Механічні покажчики рівня класифікуються як
Мірне скло
Поплавковий тип
Витіснювальний тип
Тип діафрагми
Індикатори рівня перепаду тиску
Мірне скло
Мірне скло або оглядове скло — це простий пристрій, який використовується для визначення рівня рідини шляхом закріплення прозорої скляної трубки паралельно ємності з рідиною.
Скляна трубка повинна мати невеликий отвір і товсту стінку, щоб вона могла витримувати тиск. Щоб захистити його додатково, його потрібно помістити в металеву трубку з щілиною. Клапани розміщуються у відповідних місцях для зручності заміни розбитого калібрового скла без порушення процесу. Як правило, вимірювальні склянки не використовуються для висоти рівня понад 90 см або 3 фути. Для більш високих резервуарів необхідно закріпити два або більше мірних стекол на різній висоті. Як правило, скляні трубки вибирають таким чином, щоб вони витримували тиск пари 150 кг/см2, при 250 градусах або тиску води 450 кг/см2.
Двокольоровий скляний покажчик рівня
Як правило, ці двокольорові скляні покажчики рівня встановлюються в котлах. Цей двокольоровий скляний покажчик рівня червоний для пари та зелений для води. Це досягається шляхом використання оптичного принципу показника заломлення. RI різний для різних кольорів, коли вони проходять через середовище, наприклад скло, воду та пару. Корпус вимірювального приладу є трапецією із задніми стеклами, закріпленими на не-паралельних гранях. Двокольорова світлодіодна лампа або стандартна дихроїчна лампа з червоним і зеленим фільтрами, закріпленими з протилежних сторін на трапеції. Це спеціальне підсвічування пропускає косе світло через задні окуляри індикатора рівня, щоб досягти внутрішнього середовища. Коли манометр містить пару, зелені промені відхиляються, і вони не виходять з боку спостерігача. Потім червоне світло, відхилене парою, рухається через внутрішній отвір, досягаючи спостерігача. Червоні промені відхиляються і втрачаються всередині, коли шлях променя містить воду, так що зелений промінь досягає переднього скла покажчика рівня.
Поплавковий тип
Поплавок — це речовина, занурена в рідину, і коли вона плаває на поверхні рідини, відчуває більшу плавучість, ніж його фактична вага.
Відповідно до принципу об’єм поплавця, який витісняє рідину, повинен бути більшим за вагу поплавця.
Стандартні поплавці
Стандартні поплавці бувають сферичні або циліндричні. Діаметр поплавця має бути більшим для рідин-з низькою густиною і навпаки. Діаметр сферичного поплавця коливається від 75 мм до 175 мм. Поплавці можуть бути встановлені зверху-або збоку-. Переміщення поплавця можна відслідковувати електро-механічно, прикріпивши до нього потенціометр або LVDT. Поплавок з магнітним зв'язком також показує рівень рідини.
Переваги поплавців Standard
Простий дизайн
Висока точність
Широкий діапазон рівнів вимірювання
Можливість вимірювання рівня в агресивних і в'язких рідинах
Недоліки стандартних поплавців
Стандартний поплавок не можна використовувати в резервуарах під тиском.
Поплавок із герконовими перемикачами
На малюнку показано масив резисторів і підключених герконів.
Зазвичай їх розміщують у колонці на відстані близько 5 мм один від одного.
Вони плавають сторонами постійного магніту вздовж колони герконового перемикача.
Геркон замикається залежно від положення поплавка та пропускає струм через амперметр.
Струм через амперметр більше залежить від положення поплавця
Цей тип індикатора рівня показує рівні з точністю до 5 мм.
Магнітострикційний метод
Магнітострикційний метод є найелегантнішим із усіх плаваючих індикаторів рівня. Індикація рівня визначає положення поплавця рідини.
У магнітострикційному методі цей поплавок є концентричною круглою частиною постійного магніту. Ефекти Відемана і Вілларі використовуються для визначення положення магнітного поплавця на поверхні рідини. Для створення магнітострикції використовується феромагнітний матеріал хвилеводу.
Як правило, сила притягання між хвилеводом і поплавковим магнітом створює силу тертя, що перешкоджає безперервному руху поплавця. Це можна зменшити, використовуючи хвилевід діаметром менше 0,5 мм. За допомогою цього методу можна досягти точності приблизно 0,1 мм.
Цей метод використовується у фармацевтичній, харчовій, хімічній промисловості, промисловості зрідженого нафтового газу та виробництва напоїв.
Тип витіснювача
Пружинний балансир
Цей тип пружинного балансувального буйкуна, враховуючи походження зміни рівня рідини, змушує приєднану пружину стискатися або розширюватися під час руху буйкуна вгору та вниз. Витискувач стрижня закінчується магнітною кулею. Магнітна стрілка, закріплена на шарнірі поза корпусом кульки, сприймає рух магнітної кульки вгору-і-вниз. Переміщення магнітної кульки становить близько 25 мм. Це збільшується пневматично шляхом прикріплення заслінки до диска ексцентрично до осі магнітної стрілки. Цей рух перетворюється на електричний сигнал за допомогою потенціометричного пристрою.
Буйок торсионної трубки
Рух витіснювача застосовує кручення до труби, яка називається торсионною трубкою. Порожниста торсионна труба складається з внутрішнього моментного стрижня, привареного до торсионної труби одним кінцем і вільного з іншого кінця. Це підтримується підшипником кочення. Торсионна трубка закінчується лезом ножа з одного боку та підтримує буксир за допомогою моментного важеля, який закінчується блоком. Інший кінець торсионної трубки закінчується фланцем, який кріпиться до стінки бака. Коли витискувач переміщується вгору або вниз, до торсионної трубки через її ножове лезо прикладається кручення. Це кручення передається на внутрішній торсіонний стрижень, який виносить його за межі бака. Кутове зміщення стрижня становить від 5 до 6 градусів. Кутове зміщення стрижня лінійно пов’язане з уявною вагою витискувача та рівнем рідини. Кутове зміщення штока крутного моменту посилюється пневматично до великого перепаду тиску за допомогою приводу заслінки датчика заслінки сопла. Торсионні труби виготовляються з нікелю, інконеля, монеля, хастелоя тощо. Зазвичай використовуються буйковики довжиною від 0,3 м до 1,5 м, хоча їх довжина може досягати 18 м. Витіснювачі підходять для вимірювання рівня чистих рідин і суспензій.
Мембранні індикатори рівня
Мембранні покажчики рівня складаються з коробки, закритої з усіх боків, крім однієї, де закріплена гнучка діафрагма. Коробка містить повітря, підключене до датчика тиску через капілярну трубку. Діафрагма виготовлена з тефлонового неопрену або силіконового каучуку, схожого на пластичний матеріал. Коробка діафрагми залишається зануреною в рідину. Коли рівень рідини підвищується, статичний напір рідини чинить спрямовану вгору силу на діафрагму, щоб стиснути захоплене повітря. Тиск внутрішнього повітря прямо пропорційний рівню рідини. Цей індикатор рівня можна використовувати в посудинах відкритого-типу. Це дешевше, з обмеженою точністю. Повітря в діафрагмі не накопичується, але забезпечується постійна подача через трубку, як показано на малюнку b. Вентиляційна труба дозволяє повітрю виходити в атмосферу через випускний отвір, що знаходиться між вентиляційною трубою та діафрагмою. Інша труба з’єднує діафрагму з відповідним індикатором рівня, який є індикатором тиску. Подача повітря до блоку регулюється приблизно на 0,2-0,3 бар вище максимального гідравлічного напору, що підлягає вимірюванню. Діафрагми з нержавіючої сталі підходять для цього типу датчиків рівня. Коли рівень рідини підвищується, підвищений тиск, який діє на діафрагму, змушує її рухатися вгору, роблячи випускний отвір меншим. Відповідно, через вентиляційну трубку пропускається менше повітря, що спричиняє підвищення тиску повітря. Створений-тиск повітря потім штовхає діафрагму вниз, збільшуючи витік повітря і так далі, доки не буде досягнуто рівноваги. Тиск повітря всередині камери діафрагми є мірою рівня рідини. Ці показники відповідають 0,3 бар тиску подачі повітря-. Вони можуть працювати до 11 барів. Регульованим обмеженням можна відповідним чином маніпулювати, щоб збільшити швидкість реакції.
Індикатори рівня перепаду тиску
Рідинний рівень чинить тиск, викликаний вагою стовпа рідини. Цей тиск можна виміряти, щоб оцінити рівень рідини, якщо рідина має атмосферний тиск. Цей метод відомий як гідростатичне вимірювання резервуарів (HTG). Але якщо рідина знаходиться в резервуарі під тиском, то потрібно виміряти різницю тиску між верхньою та нижньою частинами стовпа рідини, щоб визначити рівень рідини.
Якщо Р1 - це тиск на дні бака
P2 – тиск у проміжній точці
P3 - тиск у верхній частині бака
h - різниця у висоті між точками відведення p₁ і p2, і
L - висота рівня рідини в резервуарі
Тоді ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
Різницю тиску між верхньою та нижньою частинами рівня рідини можна виміряти окремо, вимірявши два тиски. Похибка вимірювання може бути різною. Таким чином, одне вимірювання дає значення перепаду тиску. DP можна виміряти механічно за допомогою сильфона в корпусі, де сторона вищого тиску з’єднана з сильфоном, а сторона нижчого тиску – з корпусом. У такому розташуванні, як показано на малюнку b із заповненими рідиною сильфонами, які використовуються для вимірювання DP, сторона вищого тиску штовхає рідину всередині сильфона на сторону нижчого тиску. Це розширює сильфон. У результаті підпружинений-важіль покажчика відсувається назад, переміщуючи покажчик праворуч. Оскільки DP стає чутливим до температури рідини. Біметалічний температурний компенсатор прикріплений до сильфона для компенсації різниці тиску, створеної різницею температур.
