Буйковые уровнемеры - все виды, принцип действия и описание приборов для измерения уровня раздела фаз

Буйковый уровнемер - прибор, используемый для измерения жидких веществ. Он работает с помощью буйка, входящего в прямой контакт с исследуемым материалом. Буйки не плавают на поверхности и при повышении уровня погружаются прямо в жидкость.

Принцип работы

Принцип действия буйковых уровнемеров основывается на законе Архимеда, в соответствие с которым на погруженный в измеряемую среду буек, действует специальная выталкивающая сила. Количество вытесненной жидкости напрямую зависит от уровня погружения буйка в баке.

При изменении уровня жидкой среды изменяется степень погружения буйка датчика, что приводит к изменению его массы. Изменение веса буйка прибора через рычаг направляется на торсионную трубку. Поворотное движение торсионной трубки передается через датчик магнитного поля на контроллер, преобразующий угол поворота в электрический сигнал. Он обрабатывается микропроцессорным автоматизированным блоком и преобразуется в цифровое значение уровня, выводимое на дисплей электронного блока уровнемера и передается по специальному HART-протоколу. При этом значение уровня преобразуется в выходной токовый сигнал (4-20 мА). Действие выталкивающей силы оценивается специальными устройствами. Фактически существует 2 варианта технического исполнения датчика:

1. C измерительной камерой. Такое изделие присоединяется к резервуару, образуя с ним систему из смежных сосудов с определенным давлением. Буек при этом движется внутри камеры. В рамках этого возможны исследования плотности, уровня и границ раздела фаз измеряемых материалов.
2. Без измерительной камеры. Приборы этого типа присоединяются к емкости путем фланцевого соединения. Эти устройства имеют в своей конструкции поплавок, перемещающийся под изменением уровня в резервуаре и балансировочную систему из грузов и рычага. Значения уровня передаются сенсорам через структуру шатунов и осей, обрабатываются электронным модулем и выдаются в сеть.

При этом главной особенностью буйковых уровнемеров любых видов является наличие начального (т.е. неконтролируемого) уровня, от которого осуществляется отсчет показаний. В большинстве случаев размер начального уровня равен 4 - 10 мм. Он необходим для устранения воздействия сил поверхностного натяжения, которое имеет максимальное значение в момент касания или отрыва буя поверхности жидкости (вне зависимости от давления). С этой же целью при измерениях используются особые покрытия, которые уменьшают налипание среды на поверхности буйка (груза).

Сфера применения буйковых уровнемеров

Буйковые уровнемеры используются преимущественно для решения задач контроля уровня, раздела границ фаз и измерения плотности. Чаще всего они используются для проведения исследований:

• жидкостей, которые находятся под атмосферным, вакуумметрическим или 
• избыточным давлением (способно достигать нескольких сотен атмосфер);
• жидких веществ с высокой температурой (может превысить несколько сотен градусов);
• данных котлов-утилизаторов в энергетике;
• пищевой продукции.

Также уровнемеры буйкового типа нередко применяются для сбора сведений в АСУ (границы фаз, уровень, плотность среды), металлургии или в химической и нефтехимической промышленности (в т.ч. нефтедобыче и нефтепереработке). Точная сфера эксплуатации оборудования определяется особенностями его строения и указывается в паспорте прибора.

Достоинства буйковых уровнемеров

Буйковые датчики уровня имеют много преимуществ, к которым можно отнести удобный метод измерения, по которому они работают (этот способ хорошо известен: он минимизирует вероятность возникновения возможных ошибок и неточностей при контроле жидкостей). Также плюсами буйковых уровнемеров можно назвать простоту конструкции, большим диапазоном рабочих температур и давления, широкую область применения и т.д. При этом изделия способны:

• работать с широким диапазоном плотностей жидких или газообразных веществ: от 200 до 2000 кг/м³ (как и любые другие механические датчики, к примеру, обычные поплавковые);
• проводить измерения с высокой точностью (погрешность при передаче сигнала преобразователя может составлять меньше 0,25%).
• применяться в жестких условиях, поскольку конструкция обладает высокой прочностью и взрывобезопасностью.

Легкость технических измерений

Основным преимуществом буйкового датчика является достаточно простой способ измерения. На сегодняшний день он является одним из самых лёгких, правильных и качественных. При этом за счет полной автоматизации этот способ практически во всех случаях исключает погрешности в ходе исследований.

Простота конструкций

Конструкция поплавковых буйковых уровнемеров создана в соответствии со всеми международными и национальными правилами и нормами, что обеспечивает ее мобильность, безопасность и эффективность использования. Строение приборов позволяет использовать их даже в труднодоступных местах для измерения жидких материалов с любыми характеристиками.

Широкий диапазон измерения рабочей среды

Буйковые уровнемеры для резервуаров отличаются многофункциональностью и универсальностью. Их можно использовать во многих бытовых и производственных сферах. Единственное исключение: прибор не стоит использовать в тех местах, где к поплавку могут прилипнуть посторонние вещества.

Недостатки буйковых уровнемеров

Основными недостатками буйковых уровнемеров считаются:

• зависимость точности передачи сигнала от плотности и температуры измеряемой рабочей среды;
• ограниченность применения для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей (температура, давление, объем);
• невозможность измерений жидких материалов, обладающих адгезией к буйку. 

Что нужно проверить при покупке буйковых уровнемеров

В рамках приобретения датчиков буйкового типа для жидкостей следует проверить их маркировку и данные, которые касаются:

• знаков утверждения типа по ПР 50.2.009-94;
• товарного знака фирмы-производителя;
• сокращенного названия и модели;
• степени защиты IP66;
• климатическим исполнением;
• порядкового номера уровнемера по системе нумерации, принятой в производственной фирме;
• выходного сигнала и напряжения питания;
• верхнего предела измерений с указанием метрических единиц;
• предельно допускаемого рабочего избыточного давления среды;
• даты производства и т.д.

Эти и другие сведения можно найти в паспорте оборудовании, инструкции по эксплуатации и прочих технических документах на устройство.

Меры безопасной эксплуатации буйковых датчиков и преобразователей

В ходе использования уровнемера буйкового типа следует соблюдать определенные меры безопасности (вне зависимости от давления и температуры исследуемой жидкости). Персонал фирмы, которая осуществляет эксплуатацию оборудования, может быть допущен к монтажу, техобслуживанию, использованию и ремонту аппаратуры только после изучения описания оборудования, инструкции по ТБ, а также проверки знаний и получения необходимого инструктажа. Перед установкой приборов нужно проверить:

• маркировку взрывозащиты и все имеющиеся предупредительные надписи (для подтверждения оригинальности и комплектности);
• отсутствие повреждений оболочки и резьб;
• наличие всех крепежей: болтов, гаек, шайб (параметры материалов должны подбираться с учетом физико-химических характеристик рабочей среды);
• наличие средств уплотнения (для крышек и кабелей);
• наличие заземляющих и пломбировочных изделий (при этом необходимо учитывать параметры жидкостей, которые исследуются выбранным уровнемером, т.к. от их характеристик напрямую зависят требования к комплектации оборудования).

После этого нужно провести регулировку уровнемера. Все работы должны проводиться в соответствие с требованиями ГОСТ Р 51330.16 «Проверка и техническое обслуживание электроустановок во взрывоопасных зонах». При этом в рамках эксплуатации буйковых уровнемеров обслуживающему персоналу запрещено:

• использовать устройства для эксплуатации в условиях, превышающих показатели в паспорте;
• применять гаечные ключи и другие инструменты, большие по размеру, чем размеры крепежей;
• производить работы по установке, демонтажу, наладке контактов, техобслуживанию и ремонту при наличии давления жидкости в корпусе или камере буйкового уровнемера;
• эксплуатировать устройства при отсутствии технической документации.

Техническое обслуживание буйковых уровнемеров

Техобслуживание датчика уровня рабочей среды заключается преимущественно в корректировке "нуля", проверке общего конструктивного состояния и в периодической поверке. Если нарушена герметичность фланцевых уплотнений, необходимо менять уплотнительную прокладку.

При эксплуатации буйковый датчик взрывозащищенного исполнения должен подвергаться регулярному внешнему осмотру, при котором нужно проверять отсутствие обрывов или нарушений изоляции соединительных линий, надежность монтажа кабелей, отсутствие вмятин и различных видимых механических повреждений оболочки прибора.

Наладка уровнемеров

Наладка уровнемера для жидкостей осуществляется таким образом, чтобы буек устройства погружался непосредственно при максимальном уровне исследуемой рабочей среды. Предмонтажная проверка датчиков выполняется обычно производится весовым методом. После этого эксперты настраивают измерительную систему таким образом, чтобы погрешность показаний не превышала определенного допуска (вне зависимости от остальных характеристик материала: давления, температуры, массы и т.д.).

Поплавковые буйковые уровнемеры и преобразователи в Москве и Московской области в 2021

В компании UWT-Level купить новые бытовые и промышленные уровнемеры разных размеров и конфигураций (поплавковые, буйковые, гидростатические). Фирма занимается поставками измерительного оборудования для технических линий любого масштаба и формата. Все аппараты, представленные в интерактивном каталоге сайте, отличаются высоким качеством, надежностью и функциональностью. UWT-Level гарантирует соответствие характеристик своей аппаратуры требованиям всех национальных и международных стандартов и продает только сертифицированные и лицензированные уровнемеры и преобразователи. Заказать буйковые уровнемеры можно непосредственно в личном кабинете на официальном сайте uwtlevel.ru в дистанционном режиме.