Поплавковым уровнемером называется уровнемер, основанный на измерении положения поплавка, частично погруженного в жидкость, причем степень погружения поплавка (осадка) при неизменной плотности жидкостине зависит от контролируемого уровня. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости, и, следовательно, по его положению может быть определено значение уровня. В статическом режиме на поплавок действуют: сила тяжести G и выталкивающие силы жидкости и газовой среды. При перемещении поплавка появляется также сила сопротивления в подвижных элементах уровнемера. Если пренебречь силой сопротивления кинематики и выталкивающей силой газовой фазы, то действующие на поплавок силы связаны уравнениемG = Vжρ жg, где Vж — объем погруженной части поплавка, ρ ж — плотность жидкости.Объем Vж однозначно определяет осадку (глубину погружения) поплавка. При изменении плотности контролируемой жидкости на Δρ ж изменяется объем погруженной части на ΔVж, что приводит к изменению осадка, т.е. к появлению дополнительной погрешности. Выражение для ΔVж можно получить в виде ΔVж = (δVж / δρ ж)Δρ ж = -Vж (Δρ ж / ρ ж)Таким образом, объем погруженной части Vж, а следовательно, осадка поплавка, является параметром, определяющим дополни-тельную погрешность, вызванную изменением плотности контролируемой жидкости. Для снижения этой погрешности целесообразно уменьшить осадку поплавка, что может быть достигнуто либо увеличением площади поперечного сечения поплавка, либо облегчением поплавка. В простейшем случае поплавок соединен с указателем с помощью гибкой механической связи. Размеры поплавка ограничиваются размерами уровнемера, масса поплавка не может быть сильно уменьшена из-за необходимости обеспечения требуемого натяжения гибкого элемента и преодоления сил трения. Сила сопротивления определяется выбором схемы связи поплавка с измерительной схемой уровнемера. Такая конструкция имеет большой диапазон измерения, но не обеспечивает хорошей герметизации резервуара, поэтому используется только при небольшом избыточном давлении или разрежении и невысоких температурах контролируемой среды. Примером такого уровнемера являются уровнемеры типа УДУ. Они предназначены для измерения уровня нефтепродуктов с температурой (-50...50) °С, в интервале избыточных давлений (-1,5...3) кПа. Диапазоны измерения 0...12 или 0...20 м, основная погрешность ±4 мм.При более высоких значениях температуры и давления среды используются поплавковые уровнемеры с магнитными преобразователями. Примером таких приборов являются магнитные уровнемеры типа ПМП (рис. 1) НПП «СЕНСОР
Рис. 1. Схема поплавкового уровнемера ПМП:1 — корпус; 2 — кабельный вывод; 3 — зонтик; 4 — стопорное кольцо; 5 — постоянный магнит; 6 — поплавок; 7 — направляющая трубка; 8 — герконовое релеПо направляющей трубе 7 под влиянием изменения уровня жидкости перемещается поплавок 6 с постоянным магнитом 5. Внутри трубки 7 по всей ее длине находятся герконовые реле, которые срабатывают под действием магнитного поля поплавка. Стопорное кольцо 4 ограничивает перемещение поплавка вверх, а зонтик 3 защищает его от капель конденсата, который может образовываться на внутренних стенках резервуара. При диапазоне измерения от 0,5 до 6 м высота уровня измеряется с дискретностью 5 мм. При определении массы для учета изменения плотности жидкости в преобразователе производится измерение температуры. Эти преобразователи могут иметь в качестве выходной величины изменение сопротивления, токовый сигнал 4...20 мА или цифровой. Магнитные поплавки входят в состав ультразвуковых уровнемеров.
Аналитические весы
Аналитические весы —очень точный и хрупкий прибор. Они позволяют взвешивать с точностью до 0,0001—0,0002 г. Максимальная нагрузка этих весов 200 г. В настоящее время в лабораториях применяют демпферные электровесы различных конструкций.
Одной из самых важных частей аналитических весов является коромысло с укрепленными на нем тремя агатовыми призмами. Средняя призма служит опорой коромысла в момент взвешивания. Призмы, помещенные на концах коромысла, являются опорой для чашек весов. К коромыслу прикреплена длинная вертикальная стрелка, на конце ее прикреплена микрошкала. На экране особого оптического приспособления, так называемого вейтографа, наблюдатель видит перемещение увеличенного изображения микрошкалы около неподвижной от-счетной линии. Каждое деление микрошкалы, обозначенное цифрой, отвечает нагрузке 1 мг (0,001 г). Расстояние между двумя соседними делениями разделено на 10 или 5 делений (в зависимости от марки весов), каждое деление соответствует, следовательно, 0,0001 или 0,0002 г.
К дужке или чашке весов прикреплены дем пферы — приспособления для торможения колебания весов. Вследствие этого стрелка весов быстро приходит в состояние равновесия. Это облегчает и ускоряет взвешивание.
Аналитические весы снабжены специальным приспособлением— арретиром. При помощи арретира коромысло весов приподнимается и становится в такое положение, при котором ни одна из призм не касается своих опорных подушек. Арретир приводится в движение рукояткой, прикрепленной к нижней части доски весов. Поворачивать ручку арретира надо очень осторожно и плавно. Нужно твердо помнить, что, когда на чашки весов помещают нагрузку или взвешиваемый предмет, а также когда весами не пользуются, они должны быть арретированы.
Весы помещены в стеклянный футл яр, защищающий их от пыли, изменения температуры и резкого движения воздуха.
Аналитические весы должны находиться в специальном поме щении — так называемой весовой комнате. Аналитические весы периодически должны проверяться мастером -специалистом.
Весы должны иметь плавный ход, т. е. Взвешиваемый предмет должен иметь ту же температуру, что и весы
Для взвешивания на демпферных электровесах применяется специальный аналитический разновес (рис. 20). Это набор граммовых гирек, помещенных в специальную коробочку с отдельными гнездами для каждой гирьки. В ящике находятся гирьки массой 50, 20, 10, 10, 10, 5, 2,
1, 1, 1 г или 50, 20, 20, 10, 5, 2, 2, 1 г. В коробке также находится пинцет, при помощи которого берут гирьки.
Весы для аналитических работ подразделяют на 1-й и 2-й класс точности; по конструкции — на весы периодического качания и апериодические, или демпферные. По системе нагрузки мелкого разновеса аналитические весы, кроме обычных, бывают с цепочкой, полуавтоматические и автоматические.Установка аналитических весов. Аналитические весы (рис. 2 41) помещают в специальной так называемой весовой комнате, причем при установке их руководствуются следующими правилами.
Для каждых аналитических весов должна быть установлена полка на кронштейнах (рис. 242), укрепленных на капитальной стене. На эту полку, кроме аналитических весов, нельзя ничего ставить; нельзя также облокачиваться на нее. Около аналитических весов Нельзя ставить нагретые до высокой температуры предметы. Недопустим о также, чтобы па весы падал прямой солнечный свет или чтобы они были расположены близко от отопительных приборов, так как это вызывает неравномерное нагревание плеч коромысла весов, приводящее к неравноплечию. Весы нельзя помещать также у наружной стены здания, имеющей неодинаковую температуру летом и зимой, что отражается на точности аналитических весов. Весы нельзя располагать в тех местах, где фундамент или "стены др ожат в результате движения транспорта.
Рисунок 2.18 – Аналитические одноплечие весы ВАО – 200:1 – верхняя крышка; 2 – лимбы; 3 – боковая дверца; 4 – арретир; 5 – табло; 6 – кнопка установки нуляЧашка с гирями уравновешена на другом плече коромысла демпфером – противовесом. Взвешивание производится при постоянной нагрузке коромысла по методу замещения (способ Д.И. Менделеева). Уравновешивают груз на чашке путем снятия гирь с подвески.
Взвешивание п роизводят в следующем порядке:
1. Проверяют, не загрязнены ли весы и правильно
ли они установлены; проверяют наличие всех разновесок
в комплекте.
2. Включают весы в осветительную сеть
3. Проверяют нулевую точку.
4. Помещают взвешиваемый предмет на левую чашку весов и закрывают дверцу.
Открывают правую дверцу и начинают подбирать гирьки, начиная от большейк меньшей по очереди.
10. По окончании взвешивания надо убедиться, что
весы арретированы, нагрузка снята, дверцы полностью