Методы измерения уровня сыпучих материалов и их практическая реализация

1.2.1 Весовой метод

В некоторых отраслях промышленности, в частности химической, находят применение весовые измерители уровня или массы сыпучего материала в бункере. В качестве преобразователя в этих уровнемерах используется мессдоза, которая является опорой одной из лап бункера. Мессдоза имеет стальной корпус с поршнем, герметизированным металлической мембраной. Мессдоза, соединительная линия и внутренняя полость трубчатой пружины манометра заполнены жидкостью. Измеряемое давление в мессдозе манометром равно силе тяжести бункера с находящимся в нем материалом, делённой на площадь поршня.

Рисунок 1.3 Измеритель количества (в килограммах) сыпучего вещества с помощью мессдозы

Весовые уровнемеры абсолютно нечувствительны к физическим свойствам контролируемого вещества. Поэтому все весовые уровнемеры пригодны для измерения уровня сыпучих материалов, естественно, за исключением уровнемеров со вспомогательными сосудами. Так же как и при измерении уровня жидкости основным ограничением применимости весового метода являются габариты сосудов — метод распространен при сосудах малых и средних размеров.

При весовом методе контроля количества сыпучего вещества, находящегося в бункере, удобно воспользоваться измерителем Сущность метода заключается в измерении давления жидкости, развивающегося под резиновой мембраной 9, в результате воздействия на нее силы тяжести бункера 1, которая приходится на одну из его опор 3 и передается на фундамент 8.

Достоинством прибора с мессдозой является отсутствие каких-либо деталей внутри бункера, а недостатком — уменьшение точности при малой загрузке, а также возникновение дополнительных инструментальных температурных погрешностей вследствие изменения модуля упругости материала манометрического чувствительного элемента указателя (при изменении температуры окружающей среды. Недостатком можно считать также малую дистанционность измерения, которая не превышает 10 м [6].

В весовых уровнемерах кроме мессдозы применяют и более совершенные магнитоупругие преобразователи, которые обеспечивают более высокую точность измерения. Для преобразования силы тяжести бункера с заполняющим его материалом в электрический сигнал магнитоупругие преобразователи устанавливают под его опорами. Действие этих преобразователей основано на изменении магнитной проницаемости стальной пластины преобразователя при упругой механической деформации.

Принципиальная электрическая схема весового уровнемера для измерения массы материала в бункере с использованием магнитоупругих преобразователей приведена на (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 Принципиальная схема весового уровнемера с магнитоупругими преобразователями

Здесь в качестве измерительной схемы используется неуравновешенный мост, где R1 и R2 — постоянные резисторы плеч моста; РМП — рабочий магнитоупругий преобразователь; КМП — компенсационный магнитоупругий преобразователь; R_o—резистор для установки указателя вторичного прибора на начальную отметку; В — выпрямитель; ВП — вторичный прибор; СН — стабилизатор напряжения. В реальном весовом уровнемере в плече РМП моста находятся четыре последовательно соединенных магнитоупругих преобразователя. В качестве вторичного прибора могут быть использованы милливольтметры и автоматические потенциометры.