Конструктивные принципы построения емкостных датчиков уровня жидкости

Контроль уровня жидкости, особенно в труднодоступных местах и закрытых резервуарах, является одной из важнейших задач современной автоматизации технологических процессов. Это относится и к распространенным системам автоматизации и регулирования в водоснабжении и нефтегазовой промышленности, и к системам автоматизации в механообработке. Здесь различают два случая: когда жидкость, уровень которой измеряется и регулируется, является диэлектриком и когда эта жидкость является проводником.

На рис. 4.11 изображена конструктивная схема измерения уровня жидкости, являющейся диэлектриком, с помощью емкостного преобразователя.

В соответствии с этой схемой уровень жид кости-диэлектрика, например масла, измеряется с помощью емкостного преобразователя, состоящего из двух параллельно включенных кон;

Рис. 4.11. Конструктивная схема емкостного измерения уровня жидкостиди эле ктри ка денсаторов. Один из этих конденсаторов образован частью электродов, имеющих отдельные выводы, а в качестве диэлектрика между этими электродами находится жидкость, уровень которой измеряется. Емкость этого конденсатора равна С,. Второй из этих двух параллельных конденсаторов, емкость которого равна С₀, образуется остальной частью электродов, между которыми в качестве диэлектрика находится воздух.

Емкость всего преобразователя будет тогда рассчитываться по формуле.

где /₀ — полная длина цилиндрического электрода; / — длина, на которую цилиндрический электрод заполнен диэлектрической жидкост ью; 6 — диэлектрическая проницаемость жидкости; е₀ — диэлектрическая проницаемость воздуха; /^ — внутренний радиус внешнего цилиндрического электрода; /^ — внешний радиус внутреннего цилиндрического электрода.

На рис. 4.12 приведена принципиальная схема измерений уровня электропроводящей жидкости. В соответствии с этой схемой в электропроводящую жидкость на глубину L погружается емкостный измерительный зонд. Этот зонд представляет собой электрод /, покрытый стеклянной оболочкой 2. Другим электродом является электропроводящая жидкость З_у уровень которой измеряется. Она присоединяется к измерительной цепи с помощью проводящего зонда 4.

Рис. 4.12. Принципиальная схема емкостного измерения уровня электропроводящей жидкости.

Электрическая емкость измерительного преобразователя в этом случае определяется по формуле.

где L — глубина погружения емкостного преобразователя; е — диэлектрическая проницаемость стекла; /?, и R₂ — внешний и внутренний радиусы стеклянного покрытия.

Вместо специального остеклованного электрода может быть использован просто кусок провода, покрытый изоляцией, которая не смачивается данной жидкостью.