Анализ средств измерения уровня в резервуарах для хранения нефтепродуктов

дипломная работа

3.5 Емкостные уровнемеры

Принцип действия емкостных уровнемеров основан на зависимости электрической емкости чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя от уровня жидкости. Конструктивно емкостные чувствительные элементы (ЧЭ) выполняют в виде коаксиально расположенных цилиндрических электродов или параллельно расположенных плоских электродов. Первые получили большее распространение.

Для неэлектропроводных жидкостей, применяют уровнемер, схема которого показана на рисунке 3.7, а). В этом уровнемере ЧЭ состоит из двух коаксиально расположенных электродов 1 и 2, частично погруженных в жидкость. Электроды образуют цилиндрический конденсатор, межэлектродное пространство которого до высоты h заполнено жидкостью, а пространство Н - h - парогазовой смесью.

а) б)

Рисунок 3.7 - Схемы измерения уровня емкостными уровнемерами

В общем виде электрическая емкость цилиндрического конденсатора определяется уравнением

, (3.1)

где

- относительная диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего межэлектродное пространство;

- диэлектрическая проницаемость вакуума;

Н - высота электродов, ;

D, d - диаметры соответственно наружного и внутреннего электродов, .

Для цилиндрического конденсатора, межэлектродное пространство которого заполняется веществами, обладающими различными диэлектрическими проницаемостями, полная емкость Сп определяется выражением:

, (3.2)

где - емкость проходного изолятора, ;

- емкость межэлектродного пространства, заполненного жидкостью, ;

- емкость межэлектродного пространства, заполненного парогазовой смесью, .

Таким образом, полная емкость чувствительного элемента равна:

. (3.3)

Так как для паров жидкости и газов г=1, выражение (3.3) можно преобразовать следующим образом:

, (3.4)

где - погонная геометрическая ёмкость системы.

Для измерения уровня электропроводных жидкостей применяют уровнемер, схема которого показана на рисунке 3.7, (б). Здесь ЧЭ представляет собой металлический электрод, частично погруженный в жидкость. В качестве второго электрода используется либо стенка резервуара, если она металлическая, либо специальный металлический электрод, если стенка резервуара выполнена из диэлектрика.

Преобразование электрической емкости в сигнал измерительной информации осуществляется неуравновешенным мостом переменного тока, в одно из плеч которого включается емкость первичного преобразователя.

Емкостные уровнемеры выпускаются классов точности 0,5; 1,0; 2,5. Их минимальный диапазон измерений составляет 0 - 0,4 м, максимальный 0 - 20 м; температура рабочей среды от минус 60 до плюс 100°С [4].

Делись добром ;)