浮筒式液位計(jì)設(shè)計(jì)原理
浮筒式液位計(jì)屬于變浮式液位計(jì),即在液面位置變化時(shí),浸沒(méi)浮筒的體積不同,因而浮力也不同,可通過(guò)測(cè)量浮力的變化來(lái)測(cè)量液面的高度。
圖5-7所示是一種用壓彈簧平衡浮力,用差動(dòng)變壓器測(cè)量浮筒位移的浮筒式液位計(jì)原理示意圖。浸沒(méi)于液體中的浮筒,上端通過(guò)連桿與彈簧及差動(dòng)變壓器相連。這樣,浮筒除了受自身重力G、液體的浮力F外,還要受到被拉伸彈簧的拉力T。當(dāng)液位一定,浮筒受力平衡時(shí)有
當(dāng)液位變化時(shí),浮筒所受的浮力隨之變化,由于重力不變,要達(dá)到新的平衡狀態(tài),浮筒的浸沒(méi)高度必然變化,使彈簧的張力也隨之而變。假定某時(shí)刻液位升高了△H,如圖5-7 所示,彈簧隨之被壓縮△x.則有
式(5-11)表明,液位的變化量與彈簧的長(zhǎng)度變化量成正比。在此,彈簧起到了把大位移△H變成小位移△X的作用。由圖5-7可見(jiàn),彈簧的長(zhǎng)度變化量即是差動(dòng)變壓器鐵芯的位移量。因此,差動(dòng)變壓器的輸出反映了液位的高度,即將液位的變化轉(zhuǎn)換成電量的變化。
在有些設(shè)計(jì)中采用霍爾元件測(cè)量浮筒位移。為了把位移由壓力容器中傳出,采用扭力管機(jī)構(gòu),一般精度可達(dá)1.5級(jí)左右。
浮筒式液位計(jì)除了應(yīng)用上述位移平衡式的測(cè)量系統(tǒng)外,還有采用力平衡式的方案,例如,氣動(dòng)或電動(dòng)力平衡浮筒式液位計(jì)。這類液位計(jì)由于位移甚小,機(jī)構(gòu)摩擦及非線性影響減少了很多,所以儀表精度一般高于位移平衡式,可達(dá)到1級(jí)。
浮力式液位儀表受外界溫度、濕度、強(qiáng)光、氣流等影響較小,但由于浮力式液位計(jì)具有可動(dòng)部件,因而會(huì)因摩擦而引起靈敏度降低和變差增大,另外,浮子占有較大空間,體積較大,這些都是浮力式儀表的不足。
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