Визуальные уровнемеры. 
Метрология и измерительная техника. 
Уровнеметрия жидких сред

Надо полагать, что название «ВИЗУАЛЬНЫЙ» этих уровнемеров происходит от (aaT.vizualisзрительный) — производимый с помощью зрения, как невооруженным глазом, так и с помощью каких-либо приспособлений.

Гост 24 802 [2] дает более конкретные определения визуальным уровнемерам:

Уровнемер с визуальным отсчетом — уровнемер, основанный на визуальном измерении высоты уровня жидкости. Высоту уровня жидкости измеряют в стеклянной трубке, сообщающейся с контролируемым сосудом в нижней, а иногда и в верхней части, или при помощи прозрачной вставки, помещенной в стенке контролируемого сосуда, например, барабанного парового котла;

Зондовый уровнемер — уровнемер, основанный на измерении высоты уровня жидкости или сыпучего вещества при помощи зонда или измерительной рейки. В процессе измерения зонд или рейку погружают до упора, например, до дна сосуда.

Рис. 1.1. Визуальные уровнемеры: а — смотровое стекло: б — плоское многоэлементное смотровое стекло; в-мерная трубка

Визуальные уровнемеры (рис. 1.1), известные больше как указательные стекла — простейшие измерители уровня жидкости. Такие указатели представляют собой прозрачные вставки в стенках резервуара или в сообщающихся с резервуаром мерных трубках с нанесенными на них шкалами. Указательные стекла служат для непосредственного наблюдения за уровнем жидкости в закрытом сосуде. Наблюдая за положением уровня жидкости в стеклянной трубке, можно судить об изменении уровня в сосуде.

Указательное стекло соединяют с сосудом нижним концом (для открытых сосудов) или обоими концами (для сосудов с избыточным давлением или разрежением).

Плоские указательные стекла рассчитаны на давление до 2,94 МПа и температуру до 300 °C. Стёкла комплектуют вентилями или кранами для отключения их от сосуда и продувки системы. В качестве примера на рис. 1.2 приведены конструкции визуальных уровнемеров G34 CPI Reflex с указательными (смотровыми) стеклами компании SEETRU.

Не рекомендуется применять указательные стекла длиной более 500 мм, поэтому для контроля таких перепадов уровня следует устанавливать несколько стекол последовательно в виде сегментированной конструкции (рис. 1.1, б), чтобы их индивидуальные диапазоны измерения перекрывались.

Основным источником дополнительной погрешности таких уровнемеров является разница плотностей жидкости в контролируемом резервуаре и в стекле, вызываемая различием температур (особенно если жидкость в резервуаре имеет высокую температуру, а указательное стекло находится на значительном удалении). Различие плотностей приводит к различию уровней в резервуаре, и указательном стекле. Погрешность может достигать существенных значений, поэтому в целях ее уменьшения необходима либо тепловая изоляция уровнемера, либо продувка его жидкостью из резервуара перед отсчетом.

Рис. 1.2. Плоские смотровые стекла уровнемеров компании SEETRU

Визуальные уровнемеры модели G34 CPI Reflex (с плоским смотровым стеклом) предназначены для тяжелого режима эксплуатации, а также для высокого давления и температуры. Модульная конструкция изготовлена из стандартных компактных и прочных элементов из нержавеющей стали прецизионной отливки.

В арматуре указательных стекол, работающих под давлением, как правило, имеются предохранительные устройства, автоматически перекрывающие каналы при аварийном разрушении стекла.

Метроштоки (мерные линейки) применяют для измерения уровня наполнения транспортных и стационарных емкостей нефтепродуктами и другими неагрессивными жидкостями с давлением до 0,0005 МПа. Область применения — нефтебазы и другие предприятия, занимающиеся перевозкой, хранением и реализацией нефтепродуктов и других неагрессивных жидкостей. Метроштоки производятся из алюминиевого сплава. Для агрессивных жидкостей метроштоки изготавливают полностью из нержавеющей стали.

Рис. 1.3. Металлические метроштоки

Изготавливаются цельные метроштоки десяти модификаций с длиной шкалы от 1500 мм до 6000 мм с дискретностью 500 мм и с ценой деления 1 мм.

В ряде случаев для контроля и измерения уровня на резервуаре устанавливается выносная уровнемерная камера — байпас (рис. 1.4). Выносная камера используется для установки в нее различных типов уровнемеров. Камера состоит из сообщающегося с резервуаром 1 цилиндрического сосуда 2, прикрепленного к резервуару резьбовым, фланцевым 3 или сварным соединением. Благодаря такому соединению, уровень жидкости в камере совпадает с уровнем жидкости в основном резервуаре. Таким образом, байпасный указатель уровня не подвергается механическому воздействию со стороны жидкости в резервуаре, которое может искажать результат измерений. Например, в случаях, когда жидкость в основном резервуаре подвергается перемешиванию или кипит. Применение такой камеры будет оправдано и в случае сильного газообразования в основном резервуаре.

Прозрачная выносная камера вместе с размещенной на ней шкалой (рис. 1.4, а) может рассматриваться как визуальный уровнемер с мерной трубкой.

Размещение в камере 2 поплавка 5 с магнитом 7 внутри (рис. 1.4, 6) позволяет более точно визуализировать положение уровня контролируемой жидкой среды.

Рис. 1.4. Байпасные уровнемеры: а-визуальный и б — поплавковый (магнитный) визуальный.

Постоянный магнит 7, перемещаясь вместе с поплавком, увлекает своим магнитным полем другой постоянный магнит 8, свободно скользящий по направляющей трубе 6 вдоль отсчетного приспособления 4.

Подробнее о поплавковых магнитных уровнемерах можно узнать ниже в разделе «Поплавковые уровнемеры».

Лотовые уровнемеры в своем составе имеют цилиндрический груз (лот) и мерную ленту. Лот в обычном исполнении изготовлен из латуни, а для агрессивных жидкостей — полностью из нержавеющей стали.

На практике применяют как стационарные лотовые уровнемеры, например уровнемер K.L-010 (рис. 1.5, а), так и ручные компактные устройства в виде рулеток (рис. 1.5, б).

Электрический контактный погружной уровнемер KL-010 используется для быстрого и удобного измерения глубины в колодцах, наблюдательных трубах и скважинах, а также при контроле откачек.

При опускании датчика, как только датчик касается поверхности воды, сигнальная лампочка загорается, и глубина погружения может быть считана с измерительной ленты в метрах и сантиметрах.

Рис. 1.5. Электрический лотовый уровнемер (a) KL-010 и измерительная рулетка (б)

Измерительные рулетки производятся длиной 5, 10, 15, 20, 25 метров 2-го и 3-го класса точности. Имеется также модификация рулеток для агрессивных жидкостей.

Каждая рулетка поверяется органами Госстандарта и имеет знак поверки на заклепке у конца ленты, а также печать госповерителя в паспорте на рулетку.

Для надежности и долгой службы рулетки, корпус изготовлен из латуни. Деревянная ручка обеспечивает комфортное использование рулетки в холодную погоду.

Лента изготовлена из нержавеющей стали по особой технологии, обладает высокой гибкостью и прочностью. Даже при сильных перегибах лента не ломается. Шкала наносится лазерным методом, глубиной 30 микрон, не стирается.

Визуальные уровнемеры — самые простые и в то же время самые точные средства измерения уровня.

При соответствующем (исключающем влияние мениска) диаметре мерной трубки, подсветке поверхности раздела и использования специальных средств отсчета (например, катетометров-телескопов) погрешность визуальных уровнемеров при неподвижной поверхности жидкости может быть сведена к десятым долям миллиметра. Вследствие этого они находят широкое применение в поверочных установках с мерными баками, в образцовых мерниках. Сложность дистанционных измерений уровня, невозможность использования в системах регулирования автоматизированными технологическими процессами препятствуют широкому промышленному применению визуальных уровнемеров.