Измерители уровня сыпучих тел

Измерения уровня сыпучих тел имеет свои особенности. Характерным отличием сыпучих тел от жидких является непропорциональность передачи давления на дно и стенки в зависимости от уровня. Принципиальная схема лотового уровнемера показана на рис.10. В этих уровнемерах зонд 6 и груз 8 подвешены на блоке храпового колеса 4. Периодически зонд приподнимается при помощи пневматического мембранного привода 2. Привод воздействует на храповое колесо через собачку 3. Зонд опускается на поверхность сыпучего материала 7 под действием силы тяжести. Если уровень не изменяется, то зонд поднимается и опускается на одно и тоже расстояние. При понижении уровня материала зонд опускается на большое расстояние, чем поднимается, и наоборот. При этом храповое колесо с осью 5 в одном направлении поворачивается на большой угол, чем при повороте в обратном направлении.

Рис.10. Принципиальная схема лотового уровнемера.

Ось 5 через муфту 10 и поводок 11 соединена с пневмопреобразователем 12. Устройство прибора рассчитано так, что при изменении уровня в заданных пределах давление сжатого воздуха на выходе прибора изменяется от 20 до 100 кПА. Сжатый воздух с выхода пневмопреобразователя 12 подается на вторичный прибор (манометр) 9, шкала которого отградуирована в единицах высоты уровня. Рассмотренный уровнемер позволяет измерять уровень до 20 м с погрешностью ±10 см.

В качестве первичного преобразователя уровнемера, работающего на весовом принципе (рис. 11) можно использовать месдозу. Месдоза представляет собой металлический кожух с закрепленной на ней мембраной. Каждая часть месдозы заполнена жидкостью, сообщающейся с манометром через импульсную трубку. При изменении веса материала в бункере изменяется давление в системе месдоза-манометр. Недостатком данного принципа измерения является необходимость в некотором перемещении опоры бункера (от 1 до 3 мм). Погрешность измерения лотового уровнемера достигает ±10 %.

Рис. 11. Весовой уровнемер (месдоза) 1- опора, 2- бункер, 3- поршень.

2.2. Датчики-реле уровня сыпучих тел

Акустические датчики-реле уровня. Принцип действия датчиков основан на явлении отражения импульса ультразвуковых колебаний от границы раздела сред «газ—контролируемая среда». Мерой уровня при этом является время прохождения ультразвуковых колебаний от источника излучения до контролируемой границы сред и обратно. Например сигнализатор уровня типа «ЭХО».

**Сигнализатор уровня типа «Эхо-2С» предназначен для бесконтактной автоматической дистанционной сигнализации уровня сыпучих и кусковых материалов с размером гранул 2—200 мм. Сигнализатор состоит из датчика-преобразователя акустического (АП) и преобразователя передающего (ПП). В преобразователе АП расположен пьезоэлектрический диск, работающий в режиме колебаний. Отраженные от контролируемой среды сигналы воспринимаются тем же пьезоэлектрическим преобразователем и подаются в виде электрического сигнала на вход усилителя преобразователя ПП. В преобразователе ПП по полученному сигналу определяется момент достижения контролируемым материалом заранее заданного уровня, в результате чего срабатывает исполнительное выходное реле. Реле выходного устройства имеет два переключающих контакта с коммутирующей способностью 500 ВА переменного тока частотой 50 Гц, напряжением до 250 В.

Механические датчики-реле уровня. Работа датчиков основана на механическом преобразовании усилий, создаваемых контролируемой средой, в переключение контактов выходного устройства.

**Сигнализатор уровня зерна типа СУ-1Ф предназначен для контроля заполнения зерном и продуктами его переработки производственных емкостей, силосных хранилищ и зерноперерабатывающих машин. Сигнализатор может применяться на элеваторах, мельничных комбинатах и комбикормовых заводах.

При засыпке (отсыпке) зерно продуктов флажок, установленный в емкости, поворачивается и воздействует на микропереключатель, который замыкает и размыкает электрические цепи сигнализации при достижении заданного уровня.

**Указатель уровня сыпучих материалов типа СБ-24 предназначен для контроля заполнения емкостей цементом, песком и другими подобными материалами. Электродвигатель указателя, располагаемый над емкостью, через шариковую муфту приводит в движение гибкий щуп, который находится внутри емкости. Вращение щупа прекращается после затормаживания его нагружаемым материалом. В результате этого срабатывают микро выключатели, подается сигнал и заполнение емкости приостанавливается. При опорожнении емкости сыпучий материал освобождает щуп, микровыключатели срабатывают и цепи управления получают новый сигнал на подачу материала.

Мембранные датчики-реле уровня. Принцип работы датчиков основан на преобразовании усилий, развиваемых мембраной чувствительного элемента, в переключение контактов выходного устройства.

На рис. 12 показан указатель уровня металлической мембраной. Он состоит из металлической мембраны 1 с закрепленным по центру штоком 2. При прогибе мембраны шток воздействует на контактное устройство 3. На кронштейне 4 закреплена возвратная пружина 5. Для регулирования натяжения возвратной пружины служит винт 6. Изолятор 7 крепится в корпусе сигнализатора 8. При понижении уровня возвратная пружина 5 возвращает мембрану и контактное устройство в исходное положения.

Рис. 12 Мембранный уровнемер Рис. 13 Маятниковый уровнемер

Свойство сыпучих материалов образовывать при засыпании угол естественного откоса позволило создать серию маятниковых приборов, работающих на принципе отключения материалов чувствительного элемента, выполненного в виде маятника с жесткой или гибкой подвеской. На рис. 13 показан указатель предельного уровня сыпучего материала. При повышении в бункере 1 уровня сыпучего материала 2 с углом естественного откоса чувствительный элемент 3 отклоняется от вертикального положения и замыкает контактную систему 4 включения световой сигнализации 5. Общим недостатком всех указателей уровня маятникового типа является их зависимость от способа загрузки (бункера) материалом. Например, при беспорядочной загрузке, когда материал может обтекать маятник со всех сторон, может не произойти ожидаемого отклонения маятника.

Практическое применение в промышленности нашли датчики реле типов ДУМ-1, МЦУ-2С и др.

** Датчик-реле типа ДУМ -1 предназначен для контроля уровня морской и пресной воды, дизельного топлива, смазочного и растительного масла, мазута, технического жира и других жидкостей с аналогичными параметрами. Чувствительный элемент—мембрана— разделяет прибор на две полости: герметичную, соединяющуюся с контролируемым уровнем, и полость, соединенную с атмосферой. Мембрана через толкатель связана с подвижными контактами, перемещение которых зависит от настройки прибора на заданные значения давления гидростатического столба контролируемой жидкости. При достижении первого значения давления мембрана через толкатель производит переключение контактов первой контактной группы, при достижении второго заданного значения давления — переключение контактов второй контактной группы. При достижении давления на величину разности давлений срабатывания происходит обратное переключение контактов. Датчик обеспечивает контроль уровня до 10 м. Датчик настраивается на срабатывание первой контактной группы при давлении 2,45 кПа, второй — при давлении 3,33 кПа. Разность давлений срабатывания для первой контактной группы не более 2156 Па, для второй — не более 2450 Па.

**Мембранный датчик уровня типа МЦУ-2С предназначен для предупреждения аварийного накопления зерна, муки и других сыпучих материалов при автоматизации процессов на элеваторах, мельницах, крупяных и комбикормовых заводах. Усилие на мембрану датчика не должно превышать (0,75 ± 0,05) Н. Принцип действия датчика аналогичен принципу действия ДУМ-1, но имеет только одно положение контролируемого уровня. Изготавливается в пылезащищенном исполнении и имеет замыкающий и размыкающий контакты.