W poprzednim wpisie na blogu wyjaśniłem obliczanie wysokości napełnienia w otwartych zbiornikach i naczyniach. W przeciwieństwie do otwartych zbiorników, obliczanie poziomu w zamkniętych zbiornikach (naczyniach) takich jak szczelne zbiorniki gazu lub zbiorniki pod ciśnieniem wymaga uwzględnienia w hydrostatycznych pomiarach ciśnienia kompensacji gazu zamkniętego ponad płynem.

Pomiar poziomu w zamkniętym zbiorniku lub pod ciśnieniem, czyli nieodpowietrzanym, wymaga dodatkowego pomiaru ciśnienia zamkniętego gazu drugim czujnikiem ciśnienia. W zamkniętym zbiorniku pomiar ciśnienia jest zasadniczo wykonywany standardowymi przemysłowymi czujnikami ciśnienia zamontowanymi z boku zbiornika lub naczynia. Jak zatem można na podstawie ciśnienia hydrostatycznego obliczyć wysokość napełnienia w zbiorniku lub naczyniu zamkniętym nieodpowietrzanym (pod ciśnieniem)?

Poziom w zamkniętym zbiorniku obliczany jest na podstawie następującego wzoru: h = (p2 – p1)/ (ρ * g) p2 = ciśnienie hydrostatyczne na poziome h [bar] p1= ciśnienie gazu zamkniętego w naczyniu [bar] ρ = gęstość płynu [kg/m3] g = siła grawitacyjna lub przyspieszenie grawitacyjne [m/s2] h = wysokość słupa cieczy [m] Typowe zastosowanie to pomiar poziomu medium lotnego, takiego jak benzyna, w uszczelnionym nieodpowietrzanym zbiorniku, w którym ponad cieczą powstaje nadciśnienie niemożliwe do skompensowania ciśnieniem atmosferycznym ze względu na brak odpowietrzenia.

Ciśnienie to należy zmierzyć drugim czujnikiem ciśnienia, ponieważ gaz zamknięty nad cieczą powoduje zwiększenie wyniku hydrostatycznego pomiaru ciśnienia mimo braku zmiany poziomu w rzeczywistości.

Przykład nieprawidłowego wyliczenia poziomu:

(Do obliczania w Psi, Pa i innych jednostkach można użyć naszego konwetera jednostek ciśnienia) p2 (hydrostatyczny pomiar na dnie zbiornika) = 2 bary p1 (pomiar ciśnienia gazu) = 1,2 bar p1 (zwykłe ciśnienie gazu) = 1,3 bar ρ = 750 kg/m3 g = 9,81 m/s2 Przy uwzględnieniu kompensacji pomiaru hydrostatycznego poprzez ciśnienie gazu można dokonać bardzo dokładnego pomiaru poziomu cieczy.

Z pomiarem ciśnienia gazu:            h = (2 bar – 1,2 bar) / (750 kg/m3 * 9,81 m/s2) = 10,9 m

Jednakże jeżeli dodatkowy pomiar ciśnienia zamkniętego gazu nie będzie stosowany, to jeśli wykorzystywana jest wartość oszacowana, np. w oparciu o typowe przewidywane ciśnienie gazu, wówczas nawet małe zmiany ciśnienia w procesie będą prowadzić do dużych błędów pomiaru poziomu.

Bez pomiaru ciśnienia gazu:            h = (2 bar – 1,3 bar) / (750 kg/m3 * 9,81 m/s2) = 9.5 m

Jak widać, nawet małe zmiany rzędu 100 mbar mogą powodować duży błąd pomiaru poziomu cieczy jak w powyższym przykładzie – 13%. W szczególności, niższa zmierzona wartość może powodować w procesie krytyczne błędy, takie jak przelewanie się medium ze zbiornika lub zanieczyszczenie następnych naczyń w łańcuchu procesowym.

Dlatego konieczna jest kompensacja dodatkowego ciśnienia gazu w obliczeniach poziomu w zamkniętych nieodpowietrzanych naczyniach pod ciśnieniem.

Firma WIKA oferuje wyczerpujące rozwiązania dla pomiaru poziomu przez pomiar ciśnienia hydrostatycznego. Jeżeli potrzebują Państwo pomocy w doborze przetwornika ciśnienia, prosimy o wykorzystanie formularza kontaktowego.



Kommentar verfassen