Вимірювання маси рідини в ємності
по гідростатичному тиску
В технології багатьох підприємств необхідно контролювати масу рідкого продукту, який знаходиться в ємності (танку). Найпопулярніший метод - це зважування. Для цього танк монтують на ваги або вагові тензодатчики, вимірюють масу танка з продуктом і забирають багато пустого танка. Цей метод досить витратний в реалізації. Існує й інший спосіб контролю маси рідини в ємності, більш простий і дешевий - по гідростатичному тиску. При цьому монтаж-демонтаж ємності і постановка його на ваги не знадобиться.
Представлена система складається з датчика тиску мікропроцесорного СЕНСОР-М і програмованого вимірювача-регулятора типу ТРМ або іншого, здатного вимірювати сигнал 4-20 мА з програмованої шкалою індикації.
З курсу фізики відомо, що тиск - це сила, прикладена до одиниці площі: Р = F / S. У свою чергу сила тяжіння, прикладена до дну ємності - це добуток маси рідини на прискорення вільного падіння: F = m * g.
Тепер об'єднаємо формулу: Р = m * g / S;
Значить за умови, що S не змінюється по висоті танка, тиск прямо пропорційно масі, тобто вимірюючи гідростатичний тиск, ми будемо мати точну інформацію про масу рідини в ємності і вона не залежить від щільності.
Спочатку потрібно вибрати датчик для типу рідини в ємності. Для води, спирту, рідких нафтопродуктів і ін. Легко-текучих рідин підійде СЕНСОР-М-12 * зі стандартним манометричним штуцером М20х1,5. Для вузьких і кристалізується рідин краще вибрати датчик з торцевою мембраною СЕНСОР-М-13 *. інакше можливе засмічення вхідного отвору в стандартному штуцере. Датчик має малі габарити і масу і монтується безпосередньо на стінку ємності або в дно. Датчик вворачивается в бобишку з внутрішнім різьбленням М20х1,5 (поставляється в комплекті), яка приварюється до стінки або дна ємності. Датчик формує по тиску сигнал 4-20мА і з'єднується з вимірювальним приладом по двухпроводной лінії. Прилади ТРМ та інші з входом 4-20мА мають виконання корпусу як для щитового так і для настінного монтажу. Харчування від мережі 220В або 24В постійного струму. Слід додати, що прилади мають вбудовані реле, спрацювання яких Ви можете запрограмувати на будь-яких значеннях. Контакти реле можна використовувати для регулювання або сигналізації.
Перш за все потрібно вибрати межа вимірювання датчика по висоті ємності з розрахунку. 1мм -> 10 Па. Наприклад, при висоті танка 4м = 4000мм Вам потрібен датчик на 40000Па = 40кПа. Налаштування системи проста і полягає в програмуванні кнопками на лицьовій панелі приладу нижнього і верхнього значення шкали відображення. Нижнє значення зазвичай приймають «0». але можна встановити і значення маси рідини, що знаходиться нижче точки врізки датчика (m 0). Верхнє значення потрібно розрахувати:
де Рmax - верхня межа вимірювання датчика, Па; S- площа поперечного перерізу танка. м2; g = 9,8140 (для РБ, для інших регіонів може відрізнятися). Наприклад, застосовуючи датчик на 40кПа, з врізкою на рівні дна (m0 = 0), при діаметрі танка 2м (S = π * D ^ 2/4; S = 3,1415 * 4/4 = 3,1415м2) - верхня межа шкали приладу буде. m max = 40000Па * 3,1415м2 / 9,814 = 12804кг або 12,80т. Важливо не плутати: в даному випадку верхній поріг шкали приладу - це не паспортні дані маси рідини вашого танка, а розрахункова величина за діапазоном вимірювання тиску датчика і площі дна вашого танка.
4. Точність і перевірка
Точність вимірювання таким методом залежить від точності даних для розрахунку mmax. а саме точність проміру внутрішніх розмірів дна танка і точності приладів. Основна приведена похибка приладів не більше ± 0,5%. Якщо вважати, що площа дна визначена без помилки, то для наведеного вище прикладу з ємністю на 12,8т точність вийде ± 0,5% або 12804кг * 0,5% = 64кг. Датчики та прилади внесені до державного реєстру засобів вимірювальної техніки та поверяются один раз в 2 роки.
Якщо залишилися питання, то пишіть на пошту або телефонуйте. Будемо раді допомогти.