Mekaniska nivåindikatorer klassificeras som
Mätglas
Flyttyp
Förskjutningstyp
Diafragma typ
Differenstrycknivåindikatorer
Mätglas
Ett mätglas eller synglas är en enkel anordning som används för att bestämma vätskenivån genom att fästa ett genomskinligt glasrör parallellt med vätskebehållaren.
Glasröret ska ha ett litet hål och en tjock vägg så att det tål tryck. För att skydda den ytterligare måste den inneslutas i ett metallrör med en slitsöppning. Ventiler placeras på lämpliga ställen för att det ska vara enkelt att byta ut trasigt glas utan att processen störs. Vanligtvis används inte glasögon för höjder på mer än 90 cm eller 3 fot. Två eller flera glasögon måste fixeras på olika höjder för högre tankar. Generellt väljs glasrör så att de tål ett ångtryck på 150 kg/cm2, vid 250 grader, eller vattentryck på 450 kg/cm2.
Nivåmätare för två-glas
I allmänhet installeras dessa tvåfärgade glasnivåmätare i pannor. Den här tvåfärgade glasnivåmätaren visar röd färg för ånga och grön färg för vatten. Detta erhålls genom att utnyttja en optisk princip för brytningsindex. RI är olika för olika färger när de passerar genom media som glas, vatten och ånga. Mätarkroppen är en trapets med bakglasögon fixerade på de icke-parallella ytorna. En LED-lampa i två-färger eller en standard dikroisk lampa med röda och gröna filter fästa på motsatta sidor på en trapets. Denna speciella belysning sänder ett snett ljus genom glasögon med nivåmått bakåt för att nå det interna mediet. När mätaren innehåller ånga avviker de gröna strålarna och undviks från att dyka upp vid observatörens sida. Sedan rör sig rött ljus som avviks av ånga genom det inre hålet och når observatören. Röda strålar avviks och går förlorade inuti när strålbanan innehåller vatten så att den gröna strålen når nivåmätarens främre glas.
Flyttyp
En flöte är ett ämne när det doppas i en vätska och när flyter på vätskans yta upplever mer flytkraft än dess faktiska vikt.
Enligt principen ska flytvolymen som tränger undan vätska vara större än flottörens vikt.
Standard flyter
Standardflottörer är sfäriska eller cylindriska. Flottördiametern bör vara större för vätskor med låg-densitet och vice versa. Diametern på den sfäriska flottören varierar mellan 75 mm och 175 mm. Flottörer kan vara topp-monterade eller sidomonterade-. Flytrörelser kan spåras elektro-mekaniskt genom att fästa en potentiometer eller LVDT på den. Magnetiskt kopplad flottör indikerar också vätskenivån.
Fördelar med standardflottor
Enkel design
Hög noggrannhet
Brett utbud av mätnivåer
Möjlighet till nivåmätning i frätande och trögflytande vätskor
Nackdelar med standardflottor
En standardflottör kan inte användas i tankar under tryck.
Flyt med reedbrytare
Figuren indikerar en uppsättning av motstånd och reed-omkopplare anslutna.
Dessa placeras i allmänhet cirka 5 mm från varandra i en kolonn.
De flyter permanentmagnetsidor längs reed switch-pelaren.
Tångströmbrytaren kortsluts baserat på flottörens position och skickar en ström genom amperemetern.
Strömmen genom amperemetern handlar mer om flottörens läge
Denna typ av nivåindikator indikerar nivåer med 5 mm noggrannhet.
Magnetostriktiv metod
Den magnetostriktiva metoden är den elegantaste av alla float-nivåindikatorer. Nivåindikeringen bestämmer vätskans flytposition.
I den magnetostriktiva metoden är denna flottör ett koncentriskt cirkulärt stycke av en permanentmagnet. Wiedemann och Villaris effekter används för att bestämma det magnetiska flottörets position på en vätskeyta. Ferromagnetiskt vågledarmaterial används för att generera magnetostriktion.
I allmänhet höjer en attraktionskraft mellan vågledaren och flottörmagneten en friktionskraft som förhindrar flottörens kontinuerliga rörelse. Detta kan minskas genom att använda en vågledare på mindre än 0,5 mm i diameter. En noggrannhet på cirka 0,1 mm kan uppnås med denna metod.
Denna metod används inom läkemedels-, livsmedels-, kemiska, flytande petroleumgasindustrier och drycker.
Förskjutningstyp
Spring Balance Displacer
Denna fjäderbalansförskjutningstyp med tanke på ursprunget till variationen av vätskenivån gör att den bifogade fjädern drar ihop sig eller expanderar i uppåt- och nedåtgående förskjutningsrörelse. Förskjutaren av staven slutar i en magnetisk kula. Den magnetiska nålen som är fäst på en pivå utanför kulhuset känner av den magnetiska kulans upp--och-rörelse. Den magnetiska kulans rörelse är cirka 25 mm. Detta förstoras pneumatiskt genom att fästa klaffen på en skiva excentriskt till den magnetiska nålens svängtapp. Denna rörelse omvandlas till en elektrisk signal genom ett potentiometriskt arrangemang.
Torque Tube Displacer
Förskjutningsrörelsen applicerar torsion på ett rör som kallas vridmomentröret. Det ihåliga vridmomentröret består av en inre vridmomentstav svetsad till vridmomentröret i ena änden och fri i andra änden. Detta stöds av ett friktionsfritt lager. Momentröret slutar i en knivegg på ena sidan och stödjer förskjutaren via momentarmen som slutar i ett block. Den andra änden av vridmomentröret slutar i en fläns som är förankrad vid tankväggen. När förskjutaren flyttas uppåt eller nedåt, appliceras vridning på vridmomentröret via dess knivegg. Denna torsion överförs till den inre torsionsstaven som bär den utanför tanken. Vinkelförskjutningen av stången är cirka 5 grader till 6 grader. Vinkelförskjutningen av stången är linjärt relaterad till förskjutarens skenbara vikt och vätskenivå. Vridmomentstavens vinkelförskjutning förstärks pneumatiskt till ett stort differenstryck genom att driva klaffen på en munstycksklaffgivare. Momentrör är gjorda av Nickel, Inconel, Monel, Hastelloy, etc. Vanligtvis används 0,3 m till 1,5 m långa förskjutningsanordningar även om längden kan vara så stor som 18 m. Displacers är lämpliga för nivåmätning av rena vätskor och slurry.
Diafragmanivåindikatorer
Membrannivåindikatorer består av en låda stängd på alla sidor utom en där ett flexibelt membran är fixerat. Boxen innehåller innesluten luft ansluten till en tryckdetektor genom kapillärröret. Membranet är tillverkat av neopren Teflon eller silikongummi liknande plastmaterial. Membranlådan hålls nedsänkt i vätskan. När vätskenivån stiger utövar vätskans statiska huvud en uppåtriktad kraft på membranet för att komprimera den inneslutna luften. Det inneslutna lufttrycket är direkt proportionellt mot vätskenivån. Denna nivåindikator kan användas i kärl av öppna-typ. Detta är billigare, med begränsad noggrannhet. Luften i membranet är inte innesluten, men en kontinuerlig tillförsel upprätthålls genom ett rör som visas i figur b. Ett ventilationsrör tillåter luften att rinna ut i atmosfären genom en avluftningsöppning som finns mellan ventilationsröret och membranet. Ett annat rör förbinder membranet med en lämplig nivåindikator som är en tryckindikator. Lufttillförseln till enheten regleras till cirka 0,2 till 0,3 bar över det maximala hydraultrycket som ska mätas. Rostfria membran är lämpliga för denna typ av nivådetektor. När vätskenivån stiger, ökar trycket som verkar på membranet att det rör sig uppåt vilket gör avtappningsöppningen mindre. Följaktligen läcker mindre luft genom ventilationsröret vilket gör att lufttrycket byggs upp. Det uppbyggda-lufttrycket trycker sedan ned membranet vilket ökar luftläckaget och så vidare tills jämvikt uppnås. Lufttrycket i membranhöljet är ett mått på vätskenivån. Dessa indikatorer är exakta inom 0,3 bar från lufttrycket-. De kan driva upp till 11 barer. Den justerbara begränsningen kan manipuleras på lämpligt sätt för att öka svarshastigheten.
Differenstrycknivåindikatorer
En vätskenivå utövar tryck som orsakas av vätskekolonnens vikt. Detta tryck kan mätas för att uppskatta vätskenivån, förutsatt att vätskan har atmosfärstryck. Denna metod är känd som Hydrostatic Tank Gauging (HTG). Men om vätskan är i en trycksatt tank, måste man mäta differenstrycket mellan toppen och botten av vätskekolonnen för att räkna ut vätskenivån.
Om P1 är trycket i botten av tanken
P2 är trycket vid en mellanliggande punkt
P3 är trycket i toppen av tanken
h är skillnaden i höjd mellan p1 och p2 tapppunkter, och
L är höjden på vätskenivån i tanken
Sedan ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
Tryckskillnaden mellan toppen och botten av vätskenivån kan mätas individuellt genom att mäta de två trycken. Mätfelet kanske inte är detsamma. Därför ger en enda mätning differenstrycksvärdet. DP kan mätas mekaniskt genom att använda bälgar i en kapsling där den högre trycksidan är ansluten till bälgen och den lägre trycksidan är ansluten till kapslingen. I detta arrangemang, som visas i figur b med vätskefyllda-bälgar som används för att mäta DP, trycker sidan med högre tryck vätskan inuti bälgen till sidan med lägre tryck. Detta utökar bälgen. Som ett resultat trycks den fjäderbelastade-pekarspaken bakåt och flyttar pekaren åt höger. Eftersom DP blir känslig för vätskans temperatur. En bimetallisk temperaturkompensator är fäst vid bälgen för att kompensera tryckskillnaden som alstras av temperaturskillnaden.
