✅ Принцип действия поплавкового уровнемера

Поплавковый уровнемер: подробно простым языком

Поплавковый уровнемер — это прибор для измерения уровня жидкости, сконструированный так, что он плавает наполовину погруженным в жидкость, другая же половина находится над поверхностью жидкости.
Поплавки — это пустотелые предметы, которые всегда входят в непосредственный контакт с измеряемой жидкостью. Можно использовать вертикальные перемещения поплавка в качестве непосредственного измерения эквивалентного изменения. Перемещения поплавка могут передаваться на ряд различных устройств, с помощью которых осуществляется или непрерывное измерение уровня или же определение уровня с уставками.

Поплавковый уровнемер Рекомендуем разобраться что такое уровень, а также обратить внимание на другие приборы для измерения уровня.

Принцип работы поплавкового уровнемера

Плавучесть — это направленная вверх сила или подъемная сила, выталкивающая вверх погруженный в жидкость предмет. На любой предмет, погруженный в жидкость действует подъемная сила, равная по величине весу вытесненной жидкости.

Демонстрационный показ вытеснения, подъемной силы и кажущейся потери веса

На рисунке выше проиллюстрированы взаимоотношения между вытеснением, подъемной силой и весом, а также показано, как у предмета, погруженного в жидкость происходит кажущаяся потеря веса, соответствующая по величине весу вытесненной им жидкости.

На рисунке изображены: предмет цилиндрической формы, подвешенный на весах; большой сосуд, заполненный жидкостью до уровня переточной трубы; пустой сосуд размером поменьше для сбора вылившейся из большого сосуда жидкости, при условии вытеснения жидкости из большого сосуда. Вес предмета показан на шкале весов.

При погружении предмета в жидкость часть жидкости выливается в пустой сосуд. Изменение показания веса на весах указывает на то, что вес предмета уменьшается. Величина этой кажущейся потери веса равна весу жидкости, вытесненной в пустой сосуд.

Если вес предмета больше веса вытесненной им жидкости, предмет будет находится в погруженном состоянии, но потеря его веса будет по-прежнему равняться весу вытесненной им жидкости. Если предмет (при полном погружении) весит меньше, чем объем вытесненной им жидкости, предмет поднимется на поверхность и будет держаться на поверхности жидкости. Дрейфующий предмет будет плавать именно на том уровне, на котором вес вытесненной им жидкости будет точно равняться весу самого предмета.

Плавучесть на примере двух предметов

На рисунке выше проиллюстрировано явление плавучести на примере двух подвешенных предметов, спускающихся в резервуар с жидкостью. Предмет, находящийся слева, плавает: подъемная (выталкивающая) сила жидкости по величине больше веса предмета. Действие предмета, находящегося справа, подобно действию вытеснителя. По мере повышения уровня жидкости он будет погружаться в жидкость, поскольку выталкивающая сила жидкости по величине меньше веса предмета.

Сигналы перемещения поплавкового уровнемера в результате его подъема или снижения в соответствии с изменением уровня жидкости могут переводится в показания уровня с помощью ряда различных устройств, включая откалиброванные стержни; рычажные соединения; ленты (или цепи); шкивы и противовесы; канаты и скользящие стрелки-указатели; подъемные механизмы и механические выключатели.

Стержень со стрелкой-указателем и шкалой монтируются на внешней стороне резервуара. Поплавковый уровнемер, который закрепляется внизу стержня, виден в этом примере через отверстие, закрываемое крышкой, наверху резервуара. Любое изменение положения поплавка показывается смещением стрелки вдоль шкалы.

А также поплавок может быть подсоединен непосредственно к индикаторной стрелке с помощью рычажного соединения. Это механическое соединение выведено с выходом прямо на стрелку на индикаторном устройстве. При поднимании или опускании поплавка внутри резервуара рычажная передача смещает стрелку вдоль шкалы на индикаторе.

Уровнемер жидкости

К механическим буйковым относят уровнемеры, принцип действия которых основан на законе Архимеда о выталкивающей силе жидкости. Буй, погруженный в жидкость, выступает в качестве чувствительного элемента конструкции. Такие измерительные приборы работают даже при очень высоких температурах и больших давлениях. Показывают уровень жидкости и её плотность. При изменении уровня жидкости в ёмкости изменяется выталкивающая сила и положение буйка, смещается вниз или вверх.

Уровнемеры воды

Уровнемер нужен не только в сложных технологических системах промышленных предприятий для измерения уровня воды в резервуарах, но даже в простых баках бань, душей. Если даже в таких простых устройствах можно попасть в неудобное положение без точного знания об уровне воды, то что же говорить о системах, которые включены в сложный непрерывный технологический процесс. Здесь внезапно закончившаяся вода может привести не только к казусу, но и к остановке производства, даже к поломкам дорогостоящего оборудования. Уровнемеры воды должны быть установлены в пожарных резервуарах, резервуарах запаса питьевой и технологической воды.

Уровнемеры нефтепродуктов

Уровнемеры являются необходимым инструментом контроля уровня нефти и нефтепродуктов в различных типах хранилищ, нефтебаз, АЗС и других предприятий, добывающих или перерабатывающих нефть. У нас вы можете купить надежные буйковые уровнемеры для бензина, мазута, керосина и других нефтепродуктов.

Поплавковые уровнемеры топлива

Уровнемеры топлива позволяют точно следить за остатками топлива на автобазах, складах, АЗС. Простые в использовании, поплавковые уровнемеры могут использоваться в топливных резервуарах.

Конструктивные особенности и принцип работы

Конструкция измерителей уровня жидкости в резервуаре определяется такими характеристиками:

Функциональностью. По этому параметру все измерительные устройства этого класса классифицируют на уровнемеры и сигнализаторы уровня жидкости. Последние определяют конкретную точку наполненности емкости (максимальную и минимальную), а первые — постоянно контролируют уровень жидкости.
Принципом работы. В основу этого параметра заложена акустика, оптика, магнетизм, электропроводность и так далее. От принципа действия устройства зависит область его применения.
Методика измерения (бесконтактная или контактная).

Кроме того, конструктивные особенности устройства определяют тип технологической среды. Например, уровнемеры в баках с питьевой водой отличаются от приспособлений, которые предназначены для измерения наполненности резервуаров с промышленными стоками.

Разновидности датчиков

Все уровнемеры классифицируются по принципу их действия. Основные типы измерительных устройств:

Поплавковый. Это самый простой вариант измерения уровня воды в баке. Конструкция поплавкового уровнемера включает в себя 2 геркона, магнит и поплавок. Когда уровень жидкости увеличивается, поплавок поднимается до первого геркона, который отключает реле двигателя. Если резервуар опустошается, поплавок опускается до второго геркона, который запускает реле и включает насос, перекачивающий жидкость из скважины. Герконовый датчик предельного уровня жидкости можно сделать своими руками. При этом он будет работать, даже если в резервуаре будет объемный слой пены.
Ультразвуковой. Эта разновидность измерительных устройств применяется как для сухой, так и для жидкой среды. Ультразвуковые датчики могут иметь дискретный или аналоговый выход. То есть приспособление может постоянно контролировать уровень воды или ограничивать наполнение емкости при достижении конкретной точки. Такой уровнемер состоит из приемника, УЗ-излучателя и контроллера, отвечающего за обработку сигнала. Сигнализаторы ультразвукового типа являются беспроводными и бесконтактными, поэтому их можно устанавливать даже во взрывоопасных и агрессивных жидкостях.
Электродный (кондуктометрический). Такие уровнемеры не подходят для емкостей с дистиллированной водой. Стандартная конструкция оснащена трехуровневым сигнализатором, в котором наполнение резервуара контролирует пара электродов, а третий — предназначен для аварийных ситуаций, для запуска режима активной откачки.
Емкостный. С использованием таких уровнемеров можно точно идентифицировать предельное наполнение резервуара. Они подходят как для жидкостей, так и для сыпучих субстанций. Емкостные уровнемеры функционируют по такому же принципу, что и конденсаторы: измерение выполняется между пластинками чувствительного элемента. При достижении пикового значения на контроллер отсылается соответствующий сигнал. Иногда емкостные сигнализаторы работают по принципу «сухого контакта», при котором устройство срабатывает через стенку резервуара. Эти приспособления могут эффективно работать в очень обширном диапазоне температур, на их функционирование не влияет электромагнитное излучение. Такие эксплуатационные свойства расширяют область использования емкостных уровнемеров.
Радарный. Эта разновидность сигнализаторов является универсальной, так как она работает с любыми видами технологических сред, включая взрывоопасные и агрессивные жидкости. При этом показания не будут изменяться под воздействием температуры и давления. Прибор излучает радиоволны в определенном частотном диапазоне. Приемник улавливает отраженный радиосигнал и определяет заполненность резервуара, руководствуясь периодом задержки сигнала. На датчик-измеритель не влияет температура и давление. Запыленность технологической среды тоже не сказывается на показаниях. Специалисты отмечают, что радарные приспособления обладают максимальной точностью, так как их погрешность не превышает 1 мм.
Гидростатический. Этот тип сигнализатора позволяет измерять как текущее, так и предельное наполнение емкостей. Принцип работы гидростатического устройства базируется на измерении давления столба жидкости. Популярность таких датчиков обусловлена небольшой ценой и достаточной точностью.

Как выбрать уровнемер или характеристики уровнемеров

Чтобы правильно подобрать прибор обратитесь к сравнительной таблице по принципу его действия.

Уровнемеры для жидкостей
Принцип действия	Измеряемый диапазон	Особенность прибора	Описание / применение
Емкостные	до 20 м	Бюджетный прибор с высокой чувствительностью и отсутствием мертвой зоны	Высокоточные измерения уровня в промышленности. Может применяться для пенящиеся продуктов. Непрерывное измерение уровня жидких и сыпучих сред. Способны выдерживать процессы до +200 градусов. Существуют как жесткие, так и тросовые зонды
Гидростатические	до 300 м	Подразделяются на врезные и погружные. Справляются со всеми видами жидкостей, способны выдерживать высокое давление измеряемой среды. Просты в техническом обслуживании	Применяются в однородных средах. Применяются для контроля уровня воды, измерения глубины водоема, хранилищ промышленных резервуаров и скважин. Могут работать с газами и в морской промышленности
Байпасные	до 5,5 м	Датчики с широким диапазоном температуры и давления. Высоконадежные приборы с визуальным отслеживанием уровня. Возможно использование автономного управления. Совместимы с магнитострикционными уровнемерами. Техническое обслуживание и поверка происходит без остановки технологических процессов	Применяются с токсичными и агрессивными веществами в температурном диапазоне от -50 до +250 градусов. Могут быть использованы для емкостей под давлением и пенящихся продуктов
Ультразвуковые	до 25 м	Компактные приборы не зависящие от плотности веществ. Применяется бесконтактный метод измерения. Может измерять расход жидкости в каналах Паршаля	Применяется для измерения уровня и расхода жидких сред. Не используются в узкой и глубокой емкости
Микроволновые	до 30 м	Точный и надежный тип уровнемеров. Невосприимчивы к физическим свойствам измеряемой среды. Контактный метод измерения	Используются в сложных условиях: запыленности, высоком давлении, высокой температуре, агрессивных средах, частых изменений свойст продукта
Магнитострикционные	до 15 м	Датчики с высшим классом точности	Применяется для коммерческого учета подакцизных товаров. Могут быть использованы для измерения уровня раздела сред в промышленности и пенящихся продуктов
Радарные	до 23 м	Высокоточные уровнемеры. Не восприимчивы к физическим свойствам измеряемой среды	Применяется для коммерческого учета подакцизных товаров. Используются для любых видов жидких веществ и непостоянных сред (с резкой сменой физических свойств, высокой токсичностью, температурой и т.п.). Не используются в узкой и глубокой емкости. Применимы с пенящимися продуктами

Уровнемеры для сыпучих
Принцип действия	Измеряемый диапазон	Особенность прибора	Описание / применение
Емкостные	до 20 м	Недорогой, универсальный уровнемер для жидкостей и сыпучих материалов	Для емкостей с гранулами и порошками с температурой до +200°С
Микроволновые	до 30 м	Точный и надежный тип уровнемеров. Невосприимчивы к физическим свойствам измеряемой среды. Контактный метод измерения. Просто обслуживание	Используются в сложных условиях: запыленности, высоком давлении и температуре, агрессивных средах, частых изменений свойст продукта
Ультразвуковые	до 60 м	Недорогой компактный уровнемер для измерения сыпучих сред с диапазоном до 60м	Сыпучие вещества любого типа, широкое применение в сельском хозяйстве и индустрии пластмасс

Приблизительное сравнение цен на уровнемеры и сигнализаторы.

Если вам нужно купить качественный уровнемер по выгодной цене с гарантией до 5 лет, заказывайте у официального представителя — . Наши специалисты подберут преобразователь уровня, подходящий для решения именно ваших задач и требований. Обращаясь к нам, вы получите профессиональную помощь по выбору, настройке, установке и другим вопросам. Звоните: 8 или пишите на электронную почту: [email protected]

Правила выбора

Выбирать уровнемер для резервуаров необходимо с учетом большого количества факторов. Среди них:

состав воды;
объем емкости и материал, который был использован для ее изготовления;
потребность в контроле предельного и минимального уровня жидкости или мониторинг действительного состояния;
возможность внедрения автоматического управления в систему;
коммутационные возможности приспособления.

Для выбора бытовых устройств важно учитывать объем емкости, схему управления и принцип срабатывания.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА

Сфера применения распространяется на воду и водные растворы, нефтепродукты и смазочные материалы, пищевые напитки и стоки. При достаточной защищенности корпуса или бесконтактном замере такие датчики отслеживают уровень щелочей, кислот и вязких сред, включая агрессивные. Один и тот же тип датчика при этом может использоваться для разных целей.

В частности, при работе с водой и любыми невязкими жидкостями отличные результаты обеспечивают ультразвуковые, поплавковые, вибрационные, оптические, емкостные и гидростатические сигнализаторы и уровнемеры. При работе с растворами кислот предпочтение отдается емкостным, вибрационным и герконовым датчикам. Для контроля пенных или липких сред лучше всего подходят емкостные радиочастотные приборы. При высокой вязкости рабочей среды помимо них стоит использовать вибрационные или ультразвуковые бесконтактные разновидности.

При подборе конкретного прибора последовательно учитывается:

состав и физико-химические параметры рабочей жидкости;
объем, форма и материал стенок резервуаров (некоторые датчики требуют врезки в стенки, что не всегда допустимо);
потребность в постоянном мониторинге или допустимость использования сигналов о достижении предельных значений;
коммутационные и интеграционные возможности приборов, требования к монтажу и обслуживанию.

При выборе датчиков для бытовых целей предпочтение отдается энергонезависимым, неприхотливым, надежным и долговечным устройствам. Большинство частных задач (отслеживание уровня воды насоса, колодца, бассейна) решает поплавковый кабельный датчик.

При необходимости постоянного контроля уровня воды в скважине устанавливаются гидростатические уровнемеры или сигнализаторы. Остальные разновидности использовать для этих целей нецелесообразно.