П’єзометричні рівнеміри та густиноміри.

Різновидом гідростатичних приладів є п’єзометричні рівнеміри та густиноміри, дія грунтується теж на функціональній залежності (1), але між тиском Р в п’єзометричній трубці, яка занурена у контрольовану рідину на постійну глибину і через яку продувається (барботується) стиснене повітря або інертний газ, від рівня чи густини цієї рідини. Застосовуються прямі (рис.3,а) та диференціальні схеми (рис.3,б) вимірювань. Останні схеми завдяки більшій чутливості і точності вимірювань поширені більше.

У п’єзометричному рівнемірі або густиномірі (рис. 3,а) стиснене повітря крізь дросель (регулятор тиску) 1 та пристій (стакан) візуального контролю 2, що слугує для візуального контролю якості проходження стиснутого повітря через стовп рідини, подається у відкриту з одного кінця п'єзометричну трубку З, занурену у рідину майже до дна резервуару 5. Тиск повітря в п'єзометричній трубці зумовлюється протитиском стовпчика рідини і дорівнює йому. Тому тиск Р повітря, що вимірюється манометром 4, характеризує рівень рідини в резервуарі при незмінній густині, або густину рідини при постійному її рівні.

а) б)

Рис.3. Схемип’єзометричних: а) рівнеміра та б) диференціального густиноміра

 

Для п’єзометричного рівнеміра, чим менше висота стовпа рідини (при постійній її густині), тобто, чим менший гідростатичний тиск у нижнього кінця п’єзометричної трубки, тим вільніше та швидше проходить витікання повітря із вимірювальної камери і, відповідно, знижується в ній тиск, який вимірюється манометром 4. Відповідно, для п’єзометричного густиноміра теж, чим менша густина рідини (при постійній висоті стовпа рідини), тим швидше проходить витікання повітря із вимірювальної камери і, відповідно, знижується в ній тиск, який вимірюється манометром 4.

П’єзометричні рівнеміри відносяться до пневматичних приладів і в якості джерела енергії використовується стиснене повітря (Р 140 кПа), яке подається у п’єзометричну трубку, як правило, від компресора через фільтр, що забезпечує очищення повітря. Величина тиску повітря, яке безперервно продувається через п'єзометричну трубку, встановлюється дроселем (регулятором) 1 і контролюється манометром 4.

Регулятор 1 призначений: по-перше, для створення самої камери, під якою у пневматиці розуміють простір між отвором (соплом) регулятора 1, через

яке нагнітається повітря (його ще називають вхідним або основним отвором) та вихідним отвором п’єзометричної трубки, через який проходить витікання повітря; по-друге, для регулювання та підтримування стабільності подачі тиску повітря, що надходить у вимірювальну камеру. В п’єзометричних системах для продування через п’єзометричну трубку дозованої витрати повітря, найбільш часто використовують регулятори витрати повітря типу РРВ-1. Принцип дії цього регулятора грунтується на автоматичному підтримуванні постійного перепаду тиску на дроселі 1, в результаті чого забезпечується постійна витрата повітря через цей дросель.

У випадку, коли вимірюваний рівень рідини в резервуарі знаходиться під надлишковим тиском, то тиск повітря живлення Р на виході регулятора 1, що подає повітря у п’єзометричну трубку, повинен бути:

, (7)

где Р – надлишковий тиск, кПа; Н * *g – максимальний гідростатч-ний тиск стовпа рідини, кПа.

Необхідною умовою надійної роботи п’єзометричних рівнемірів є два мо-

менти: 1) встановлення такого тиску газу в у вимірювальній пневматичній камері, при якому бульбашки газу, що проходять через рідину та у стакані візуального спостереження, проходили би з розривом на всьому діапазоні вимірювань рівня; 2) п’єзотрубка не повинна доходити до дна резервуара на 80мм.

Витрати повітря встановлюються мінімально можливими для максимально можливого рівня рідини, з тим щоб перепад тиску на п’єзотрубці був якомога меншим, так як це визначає похибку вимірювання п’єзометричним методом.

Як правило, витрати повітря таких приладів складають 0,1 – 0,2 м³/год.

Подібні прилади використовуватися для вимірювання рівня агресивних та забруднених рідин, а також рідин, що швидко кристалізуються. Прилади забезпечують точність вимірювання в межах 1,5 – 2,5 % від діапазону вимірювання.

На рис.3.б приведена схема диференціального густиноміра.

Газ через редуктори 1 і стакани візуального спостереження 2 подається у

вимірювальну 7 та компенсувальну 5 трубки. Остання встановлена у компенсаційній посудині 4, що монтується у об'єкті вимірювань 8 (з метою температурної компенсації) із еталонною рідиною, що має густину (визначає початок діапазону вимірювань). Із компенсаційної посудини газ поступає у допоміжну трубку 6, занурену в контрольовану рідину на висоту h (визначає початок вимірювань). Глибина занурення вимірювальної трубки 7:

h = h + h , (8)

де h — глибина занурення компенсаційної трубки в еталонну рідину.

Різниця тисків ∆р, що вимірюється у трубках з однаковою висотою занурення h за пропускання газу, вимірюється диференціальним, наприклад, рідинним манометром 3 і пропорційна різниці густини і :

∆р = h *g*( - ). (9)

В залежності від типу дифманометра, тобто, виду перетворення інформаційного сигналу, застосовуються ті чи інші вторинні прилади.

Клас точності таких приладів: не більше 1,0.