superconductors as a sensitive element of the device for measurement the level
of cryogenic liquids. The basis of such sensitive element is the lengthy composite
conductor with a beryllium phase and a silver matrix. Such conductors are highly
stable, of small thermal inertia and they have a good reproducibility of readings. In
the case of obtaining volt-linear characteristics of prototypes of such sensors it was
necessary to carry out an analytical research on a physical and mathematical model
and a pilot study. A test bench was created in order to carry out the pilot studies and
to remove volt-linear characteristics of level thermoresistive sensors. Pilot studies
results were compared with modeling results thus allowing to reveal major factors
that influence sensors properties based on high-temperature superconductors. The
received volt-linear characteristics were used as the calibration curves during the
creation of a device prototype for level measurement of liquid nitrogen. Comparison
of settlement and experimental data for skilled sensors based on high-temperature
superconductors allowed to determine the accuracy of settlement model which, for
example an experiment sensor, didn’t exceed 13.5% in all the range of measurements.
Keywords
:
termo-resistive level sensor, volt-linear characteristic, high-temperature
superconductor, level of liquid in cryogenic vessel.
Стационарное и транспортное емкостное оборудование широко ис-
пользуется в различных отраслях промышленности и требует соблю-
дения строгих мер безопасной работы оборудования и обслуживающе-
го персонала. Поэтому, например в холодильной технике, предельный
уровень заполнения емкостного оборудования (сосудов) ограничива-
ется законодательно, в среднем это 80% их номинального объема [1].
Анализ тяжелых аварий (взрыв транспортных сосудов, баллонов со
сжиженными газами и т.д.) показывает, что основной причиной их
являлось переполнение сверх нормы, которое происходит при отсут-
ствии контроля заполнения или при выходе из строя датчиков уровня.
Почти на всех производствах контроль уровня жидкости в емкостях
является одной из основных функций систем регулирования, которая
прямо влияет на эффективность и безопасность технологических про-
цессов. С совершенствованием технологических процессов и развити-
ем средств автоматического контроля расширяется сфера применения
датчиков уровня, количество которых составляет по отраслям в сред-
нем от 8 до 14% среди всех применяемых датчиков.
Контроль уровня жидкости в сосудах прямо связан с повышени-
ем эффективности их эксплуатации. Увеличение единичного объема
сосудов и увеличение оборачиваемости повышает экономическую эф-
фективность их применения. А для крупнотоннажных сосудов воз-
растают требования к точности контроля уровня, например, в сосуде
диаметром 14 м для хранения криогенных жидкостей даже при непо-
средственном измерении уровня эта погрешность составляет
±
1
т, а
при измерении уровня гидростатическим методом погрешность уже
может составлять до
±
5
т [2].
Для повышения безопасности и эффективности эксплуатации со-
судов следует совершенствовать управление процессами наполнения,
хранения и опорожнения сосудов, т.е. теми процессами, где важно
иметь достоверную информацию о наличии и расходовании среды.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 6 117
