Мониторинг гидростатического уровня в цистернах на пьезорезистивной основе

Измерение гидростатического давления – является одним из самых надежных и простых методов для осуществления наблюдения за уровнем заполнения в цистернах для хранения и перевозки жидкостей. В данной публикации вы найдете пояснения касательно мониторинга гидростатического уровня. При измерении гидростатического уровня, необходимо измерить уровень заполнения емкости жидкостью. В данном случае, измеряется сила веса, влияющая на датчик давления, который установлен на дне емкости. Сила веса в данном контексте называется гидрокомпосом. Она повышается в соотношении с уровнем заполнения и отображается как гидростатическое давление на измерительном приборе. При осуществлении наблюдения за гидростатическим уровнем, необходимо всегда учитывать удельную массу жидкости. 

Таким образом, высота заполнения высчитывается по следующей формуле:

В данной формуле, h – высота заполнения, p – гидростатическое давление у основания емкости и sg – удельная масса жидкости.

Фактический объем жидкости не играет никакой роли в отслеживании гидростатического уровня, все зависит от высоты наполнения. Это означает, что гидростатическое давление идентично в 200-литровой емкости, сужающейся к основанию и, в прямостенной емкости, которая вмещает 150 литров жидкости, до того момента, пока жидкости и уровень заполнения идентичны (например, 3 метра).

Самой простой жидкостью для измерения гидростатического давления считается вода, так как удельная масса в данном случае может не приниматься во внимание. При использовании жидкости, отличной от воды, датчик давления возможно шкалировать для обеспечения компенсации удельной массы данной жидкости. После осуществления данного действия возможно будет определить уровень заполнения, как и в случае с водой, используя гидростатическое давление на дне емкости. Ситуация усложняется при использовании различных жидкостей в одной емкости. В данном случае, нужно измерять не только гидростатическое давление на дне емкости, но также, удельную массу соответствующей жидкости. Однако, отложим на потом последний случай и переместим наше внимание на измерение гидростатического давления в закрытых и открытых емкостях (цистернах).

Измерение гидростатического давления в открытых и закрытых емкостях (цистернах)

В случае с открытыми емкостями, не имеет значения, находятся ли они над землей или вкопаны в землю, если в них есть отверстие, которое позволяет давлению воздуха находится в балансе внутри и снаружи емкости. Измерение гидростатического давления можно осуществлять без дальнейших настроек на дне цистерны. Если осуществить измерения на дне цистерны не возможно, уровень заполнения также можно определить с помощью погружного датчика, который опускается в цистерну с помощью кабеля.

В закрытых емкостях, преобладает более высокое давление, нежели газообразная среда вокруг цистерны.  Слой газа над жидкостью повышает давление на самой жидкости.  Как результат, отток жидкости может происходить гораздо быстрее, а также, будет меньше потерь из-за испарения. Таким образом, герметичные емкости часто используются в таких средах как нефтяная и химическая промышленности. Слой газа, который давит на жидкость, также косвенно влияет на датчик давления на дне цистерны, таким образом, данный факт необходимо принимать во внимание, чтоб определить верный уровень заполнения (превышение уровня заполнения можно обнаружить благодаря повышению давления). 

В закрытых цистернах необходимо измерять два вида давления: давление газа и давление на дне емкости. Гидростатическое давление жидкости появляется за счет разницы между показателями давления газа и показателями давления на дне цистерны. Данную разницу можно конвертировать в идентификацию уровня заполнения емкости. Для подобного применения обычно используется датчик дифференциального давления.

Заключительные примечания

При наблюдении за гидростатическим давлением в емкостях всегда необходимо учитывать два фактора: тип жидкости и тип емкости. Самый простой вариант – наблюдение за уровнем воды в открытых цистернах, так как для данной комбинации не требуется настройка. Однако, при наличии различных типов жидкости, необходимо учитывать удельную массу жидкости. В дополнение, измерительный прибор необходимо выбирать в соответствии с параметрами среды. Для использования с большинством жидкостей для материала корпуса, подходит нержавеющая сталь, однако, для применения прибора в агрессивных средах могут потребоваться различные материалы.