浮筒式液位計設(shè)計原理
浮筒式液位計屬于變浮式液位計,即在液面位置變化時,浸沒浮筒的體積不同,因而浮力也不同,可通過測量浮力的變化來測量液面的高度。
圖5-7所示是一種用壓彈簧平衡浮力,用差動變壓器測量浮筒位移的浮筒式液位計原理示意圖。浸沒于液體中的浮筒,上端通過連桿與彈簧及差動變壓器相連。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,浮筒受力平衡時有
當(dāng)液位變化時,浮筒所受的浮力隨之變化,由于重力不變,要達到新的平衡狀態(tài),浮筒的浸沒高度必然變化,使彈簧的張力也隨之而變。假定某時刻液位升高了△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,彈簧的長度變化量即是差動變壓器鐵芯的位移量。因此,差動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)計中采用霍爾元件測量浮筒位移。為了把位移由壓力容器中傳出,采用扭力管機構(gòu),一般精度可達1.5級左右。
浮筒式液位計除了應(yīng)用上述位移平衡式的測量系統(tǒng)外,還有采用力平衡式的方案,例如,氣動或電動力平衡浮筒式液位計。這類液位計由于位移甚小,機構(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,可達到1級。
浮力式液位儀表受外界溫度、濕度、強光、氣流等影響較小,但由于浮力式液位計具有可動部件,因而會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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