Измерение массы жидкости в емкости
по гидростатическому давлению
В технологии многих предприятий необходимо контролировать массу жидкого продукта, который находится в емкости (танке). Самый популярный метод — это взвешивание. Для этого танк монтируют на весы или весовые тензодатчики, измеряют массу танка с продуктом и отнимают массу пустого танка. Этот метод достаточно затратный в реализации. Существует и другой способ контроля массы жидкости в емкости, более простой и дешевый — по гидростатическому давлению. При этом монтаж-демонтаж емкости и постановка его на весы не понадобится.
Представленная система состоит из датчика давления микропроцессорного СЕНСОР-М и программируемого измерителя-регулятора типа ТРМ или другого, способного измерять сигнал 4-20 мА с программируемой шкалой индикации.
1. Немного теории :
Из курса физики известно, что давление – это сила, приложенная к единице площади: Р=F/S. В свою очередь сила тяжести, приложенная к дну емкости – это произведение массы жидкости на ускорение свободного падения: F=m*g.
Теперь объединим формулу: Р=m*g/S ;
Значит при условии, что S не изменяется по высоте танка, давление прямо пропорционально массе, т.е. измеряя гидростатическое давление, мы будем иметь точную информацию о массе жидкости в емкости и она не зависит от плотности.
2. Монтаж
Сначала нужно выбрать датчик для типа жидкости в емкости. Для воды, спирта, жидких нефтепродуктов и др. легко-текучих жидкостей подойдет СЕНСОР-М-12* со стандартным манометрическим штуцером М20х1,5. Для вязких и кристаллизирующихся жидкостей лучше выбрать датчик с торцевой мембраной СЕНСОР-М-13*, иначе возможно засорение входного отверстия в стандартном штуцере. Датчик имеет малые габариты и массу и монтируется непосредственно на стенку емкости или в дно. Датчик вворачивается в бобышку с внутренней резьбой М20х1,5 (поставляется в комплекте), которая приваривается к стенке или дну емкости. Датчик формирует по давлению сигнал 4-20мА и соединяется с измерительным прибором по двухпроводной линии. Приборы ТРМ и другие с входом 4-20мА имеют исполнения корпуса как для щитового так и для настенного монтажа. Питание от сети 220В или 24В постоянного тока. Следует добавить, что приборы имеют встроенные реле, срабатывание которых Вы можете запрограммировать на любых значениях. Контакты реле можно использовать для регулирования или сигнализации.
3. Настройка
Прежде всего нужно выбрать предел измерения датчика по высоте емкости из расчета : 1мм -> 10 Па. Например, при высоте танка 4м= 4000мм Вам нужен датчик на 40000Па = 40кПа. Настройка системы проста и заключается в программировании кнопками на лицевой панели прибора нижнего и верхнего значения шкалы отображения. Нижнее значение обычно принимают «0» , но можно установить и значение массы жидкости, находящейся ниже точки врезки датчика (m0 ). Верхнее значение нужно рассчитать:
mmax= m0+Рmax*S/g, кг ;
, где Рmax – верхний предел измерения датчика, Па ; S- площадь поперечного сечения танка , м2 ; g = 9,8140 (для РБ, для других регионов может отличаться). Например, применяя датчик на 40кПа, с врезкой на уровне дна (m0=0), при диаметре танка 2м ( S= π*D^2 /4; S= 3,1415*4/4= 3,1415м2) — верхний предел шкалы прибора будет : mmax = 40000Па* 3,1415м2/ 9,814=12804кг или 12,80т. Важно не путать: в данном случае верхний порог шкалы прибора – это не паспортные данные массы жидкости вашего танка, а расчетная величина по диапазону измерения давления датчика и площади дна вашего танка.
4. Точность и поверка
Точность измерения таким методом зависит от точности данных для расчета mmax , а именно точность промера внутренних размеров дна танка и точности приборов. Основная приведенная погрешность приборов не более ±0,5%. Если считать, что площадь дна определена без ошибки, то для приведенного выше примера с емкостью на 12,8т точность получится ±0,5% или 12804кг*0,5%=64кг. Датчики и приборы внесены в государственный реестр средств измерений и поверяются один раз в 2 года.
Если остались вопросы, то пишите на почту или звоните. Будем рады помочь.
