Измерение уровня жидкостей играет важную роль при автоматизации технологических процессов во многих отраслях промышленности. Эти измерения особенно важны в тех случаях, июгда поддержание некоторого постоянного уровня, например уровня воды в барабане парогенератора, уровня жидкости в резервуарах, аппаратах и других устройствах, связано с условиями безопасной работы оборудования. Технические средства, применяемые для измерения уровня жидкости, называются уровнемерами. Приборы, предназначенные для сигнализации предельных уровней жидкости, называются сигнализаторами уровня. Уровнемеры также имеют широкое применение в различных отраслях промышленности для измерения по уровню количества жидкости, находящейся в резервуарах, баках и других устройствах. В материале изложены данные и формулы из "В.П. Преображенский Теплотехнические измерения и приборы". Для определенния плотности воды и пара используются данные из "С.Л. Ривкин, А.А. Александров Термодинамические свойства воды и водяного пара" Табличные данные были апроксимированны. Поэтому расчетные плотности могу отличаться от фактических. Для определения плотности пара по МИ 2451-98 используются данные из "Паровые системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя".
Для присоединения дифманометров-уровнемеров к барабану парогенераторов применяют специальные уравнительные сосуды различных конструкций. Расчет шкалы дифманометров-уровнемеров или их вторичных приборов обычно производят на рабочее (номинальное) давление пара в барабане с учетом типа уравнительного сосуда. На рис. 1 показана схема измерения уровня воды в барабане парогенератора дифманометром с использованием стандартного двухкамерного уравнительного сосуда. В широкой части сосуда 1, присоединенного к паровому пространству барабана, уровень воды (конденсата) поддерживается постоянным. В трубе 2, присоединенной к водяному пространству барабана, уровень воды меняется при изменении уровня воды в барабане. При установке запорного вентиля на трубе, соединяющей паровое пространство барабана с уравнительным сосудом, необходимо, чтобы шпиндель его находился в горизонтальном положении. В противном случае возможно образование водяной пробки, которая может вызвать неустойчивую работу дифманометра.
Единицы измерения:
- H - высота столба в сосуде [м]
- h - высота столба в сосуде (т.е. в барабане) [м]
- dP - разность давления [Па]
- ro' - плотность воды [кг/м3]
- ro'' - плотность пара в состоянии насыщения [кг/м3]
Схема измерения уровня воды в барабане парогенератора дифманометром с использованием однокамерного уравнивтельного сосуда (рис. 3). Уравнительные сосуды этого типа применяют на парогенераторах с давлением пара в барабане р до 160 кгс/см2 (16 МПа). Как видно из рис. 3, в сосуде 1, присоединенном к паровому пространству барабана, уровень воды (конденсата) поддерживается постоянным. Этот сосуд и трубу 2 применяют без покрытия тепловой изоляцией. Труба 3 непосредственно присоединена к водяному пространству барабана.
Единицы измерения:
- H - высота столба в сосуде [м]
- h - высота столба в барабане [м]
- dP - разность давления [Па]
- ro_в - плотность воды в столбе H, 998.23 [кг/м3]
- ro' - плотность воды [кг/м3]
- ro'' - плотность пара в состоянии насыщения [кг/м3]
На рис. 5 представлена схема измерения уровня дифманометром с использованием комбинированного двухкамерного уравнительного сосуда. Этот уравнительный сосуд применяют на парогенераторах с давлением пара в барабане р до 250 кгс/см2 (25 МПа). Комбинированный уравнительный сосуд отличается от двухкамерного сосуда (см. рис. 1) тем, что нижняя часть столба воды Н высотою h1 находится в холодном состоянии, так как труба 1 не покрывается тепловой изоляцией. Высоту h1, измеряемую от центра отверстия в сосуде до центра трубы 2.
Единицы измерения:
- H - высота столба в сосуде [м]
- h1 - высота от центра отверстия в сосуде до центра трубы 2 [м]
- h - высота столба в барабане [м]
- dP - разность давления [Па]
- ro_в - плотность воды в столбе H, 998.23 [кг/м3]
- ro' - плотность воды [кг/м3]
- ro'' - плотность пара в состоянии насыщения [кг/м3]
Уравнительный сосуд 3 соединен посредством трубы 2 с паровым пространством конденсатора 1, а труба б присоединена ко всасывающей трубе конденсатного насоса. По трубе 4 через ограничительную диафрагму 5 непрерывно поступает в небольшом количестве конденсат из напорной линии конденсатного насоса. Благодаря этому уровень воды в сосуде 3 поддерживается постоянным, так как подаваемый из него конденсат полностью восполняет убыль воды из сосуда вследствие испарения ее. Если окажется небольшой избыток конденсата, то он будет стекать в конденсаторпо трубе 2.
Единицы измерения:
- H - высота столба в сосуде [м]
- h - высота столба в конденсаторе [м]
- dP - разность давления [Па]
- ro' - плотность воды [кг/м3]
- ro'' - плотность пара в состоянии насыщения [кг/м3]
Единицы измерения:
- H - высота столба в сосуде [м]
- h - высота столба в подогревателе [м]
- dP - разность давления [Па]
- ro_в - плотность воды в столбе H, 998.23 [кг/м3]
- ro' - плотность воды столба H [кг/м3]
- ro'' - плотность пара в состоянии насыщения [кг/м3]