Измерение уровня топлива в горизонтальных резервуарах

Емкостные преобразователи довольно широко применяются для измерения уровня топлива. Уровнемеры, в которых роль чувствительного зонда выполняет гибкий стальной трос, проще и удобнее монтировать в различных резервуарах, особенно, в случаях измерения уровня в несколько метров, 3 и более.

Чувствительный зонд и металлическая стенка резервуара представляют собой обкладки конденсатора (уровнемер и резервуар должны быть заземлены), а пространство между ними – диэлектрический зазор. Жидкость, заполняющая зазор изменяет электрическую емкость конденсатора: чем выше уровень, тем меньше емкость. Обычно, емкость конденсатора в таких измерительных системах варьируется от единиц до сотен нанофарад. Конденсатор чувствителен к измеряемой среде, имеющей электрическую постоянную не менее 1,5.

В обучаемых емкостных уровнемерах пределы емкости, соответствующие нижнему и верхнему уровню, устанавливаются путем практических измерений при полном и пустом резервуаре. Эти пределы приписываются диапазону выходного тока (4-20мА). После установочной процедуры уровнемер обеспечивает линейную зависимость выходного тока от уровня.

В вертикальном резервуаре его стенка параллельна чувствительному зонду, что соответствует классическому конденсатору и гарантирует линейность измерений уровня в т.ч. жидкостей с низкой электрической постоянной, к которым относится дизельное топливо (ɛ=1,9…2,2). 

В случае применения емкостного уровнемера с гибким зондом в горизонтальном цилиндрическом резервуаре или цистерне рекомендуют установку параллельного заземленного зонда. Следует обратить внимание на подобные рекомендации: круглые стенки резервуара и чувствительный зонд не являются параллельными обкладками с постоянным диэлектрическим зазором. Заземленный трос, смонтированный параллельно чувствительному зонду, позволяет обеспечить постоянный диэлектрический зазор и уменьшить его. 

При измерении уровня сред со сравнительно большой электрической постоянной можно обойтись без дополнительного троса, но в случае дизельного топлива, чья ЭП граничит с порогом чувствительности, конденсатор – горизонтальный резервуар может проявлять нестабильность измерений, особенно при низком уровне топлива, соответствующему большей электрической емкости. Нестабильность обусловлена температурной зависимостью конденсатора: при повышении температуры увеличивается электрическая емкость. Изменение электрической емкости вызвано температурным расширением поверхности резервуара, исполняющей роль обкладки конденсатора, а также, изменением диэлектрических свойств топлива. Приборы индикации могут показывать изменение уровня в зависимости от изменения температуры окружающей среды: чем выше температура, тем меньше уровень, т.к. больше электрическая емкость.

Установка параллельного заземленного зонда (троса) позволит получить классический конденсатор стержневого типа и освободить поверхность резервуара от исполнения роли обкладки. Таким образом существенно уменьшится как емкость конденсатора, так и ее зависимость от температуры. Для обеспечения постоянного диэлектрического зазора между тросами можно установить пластиковые распорки.