Mekaniske nivåindikatorer er klassifisert som
Måleglass
Flytetype
Displacer type
Diafragma type
Differensialtrykknivåindikatorer
Måleglass
Et måleglass eller skueglass er en enkel enhet som brukes til å bestemme væskenivået ved å feste et gjennomsiktig glassrør parallelt med væskebeholderen.
Glassrøret bør ha en liten boring og en tykk vegg slik at den tåler trykk. For å beskytte den ytterligere, må den være innkapslet i et metallrør med en spalteåpning. Ventiler er plassert på passende steder for å gjøre det enklere å erstatte knust glass uten prosessavbrudd. Vanligvis brukes ikke måleglass for nivåhøyder på mer enn 90 cm eller 3 fot. To eller flere måleglass må festes i forskjellige høyder for høyere tanker. Vanligvis velges glassrør slik at de tåler et damptrykk på 150 kg/cm2, ved 250 grader, eller vanntrykk på 450 kg/cm2.
Nivåmåler i to-glass
Vanligvis er disse tofarget glassnivåmålerne installert i kjeler. Denne to-glassnivåmåleren viser rød farge for damp og grønn farge for vann. Dette oppnås ved å utnytte et optisk prinsipp for brytningsindeksen. RI er forskjellig for forskjellige farger når de passerer gjennom medier som glass, vann og damp. Målekroppen er en trapes med bakbriller festet på de ikke-parallelle flatene. En to-lys LED-lampe eller en standard dikroisk lampe med røde og grønne filtre festet på motsatte sider på en trapes. Denne spesielle belysningen sender et skrått lys gjennom bakglassene med nivåmåler for å nå det interne mediet. Når måleren inneholder damp, avvikes de grønne strålene og unngås fra å dukke opp ved observatørens side. Deretter beveger rødt lys avviket av damp gjennom det indre hullet og når observatøren. Røde stråler avvikes og går tapt inne når strålebanen inneholder vann slik at den grønne strålen når frontglasset på nivåmåleren.
Flytetype
En flottør er et stoff når det dyppes i en væske og når flyter på overflaten av væsken opplever mer oppdrift enn dens faktiske vekt.
Etter prinsippet skal flytevolumet som fortrenger væske være større enn flyterens vekt.
Standard flyter
Standard flottører er sfæriske eller sylindriske. Flottørdiameteren bør være større for væsker med lav-tetthet og omvendt. Diameteren på den sfæriske flottøren varierer mellom 75 mm og 175 mm. Flottører kan være topp-montert eller sidemontert-. Flottørbevegelse kan spores elektro-mekanisk ved å feste et potensiometer eller LVDT til den. Magnetisk koblet flottør indikerer også væskenivået.
Fordeler med standard flytere
Enkel design
Høy nøyaktighet
Bredt utvalg av målenivåer
Mulighet for nivåmåling i etsende og viskøse væsker
Ulemper med standard flyter
En standard flottør kan ikke brukes i tanker under trykk.
Flyte med reedbrytere
Figuren indikerer en rekke motstander og reed-brytere tilkoblet.
Disse er vanligvis plassert ca. 5 mm fra hverandre i en søyle.
De flyter permanentmagnetsidene langs reed switch-søylen.
Reed-bryteren blir kortsluttet basert på posisjonen til flottøren og sender en strøm gjennom amperemeteret.
Strømmen gjennom amperemeteret handler mer om plasseringen av flottøren
Denne typen nivåindikator indikerer nivåer med 5 mm nøyaktighet.
Magnetostriktiv metode
Den magnetostriktive metoden er den mest elegante av alle flyte--nivåindikatorer. Nivåindikatoren bestemmer flyteposisjonen til væsken.
I den magnetostriktive metoden er denne flottøren et konsentrisk sirkulært stykke av en permanent magnet. Wiedemann og Villaris effekter brukes til å bestemme posisjonen til den magnetiske flottøren på en væskeoverflate. Ferromagnetisk bølgeledermateriale brukes til å generere magnetostriksjon.
Vanligvis fremkaller en tiltrekningskraft mellom bølgelederen og flottørmagneten en friksjonskraft som hindrer flottørens kontinuerlige bevegelse. Dette kan reduseres ved å bruke en bølgeleder på mindre enn 0,5 mm i diameter. En nøyaktighet på ca. 0,1 mm kan oppnås ved denne metoden.
Denne metoden brukes i farmasøytisk industri, næringsmiddelindustri, kjemisk industri, flytende petroleumsgass og drikkevarer.
Forskyvningstype
Spring Balance Displacer
Denne Spring Balance Displacer-typen tar i betraktning opprinnelsen til variasjonen av væskenivået, og den vedlagte fjæren trekker seg sammen eller utvider seg i oppadgående og nedadgående fortrengningsbevegelse. Forskyvningen av stangen ender i en magnetisk kule. Den magnetiske nålen festet på en pivot utenfor kulehuset registrerer opp--og-bevegelsen til den magnetiske kulen. Bevegelsen til den magnetiske kulen er rundt 25 mm. Dette forstørres pneumatisk ved å feste klaffen til en skive eksentrisk til dreiepunktet til den magnetiske nålen. Denne bevegelsen konverteres til et elektrisk signal ved hjelp av et potensiometrisk arrangement.
Torque Tube Displacer
Forskyvningsbevegelsen påfører torsjon til et rør kalt dreiemomentrøret. Det hule momentrøret består av en indre momentstang sveiset til momentrøret i den ene enden og fritt i den andre enden. Dette støttes av et friksjonsfritt lager. Momentrøret ender i en knivegg på den ene siden og støtter forskyveren via momentarmen som ender i en blokk. Den andre enden av momentrøret ender i en flens som er forankret i tankveggen. Når fortrengeren beveges oppover eller nedover, påføres torsjon på torsjonsrøret via kniveggen. Denne torsjonen overføres til den indre torsjonsstangen som bærer den utenfor tanken. Vinkelforskyvningen av stangen er ca. 5 grader til 6 grader. Vinkelforskyvningen av stangen er lineært relatert til forskyvningens tilsynelatende vekt og væskenivå. Vinkelforskyvningen av dreiemomentstangen forsterkes pneumatisk til et stort differensialtrykk ved å drive klaffen til en dyseklafftransduser. Momentrør er laget av nikkel, Inconel, Monel, Hastelloy, etc. Vanligvis brukes 0,3 m til 1,5 m lange forskyvninger, selv om lengden kan være så stor som 18 m. Displacers er egnet for nivåmåling av rene væsker og slurries.
Diafragmanivåindikatorer
Membrannivåindikatorer består av en boks lukket på alle sider bortsett fra én hvor en fleksibel membran er festet. Boksen inneholder fangeluft koblet til en trykkdetektor gjennom kapillarrøret. Membranen er laget av neopren Teflon eller silikongummi lignende plastmateriale. Membranboksen holdes neddykket i væsken. Når væskenivået stiger, utøver det statiske hodet til væsken en oppadgående kraft på membranen for å komprimere den innesluttede luften. Lufttrykket er direkte proporsjonalt med væskenivået. Denne nivåindikatoren kan brukes i åpne-kar. Dette er billigere, med begrenset nøyaktighet. Luften i membranen er ikke fanget, men en kontinuerlig tilførsel opprettholdes gjennom et rør som vist i figur b. Et ventilasjonsrør lar luften tømmes inn i atmosfæren gjennom en ventilasjonsåpning mellom ventilasjonsrøret og membranen. Et annet rør kobler membranen til en passende nivåindikator som er en trykkindikator. Lufttilførselen til enheten reguleres til ca. 0,2 til 0,3 bar over den maksimale hydraulikkhøyden som skal måles. Membraner i rustfritt stål er egnet for denne typen nivådetektorer. Etter hvert som væskenivået stiger, øker trykket som virker på membranen, og den beveger seg oppover, noe som gjør avløpsåpningen mindre. Følgelig lekker mindre luft gjennom ventilasjonsrøret, noe som får lufttrykket til å bygge seg opp. Det oppbygde-lufttrykket skyver deretter membranen ned og øker luftlekkasjen og så videre til likevekt er nådd. Lufttrykket inne i membrankapslingen er et mål på væskenivået. Disse indikatorene er nøyaktige innenfor 0,3 bar av luft{22}}tilførselstrykket. De kan operere opptil 11 barer. Den justerbare begrensningen kan manipuleres på passende måte for å øke responshastigheten.
Differensialtrykknivåindikatorer
Et væskenivå utøver trykk forårsaket av vekten av væskekolonnen. Dette trykket kan måles for å estimere væskenivået, forutsatt at væsken er ved atmosfærisk trykk. Denne metoden er kjent som Hydrostatic Tank Gauging (HTG). Men hvis væsken er i en trykktank, må man måle differensialtrykket mellom toppen og bunnen av væskekolonnen for å finne ut væskenivået.
Hvis P1 er trykket i bunnen av tanken
P2 er trykket ved et mellompunkt
P3 er trykket på toppen av tanken
h er forskjellen i høyde mellom p₁ og p2 tappepunkter, og
L er høyden på væskenivået i tanken
Deretter ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
Trykkforskjellen mellom toppen og bunnen av væskenivået kan måles individuelt ved å måle de to trykkene. Målefeilen er kanskje ikke den samme. Derfor gir en enkelt måling differensialtrykkverdien. DP kan måles mekanisk ved å bruke belg i en kapsling hvor den høyere trykksiden er koblet til belgen og den lavere trykksiden er koblet til kapslingen. I dette arrangementet, som vist i figur b med væske-fylte belg som brukes til å måle DP, skyver siden med høyere trykk væsken inne i belgen til siden med lavere trykk. Dette utvider belgen. Som et resultat skyves den fjærbelastede pekerspaken bakover og flytter pekeren til høyre. Siden DP blir følsom for væskens temperatur. En bimetallisk temperaturkompensator er festet til belgen for å utligne trykkforskjellen produsert av temperaturforskjellen.
