Οι δείκτες μηχανικής στάθμης ταξινομούνται ως
Γυαλί μετρητή
Τύπος πλωτήρα
Τύπος εκτοπιστή
Τύπος διαφράγματος
Ενδείξεις διαφορικής στάθμης πίεσης
Γυαλί μετρητή
Ο υαλοπίνακας μετρητή ή ο υαλοπίνακας είναι μια απλή συσκευή που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της στάθμης του υγρού στερεώνοντας έναν διαφανή γυάλινο σωλήνα παράλληλα με το δοχείο υγρού.
Ο γυάλινος σωλήνας πρέπει να έχει μικρή οπή και χοντρό τοίχωμα ώστε να αντέχει την πίεση. Για να το προστατεύσετε περαιτέρω, πρέπει να είναι εγκλωβισμένο σε μεταλλικό σωλήνα με άνοιγμα με σχισμή. Οι βαλβίδες τοποθετούνται σε κατάλληλα σημεία για την ευκολία αντικατάστασης σπασμένου γυαλιού μετρητή χωρίς διακοπή της διαδικασίας. Γενικά, τα γυαλιά μετρητή δεν χρησιμοποιούνται για ύψος άνω των 90 cm ή 3 ποδιών. Απαιτείται η στερέωση δύο ή περισσότερων υαλοπινάκων σε διαφορετικά ύψη για ψηλότερες δεξαμενές. Γενικά, οι γυάλινοι σωλήνες επιλέγονται έτσι ώστε να αντέχουν πίεση ατμού 150 kg/cm2, στους 250 βαθμούς ή πίεση νερού 450kg/cm2.
Δίχρωμο μετρητή στάθμης γυαλιού
Γενικά, αυτοί οι μετρητές στάθμης δύο-γυαλιού τοποθετούνται σε λέβητες. Αυτό το δίχρωμο μετρητή στάθμης γυαλιού δείχνει κόκκινο χρώμα για τον ατμό και πράσινο χρώμα για νερό. Αυτό επιτυγχάνεται με την εκμετάλλευση μιας οπτικής αρχής του δείκτη διάθλασης. Το RI είναι διαφορετικό για διαφορετικά χρώματα όταν περνούν μέσα από μέσα όπως γυαλί, νερό και ατμός. Το σώμα του μετρητή είναι τραπεζοειδές με πίσω γυαλιά στερεωμένα στις μη-παράλληλες όψεις. Μια δίχρωμη λυχνία LED ή μια τυπική δίχρωμη λάμπα με κόκκινα και πράσινα φίλτρα στερεωμένα στις απέναντι πλευρές ενός τραπεζίου. Αυτός ο ειδικός φωτισμός μεταδίδει ένα λοξό φως μέσω των πίσω γυαλιών μέτρησης στάθμης για να φτάσει στα εσωτερικά μέσα. Όταν ο μετρητής περιέχει ατμό, οι πράσινες ακτίνες αποκλίνουν και αποφεύγεται να αναδυθούν στην πλευρά του παρατηρητή. Στη συνέχεια, το κόκκινο φως που παρεκκλίνει από τον ατμό κινείται μέσω της εσωτερικής οπής φτάνοντας στον παρατηρητή. Οι κόκκινες ακτίνες εκτρέπονται και χάνονται στο εσωτερικό όταν η διαδρομή ακτίνων περιέχει νερό, έτσι ώστε η πράσινη ακτίνα να φτάσει στο μπροστινό τζάμι του μετρητή στάθμης.
Τύπος πλωτήρα
Ο πλωτήρας είναι μια ουσία όταν βυθίζεται σε ένα υγρό και όταν επιπλέει στην επιφάνεια του υγρού έχει περισσότερη άνωση από το πραγματικό του βάρος.
Σύμφωνα με την αρχή, ο όγκος του πλωτήρα που εκτοπίζει το υγρό πρέπει να είναι μεγαλύτερος από το βάρος του πλωτήρα.
Τυπικοί Πλωτήρες
Οι τυπικοί πλωτήρες είναι σφαιρικοί ή κυλινδρικοί. Η διάμετρος του πλωτήρα πρέπει να είναι μεγαλύτερη για υγρά χαμηλής-πυκνότητας και αντίστροφα. Η διάμετρος του σφαιρικού πλωτήρα κυμαίνεται μεταξύ 75 mm και 175 mm. Οι πλωτήρες μπορεί να είναι τοποθετημένοι-πάνω ή πλάγια-. Η κίνηση του πλωτήρα μπορεί να παρακολουθηθεί ηλεκτρο-μηχανικά στερεώνοντας ένα ποτενσιόμετρο ή LVDT σε αυτό. Ο μαγνητικά συζευγμένος πλωτήρας υποδεικνύει επίσης τη στάθμη του υγρού.
Πλεονεκτήματα των Standard Floats
Απλός σχεδιασμός
Υψηλή ακρίβεια
Μεγάλη γκάμα επιπέδων μέτρησης
Δυνατότητα μέτρησης στάθμης σε διαβρωτικά και παχύρρευστα υγρά
Μειονεκτήματα των τυπικών πλωτών
Ένας τυπικός πλωτήρας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε δεξαμενές υπό πίεση.
Πλωτήρας με διακόπτες Reed
Το σχήμα δείχνει μια σειρά από αντιστάσεις και διακόπτες καλαμιού συνδεδεμένους.
Αυτά τοποθετούνται γενικά σε απόσταση περίπου 5 mm μεταξύ τους σε μια στήλη.
Επιπλέουν πλευρές μόνιμου μαγνήτη κατά μήκος της στήλης του διακόπτη καλαμιού.
Ο διακόπτης καλαμιού βραχυκυκλώνεται ανάλογα με τη θέση του πλωτήρα και στέλνει ρεύμα μέσω του αμπερόμετρου.
Το ρεύμα μέσω του αμπερόμετρου αφορά περισσότερο τη θέση του πλωτήρα
Αυτός ο τύπος ένδειξης στάθμης υποδεικνύει επίπεδα με ακρίβεια 5 mm.
Μαγνητοσυσπαστική Μέθοδος
Η Μαγνητοσυσπαστική μέθοδος είναι η πιο κομψή από όλους τους δείκτες στάθμης float-. Η ένδειξη στάθμης καθορίζει τη θέση επίπλευσης του υγρού.
Στη Μαγνητοσυσπαστική μέθοδο, αυτός ο πλωτήρας είναι ένα ομόκεντρο κυκλικό κομμάτι ενός μόνιμου μαγνήτη. Τα αποτελέσματα των Wiedemann και Villari χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της θέσης του μαγνητικού πλωτήρα σε μια υγρή επιφάνεια. Το υλικό σιδηρομαγνητικού κυματοδηγού χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μαγνητοσυστολής.
Γενικά, μια δύναμη έλξης μεταξύ του κυματοδηγού και του μαγνήτη πλωτήρα αυξάνει μια δύναμη τριβής που αναστέλλει τη συνεχή κίνηση του πλωτήρα. Αυτό μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας έναν κυματοδηγό διαμέτρου μικρότερης από 0,5 mm. Με αυτή τη μέθοδο μπορεί να επιτευχθεί ακρίβεια περίπου 0,1 mm.
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες φαρμακευτικών, τροφίμων, χημικών, υγραερίου πετρελαίου και ποτών.
Τύπος εκτοπιστή
Εκτοπιστής ισορροπίας ελατηρίου
Αυτός ο τύπος εκτοπιστή ισορροπίας ελατηρίου, λαμβάνοντας υπόψη την προέλευση της μεταβολής της στάθμης του υγρού, κάνει το προσαρτημένο ελατήριο να συστέλλεται ή να διαστέλλεται κατά την κίνηση του εκτοπιστή προς τα πάνω και προς τα κάτω. Ο μετατοπιστής της ράβδου καταλήγει σε μαγνητική μπάλα. Η μαγνητική βελόνα που είναι στερεωμένη σε έναν άξονα έξω από το περίβλημα της μπάλας ανιχνεύει την κίνηση προς τα πάνω-και- της μαγνητικής μπάλας. Η κίνηση της μαγνητικής μπάλας είναι περίπου 25 mm. Αυτό μεγεθύνεται πνευματικά συνδέοντας το πτερύγιο σε έναν δίσκο έκκεντρα στον άξονα περιστροφής της μαγνητικής βελόνας. Αυτή η κίνηση μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα με μια ποτενσιομετρική διάταξη.
Μετατοπιστής σωλήνα ροπής
Η κίνηση του εκτοπιστή εφαρμόζει στρέψη σε έναν σωλήνα που ονομάζεται σωλήνας ροπής. Ο κοίλος σωλήνας ροπής αποτελείται από μια εσωτερική ράβδο ροπής συγκολλημένη στον σωλήνα ροπής στο ένα άκρο και ελεύθερη στο άλλο άκρο. Αυτό υποστηρίζεται από ένα ρουλεμάν χωρίς τριβή. Ο σωλήνας ροπής καταλήγει σε μια άκρη μαχαιριού στη μία πλευρά και στηρίζει τον εκτοπιστή μέσω του βραχίονα ροπής που καταλήγει σε ένα μπλοκ. Το άλλο άκρο του σωλήνα ροπής καταλήγει σε μια φλάντζα που είναι αγκυρωμένη στο τοίχωμα της δεξαμενής. Όταν ο εκτοπιστής μετακινείται προς τα πάνω ή προς τα κάτω, εφαρμόζεται στρέψη στον σωλήνα ροπής μέσω της ακμής του μαχαιριού του. Αυτή η στρέψη μεταδίδεται στην εσωτερική ράβδο στρέψης που τη μεταφέρει έξω από τη δεξαμενή. Η γωνιακή μετατόπιση της ράβδου είναι περίπου 5 μοίρες έως 6 μοίρες. Η γωνιακή μετατόπιση της ράβδου σχετίζεται γραμμικά με το φαινομενικό βάρος και το επίπεδο υγρού του εκτοπιστή. Η γωνιακή μετατόπιση της ράβδου ροπής ενισχύεται πνευματικά σε μεγάλη διαφορική πίεση οδηγώντας το πτερύγιο ενός μορφοτροπέα πτερυγίου ακροφυσίου. Οι σωλήνες ροπής είναι κατασκευασμένοι από Nickel, Inconel, Monel, Hastelloy, κ.λπ. Συνήθως, χρησιμοποιούνται εκτοπιστές μήκους 0,3 m έως 1,5 m, αν και το μήκος μπορεί να φτάσει τα 18 m. Οι εκτοπιστές είναι κατάλληλοι για μέτρηση στάθμης καθαρών υγρών και πολτών.
Ενδείξεις στάθμης διαφράγματος
Οι δείκτες στάθμης διαφράγματος αποτελούνται από ένα κουτί κλειστό σε όλες τις πλευρές εκτός από ένα όπου είναι στερεωμένο ένα εύκαμπτο διάφραγμα. Το κουτί περιέχει δέσμιο αέρα συνδεδεμένο με έναν ανιχνευτή πίεσης μέσω του τριχοειδούς σωλήνα. Το διάφραγμα είναι κατασκευασμένο από νεοπρένιο τεφλόν ή καουτσούκ σιλικόνης παρόμοιο πλαστικό υλικό. Το κουτί διαφράγματος διατηρείται βυθισμένο στο υγρό. Καθώς η στάθμη του υγρού ανεβαίνει, η στατική κεφαλή του υγρού ασκεί μια δύναμη προς τα πάνω στο διάφραγμα για να συμπιέσει τον αιχμάλωτο αέρα. Η πίεση του δεσμευμένου αέρα είναι ευθέως ανάλογη με τη στάθμη του υγρού. Αυτός ο δείκτης στάθμης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σκάφη ανοιχτού-τύπου. Αυτό είναι φθηνότερο, με περιορισμένη ακρίβεια. Ο αέρας στο διάφραγμα δεν είναι αιχμάλωτος, αλλά διατηρείται μια συνεχής παροχή μέσω ενός σωλήνα όπως φαίνεται στο σχήμα β. Ένας σωλήνας εξαερισμού επιτρέπει στον αέρα να ρέει στην ατμόσφαιρα μέσω ενός στομίου εξαέρωσης που υπάρχει μεταξύ του σωλήνα εξαερισμού και του διαφράγματος. Ένας άλλος σωλήνας συνδέει το διάφραγμα με έναν κατάλληλο δείκτη στάθμης που είναι ένας δείκτης πίεσης. Η παροχή αέρα στη μονάδα ρυθμίζεται σε περίπου 0,2 έως 0,3 bar πάνω από τη μέγιστη υδραυλική κεφαλή που πρέπει να μετρηθεί. Τα διαφράγματα από ανοξείδωτο χάλυβα είναι κατάλληλα για αυτόν τον τύπο ανιχνευτή στάθμης. Καθώς η στάθμη του υγρού ανεβαίνει, η αυξημένη πίεση που ασκείται στο διάφραγμα το κάνει να κινείται προς τα πάνω, με αποτέλεσμα το στόμιο εξαέρωσης μικρότερο. Κατά συνέπεια, λιγότερος αέρας διαρρέει μέσω του σωλήνα εξαερισμού προκαλώντας τη συσσώρευση της πίεσης του αέρα. Η αυξημένη πίεση αέρα{18}σπρώχνει στη συνέχεια το διάφραγμα προς τα κάτω αυξάνοντας τη διαρροή αέρα και ούτω καθεξής μέχρι να επιτευχθεί ισορροπία. Η πίεση αέρα μέσα στο περίβλημα του διαφράγματος είναι ένα μέτρο της στάθμης του υγρού. Αυτοί οι δείκτες είναι ακριβείς σε απόσταση 0,3 bar από την πίεση τροφοδοσίας αέρα-. Μπορούν να λειτουργήσουν έως και 11 μπάρες. Ο ρυθμιζόμενος περιορισμός μπορεί να χειριστεί κατάλληλα για να αυξηθεί η ταχύτητα απόκρισης.
Δείκτες διαφορικής στάθμης πίεσης
Μια στάθμη υγρού ασκεί πίεση που προκαλείται από το βάρος της στήλης υγρού. Αυτή η πίεση μπορεί να μετρηθεί για να εκτιμηθεί η στάθμη του υγρού, υπό την προϋπόθεση ότι το υγρό βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση. Αυτή η μέθοδος είναι γνωστή ως Hydrostatic Tank Gauging (HTG). Αλλά εάν το υγρό βρίσκεται σε δεξαμενή υπό πίεση, τότε πρέπει να μετρήσετε τη διαφορική πίεση μεταξύ του πάνω και του κάτω μέρους της στήλης υγρού για να υπολογίσετε τη στάθμη του υγρού.
Εάν P1 είναι η πίεση στο κάτω μέρος της δεξαμενής
P2 είναι η πίεση σε ένα ενδιάμεσο σημείο
P3 είναι η πίεση στο πάνω μέρος της δεξαμενής
h είναι η διαφορά ύψους μεταξύ των σημείων πρόσκρουσης p1 και p2, και
L είναι το ύψος της στάθμης του υγρού στη δεξαμενή
Στη συνέχεια ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
Η διαφορά πίεσης μεταξύ του πάνω και του κάτω μέρους της στάθμης υγρού μπορεί να μετρηθεί μεμονωμένα μετρώντας τις δύο πιέσεις. Το σφάλμα μέτρησης μπορεί να μην είναι το ίδιο. Επομένως, μια μόνο μέτρηση δίνει τη διαφορική τιμή πίεσης. Το DP μπορεί να μετρηθεί μηχανικά χρησιμοποιώντας φυσούνες σε ένα περίβλημα όπου η πλευρά υψηλότερης πίεσης συνδέεται με τη φυσούνα και η πλευρά χαμηλότερης πίεσης συνδέεται με το περίβλημα. Σε αυτή τη διάταξη, όπως φαίνεται στο Σχήμα β με φυσούνες-γεμάτες με υγρό που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της DP, η πλευρά υψηλότερης πίεσης ωθεί το υγρό μέσα στη φυσούνα προς την πλευρά χαμηλότερης πίεσης. Αυτό διευρύνει τη φυσούνα. Ως αποτέλεσμα, ο μοχλός δείκτη-με ελατήριο πιέζεται προς τα πίσω, μετακινώντας τον δείκτη προς τα δεξιά. Εφόσον το DP γίνεται ευαίσθητο στη θερμοκρασία του υγρού. Ένας διμεταλλικός αντισταθμιστής θερμοκρασίας είναι προσαρτημένος στη φυσούνα για να αντισταθμίσει τη διαφορά πίεσης που παράγεται από τη διαφορά θερμοκρασίας.
