Mekaniske niveauindikatorer er klassificeret som
Måleglas
Float type
Forskyder type
Diafragma type
Differenstrykniveauindikatorer
Måleglas
Et måleglas eller skueglas er en simpel enhed, der bruges til at bestemme væskeniveauet ved at fastgøre et gennemsigtigt glasrør parallelt med væskebeholderen.
Glasrøret skal have en lille boring og en tyk væg, så det kan modstå tryk. For at beskytte den yderligere skal den indkapsles i et metalrør med en slidsåbning. Ventiler er placeret på passende steder for bekvemmeligheden ved at udskifte knust glas uden procesforstyrrelser. Generelt bruges måleglas ikke til niveauhøjder på mere end 90 cm eller 3 fod. To eller flere måleglas skal fastgøres i forskellige højder for højere tanke. Generelt vælges glasrør, så de kan modstå et damptryk på 150 kg/cm2, ved 250 grader eller vandtryk på 450 kg/cm2.
To-glasniveaumåler
Generelt installeres disse to-glasniveaumålere i kedler. Denne to-glas-niveaumåler viser rød farve for damp og grøn farve for vand. Dette opnås ved at udnytte et optisk princip for refraktionsindekset. RI er forskellig for forskellige farver, når de passerer gennem medier som glas, vand og damp. Målelegemet er en trapez med bagbriller fastgjort på de ikke-parallelle flader. En to-lys LED-lampe eller en standard dikroisk lampe med røde og grønne filtre fastgjort på de modsatte sider på en trapez. Denne specielle belysning transmitterer et skråt lys gennem briller med niveaumåler bagpå for at nå de interne medier. Når måleren indeholder damp, afviges de grønne stråler og undgås i at dukke op ved observatørens side. Derefter bevæger rødt lys afviget af damp gennem det indre hul og når observatøren. Røde stråler afviges og går tabt indeni, når strålebanen indeholder vand, så den grønne stråle når niveaumålerens forreste glas.
Float type
Et flyder er et stof, når det dyppes i en væske, og når flydere på overfladen af væsken oplever mere opdrift end dens faktiske vægt.
Ifølge princippet skal flydevolumen, der fortrænger væske, være større end flyderens vægt.
Standard flydere
Standardflydere er sfæriske eller cylindriske. Flyderdiameteren skal være større for væsker med lav-densitet og omvendt. Diameteren af den sfæriske flyder varierer mellem 75 mm og 175 mm. Flydere kan være top-monteret eller sidemonteret-. Flydebevægelse kan spores elektro-mekanisk ved at fastgøre et potentiometer eller LVDT til det. Magnetisk koblet flyder indikerer også væskeniveauet.
Fordele ved Standard flydere
Enkelt design
Høj nøjagtighed
Bredt udvalg af måleniveauer
Mulighed for niveaumåling i ætsende og tyktflydende væsker
Ulemper ved Standard flydere
En standard flyder kan ikke bruges i tanke under tryk.
Flyder med Reed Switche
Figuren angiver en række tilsluttede modstande og reed-kontakter.
Disse er generelt placeret omkring 5 mm fra hinanden i en søjle.
De flyder permanent magnet sider langs reed switch søjlen.
Reed-kontakten bliver kortsluttet baseret på flyderens position og sender en strøm gennem amperemeteret.
Strømmen gennem amperemeteret handler mere om flådens position
Denne type niveauindikator angiver niveauer med en nøjagtighed på 5 mm.
Magnetostriktiv metode
Den magnetostriktive metode er den mest elegante af alle float-niveauindikatorer. Niveauindikationen bestemmer væskens flydeposition.
I den magnetostriktive metode er denne flyder et koncentrisk cirkulært stykke af en permanent magnet. Wiedemann og Villaris effekter bruges til at bestemme placeringen af den magnetiske flyder på en væskeoverflade. Ferromagnetisk bølgeledermateriale bruges til at generere magnetostriktion.
Generelt fremkalder en tiltrækningskraft mellem bølgelederen og flydermagneten en friktionskraft, der hæmmer flyderens kontinuerlige bevægelse. Dette kan reduceres ved at bruge en bølgeleder på mindre end 0,5 mm i diameter. En nøjagtighed på ca. 0,1 mm kan opnås ved denne metode.
Denne metode bruges i farmaceutiske, fødevare-, kemiske, flydende petroleumsgasindustrier og drikkevarer.
Forskyder type
Spring Balance Displacer
Denne Spring Balance Displacer-type i betragtning af oprindelsen af variationen af væskeniveauet får den vedhæftede fjeder til at trække sig sammen eller udvide sig i op- og nedadgående forskydningsbevægelse. Stangens forskyder ender i en magnetisk kugle. Den magnetiske nål, der er fastgjort på et drejetap uden for kuglehuset, fornemmer op--og-ned-bevægelsen af den magnetiske kugle. Bevægelsen af den magnetiske kugle er omkring 25 mm. Dette forstørres pneumatisk ved at fastgøre klappen til en skive excentrisk til drejetappen på den magnetiske nål. Denne bevægelse konverteres til et elektrisk signal ved hjælp af et potentiometrisk arrangement.
Torque Tube Displacer
Forskydningsbevægelsen påfører torsion på et rør kaldet momentrøret. Det hule momentrør består af en indre momentstang, der er svejset til momentrøret i den ene ende og fri i den anden ende. Dette understøttes af et friktionsfrit leje. Momentrøret ender i en knivsæg i den ene side og understøtter forskyderen via momentarmen, som ender i en blok. Den anden ende af momentrøret ender i en flange, som er forankret ved tankvæggen. Når forskyderen bevæges opad eller nedad, påføres vridning på momentrøret via dets knivsæg. Denne torsion overføres til den indre torsionsstang, som bærer den uden for tanken. Vinkelforskydningen af stangen er omkring 5 grader til 6 grader. Vinkelforskydningen af stangen er lineært relateret til forskyderens tilsyneladende vægt og væskeniveau. Vinkelforskydningen af momentstangen forstærkes pneumatisk til et stort differenstryk ved at drive klappen på en dyseflappertransducer. Momentrør er lavet af nikkel, Inconel, Monel, Hastelloy osv. Normalt bruges 0,3 m til 1,5 m lange forskydere, selvom længden kan være så stor som 18 m. Displacers er velegnede til niveaumåling af rene væsker og opslæmninger.
Membranniveauindikatorer
Membranniveauindikatorer består af en kasse lukket på alle sider undtagen én, hvor en fleksibel membran er fastgjort. Boksen indeholder indesluttet luft forbundet til en trykdetektor gennem kapillarrøret. Membranen er lavet af neopren Teflon eller silikonegummi lignende plastmateriale. Membranboksen holdes nedsænket i væsken. Når væskeniveauet stiger, udøver det statiske hoved af væsken en opadgående kraft på membranen for at komprimere den indespærrede luft. Lufttrykket er direkte proportionalt med væskeniveauet. Denne niveauindikator kan bruges i åbne-kar. Dette er billigere med begrænset nøjagtighed. Luften i membranen er ikke fanget, men en kontinuerlig tilførsel opretholdes gennem et rør som vist i figur b. Et udluftningsrør gør det muligt for luften at bløde ud i atmosfæren gennem en udluftningsåbning, der findes mellem udluftningsrøret og membranen. Et andet rør forbinder membranen med en passende niveauindikator, som er en trykindikator. Lufttilførslen til enheden reguleres til ca. 0,2 til 0,3 bar over den maksimale hydraulikhøjde, der skal måles. Rustfri stålmembraner er velegnede til denne type niveaudetektor. Når væskeniveauet stiger, får det øgede tryk, der virker på membranen, den til at bevæge sig opad, hvilket gør udluftningsåbningen mindre. Som følge heraf lækker mindre luft gennem udluftningsrøret, hvilket får lufttrykket til at bygge op. Det opbyggede-lufttryk skubber derefter membranen ned, hvilket øger luftlækagen og så videre, indtil ligevægt er nået. Lufttrykket i membrankabinettet er et mål for væskeniveauet. Disse indikatorer er nøjagtige inden for 0,3 bar af luft{22}}tilførselstrykket. De kan betjene op til 11 barer. Den justerbare begrænsning kan manipuleres passende for at øge reaktionshastigheden.
Differenstrykniveauindikatorer
Et væskeniveau udøver tryk forårsaget af væskesøjlens vægt. Dette tryk kan måles for at estimere væskeniveauet, forudsat at væsken er ved atmosfærisk tryk. Denne metode er kendt som Hydrostatic Tank Gauging (HTG). Men hvis væsken er i en trykbeholder, skal man måle differenstrykket mellem toppen og bunden af væskesøjlen for at finde ud af væskeniveauet.
Hvis P1 er trykket i bunden af tanken
P2 er trykket ved et mellempunkt
P3 er trykket i toppen af tanken
h er højdeforskellen mellem p₁ og p2 udtagspunkter, og
L er højden af væskeniveauet i tanken
Derefter ρ=(P1-P2)/hg & L=(P1-P3)/ρg
Trykforskellen mellem top og bund af væskeniveauet kan måles individuelt ved at måle de to tryk. Målefejlen er muligvis ikke den samme. Derfor giver en enkelt måling differenstrykværdien. DP kan måles mekanisk ved at bruge bælg i et kabinet, hvor den højtryksside er forbundet med bælgen og den nederste trykside er forbundet med kapslingen. I dette arrangement, som vist i figur b med væskefyldte-bælge, der bruges til at måle DP, skubber den højere trykside væsken inde i bælgen til den lavere trykside. Dette udvider bælgen. Som følge heraf skubbes det fjederbelastede-viserhåndtag tilbage og flytter viseren til højre. Da DP bliver følsom over for væskens temperatur. En bimetallisk temperaturkompensator er fastgjort til bælgen for at udligne trykforskellen frembragt af temperaturforskellen.
