Действие гидростатических уровнемеров основано на изменении гидростатического давления столба жидкости при изменении измеряемого уровня. Различают два вида гидростатических уровнемеров: пьезометрические и дифманометрические. Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на измерении давления воздуха или газа, барбатирующего через слой жидкости, уровень которой измеряется. Их часто применяют для определения уровня жидкостей, обладающих повышенной вязкостью. В гидростатических дифманометрических уровнемерах уровень жидкости определяется по перепаду давлений столбов жидкостей в аппарате и уравнительном сосуде.
Принцип действия гидростатических уровнемеров основан на измерении давления, создаваемого уровнем h жидкости: p = hρg, где ρ − плотность измеряемой среды.
Гидростатическое давление измеряют дифманометром, поэтому и уровнемеры называют дифманометрическими. Из приведенного выше выражения видно, что показания дифманометра зависят от плотности измеряемой жидкости. Поскольку жидкость может находиться под атмосферным, вакуумметрическим или избыточным давлением, необходимо учитывать это при выборе типа дифманометра и вида уравнительных сосудов. Если дифманометр подсоединяют без уравнительного сосуда, уменьшается диапазон его измерений на Δp = h0ρg, где h0 − высота нижней отметки резервуара до дифманометра. При измерении уровня агрессивных и вязких сред применяют разделительные сосуды, которые размещаются в нижней точке соединительных линий ближе к резервуару.
Схема измерения уровня центральной невязкой жидкости, находящейся в резервуаре под атмосферным давлением, показана на рисунке 6.2. Дифманометром 2 измеряют разность давления Δp = р1 - р2 = (H+h1)ρ1g - h2p2g. Если плотности жидкостей в соединительных линиях одинаковы при h1 = h2, то Δp = Hρg.
Для обеспечения равенства уровней h1 = h2 = const на одной соединительной линии устанавливают уравнительный сосуд 1, сечение которого намного больше сечения линии. Этот сосуд и соединительную линию заливают жидкостью до определенной отметки, принятой за начальную отметку шкалы уровнемера.
Метод измерения уровня дифманометром отличается от других методов простотой монтажа прибора, надежным контролем уровня в широком диапазоне (от +315 до -315 мм) при номинальном давлении пара.
Недостатками гидростатического метода измерения уровня являются; необходимость надежной тепловой изоляции уравнительных сосудов при высоких параметрах жидкости; появление ошибки в измерении уровня при меняющемся давлении среды в резервуаре. Для устранения последнего недостатка усложняют конструкцию уровнемера − вводят устройство коррекции по давлению, температуре, разности плотностей воды и пара.
Рисунок 6.2 − Схема измерения дифманометром уровня жидкости, находящейся в резервуаре под атмосферным давлением
