Среди регулируемых параметров ректификационных колонн блоков
разделения воздуха примерно треть — это контроль уровней в различ-
ных элементах. Например, регулирование уровня кубовой жидкости в
верхней и нижней колоннах во многом определяет качество продук-
ционных потоков [2]. Наиболее простым способом получения инфор-
мации о степени заполнения сосуда является измерение в нем уровня
жидкости.
При использовании криогенных емкостей (сосудов Дьюара) вопро-
сы безопасной эксплуатации и эффективности осложняются специфи-
ческими свойствами криогенных жидкостей. Аварии с криогенными
емкостями сопровождаются, как правило, тяжелыми последствиями
и для их исключения требуется широкий спектр надежных датчи-
ков уровня с повышенной точностью, способных работать в условиях
низких температур. Отечественным приборостроением выпускается
более 200 типов датчиков, которые обеспечивают измерение, сигнали-
зацию и регулирование уровня жидких сред при давлениях до 50МПа
и при температурах от – 270,0 до + 650,0
◦
С. Но для криогенных жидко-
стей, несмотря на значительную потребность и большое число ориги-
нальных отечественных изобретений в этой области, сегодня в РФ нет
серийного производства большинства типов датчиков.
Принцип работы современных датчиков уровня базируется на раз-
личных физических эффектах и по этому признаку датчики уровня
делятся на механические (поплавковые); гидростатические; кондук-
тометрические; акустические и волновые; радиационные; емкостные;
терморезистивные и термоэлектрические [3]. Рассматриваемые в на-
стоящей статье контактные датчики уровня для криогенных жидкостей
на основе длинномерных (непрерывных) высокотемпературных сверх-
проводников (ВТСП-датчики) относятся к классу терморезистивных.
Датчики уровня терморезистивного типа имеют высокую надежность
и компактность, хорошие термометрические свойства, в них отсут-
ствуют подвижные механические части, они работают на постоянном
токе и у них нет реактивного сопротивления. Надежность и относи-
тельная простота таких датчиков сочетается с хорошей чувствитель-
ностью и эксплуатационной эффективностью.
В основе работы терморезистивного датчика лежит зависимость
электрического сопротивления специального резистора (первичного
чувствительного элемента или датчика) от температуры, т.е. от ха-
рактера его контакта со средой. На границе раздела жидкость–газ
происходит существенное изменение коэффициента теплоотдачи с по-
верхности нагретого чувствительного элемента, что вызывает измене-
ние его температурного поля и, как следствие, погонного электриче-
ского сопротивления. Масштаб различия коэффициентов теплоотдачи
118 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 6
