уровнемеры среднего ценового сегмента - порядка 15-30 тысяч рублей.
Оснащенные дополнительными опциями высокоточные smart-уровнемеры ведущих брендов могут стоить более 300 000 рублей.
Одним из лидеров в производстве гидростатических уровнемеров является российская компания "Метран". Уровнемеры "Метран" отличают высокая точность, надежность, удобство монтажа и настройки.
Модельный ряд включает как простые экономичные модели для стандартных задач, так и высокотехнологичные smart-приборы для ответственных применений.
Схема гидростатического уровнемера
Наиболее распространенная схема гидростатического уровнемера включает чувствительный сенсор, соединенный импульсной трубкой или кабелем с измерительным блоком. Сенсор реагирует на гидростатическое давление, измерительный блок обрабатывает сигнал и отображает текущее значение уровня.
Для повышения точности в схему могут быть добавлены уравнительные сосуды, модули температурной компенсации, блоки индикации и сигнализации.
Производители гидростатических уровнемеров
Среди крупнейших производителей гидростатических уровнемеров:
- Emerson
- ABB
- Endress+Hauser
- WIKA Alexander Wiegand
- Magnetrol
Эти компании поставляют оборудование для решения практически любых задач в различных отраслях промышленности по всему миру.
Монтаж гидростатических уровнемеров
Монтаж гидростатических уровнемеров имеет свои особенности в зависимости от типа прибора:
- Погружные уровнемеры монтируются на кабель и опускаются в емкость до необходимой глубины
- Врезные устанавливаются в специальный патрубок в стенке резервуара на требуемой высоте
- Фланцевые крепятся к днищу резервуара на фланце с помощью болтов
Правильный монтаж обеспечивает надежность измерений на весь срок службы.
Эксплуатация и уход за прибором
В процессе эксплуатации необходимо:
- Следить за температурой окружающей среды, не допуская выхода за допустимые пределы, указанные в паспорте
- Исключить замерзание и кристаллизацию рабочей жидкости
- Периодически проверять показания и при необходимости проводить метрологическую поверку
- Следить за образованием отложений, по мере необходимости очищать рабочую камеру
Соблюдение этих правил позволит использовать уровнемер долгие годы.
Достоинства и недостатки
Главные преимущества:
- Высокая точность измерений - до 0,25%
- Простота и надежность конструкции
- Не требуют внешнего питания
- Длительный срок службы - до 15 лет
К недостаткам можно отнести:
- Узкий диапазон рабочих температур для некоторых типов
- Зависимость показаний от плотности среды
- Невозможность применения с сильно загрязненными и вязкими жидкостями
Тенденции развития
Современные тенденции развития гидростатических уровнемеров:
- Увеличение диапазона рабочих температур и давлений
- Повышение точности измерений
- Интеграция датчиков температуры и плотности
- Оснащение интерфейсами для передачи данных
- Создание цифровых и беспроводных моделей
Эти инновации делают приборы еще более функциональными и удобными в эксплуатации.
Специальные исполнения
Для работы в сложных условиях применяют гидростатические уровнемеры в специальном исполнении:
- Для высоких температур (до +250 градусов)
- Для низких температур (до -60 градусов)
- Взрывозащищенные
- Искробезопасные
- Для работы на большой глубине (до 1000 метров)
Для этих целей повышаются прочностные характеристики материалов и комплектующих, применяются взрывонепроницаемые корпуса, усиленная изоляция проводов.
Контроль качества и метрология
Чтобы гарантировать заявленную точность, гидростатические уровнемеры регулярно проходят поверку. Интервал поверки для большинства моделей - 1 год.
Для контроля работоспособности рекомендуется периодическая проверка показаний с помощью образцовых манометров или эталонных уровнемеров.
Альтернативные бесконтактные методы
В последнее время получают распространение бесконтактные радарные и ультразвуковые уровнемеры. Их преимущество - возможность работы с агрессивными и вязкими средами, где традиционные гидростатические датчики неприменимы.
Однако по точности они пока уступают гидростатическим, а стоимость значительно выше.
