Способ измерения уровня жидкостей

)5 С 01 Г ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОЧНРЫТИЯМ ОБРЕТЕН ПИСА СВИД АВТОРСИ ССР 85. ЖИДКОСИзобретение относи я к контролье а именно к ев(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯТЕЙ(57) Изобретение относится к уровнеметрии. Целью является уменьшениевремени измерения уровня жидкости. но-измерительнои техникспособам измерения уровня жидкихсред, и может быть использовано вразличных отраслях промьпдленности.Цель изобретения, - уменьшение врмени измерения уровня,На чертеже схематически изображен вариант уровнемера, реализующегоспособ..Уровнемер содержит блок 1 питаниявоздухом, питающий плюсовую 2 и минусовую 3 независимые пневмолинии,между которыми включен дифманометр 4.Плюсовая линия 2 через нормально от.крытый клапан электропневмопреобра, зователя 5 может питать основную измерительную трубку 7, погруженную вконтролируемую жидкостьна глубину Н,а через нормально закрытый клапанэлектропневмопреобразователя 5 - дополнительную трубку 8, погруженную ЯО 1649290 А 1 И ие производится путем определ давлений отдельно на трубкахразницы давлений между ними. После этого уровень определяют по ФоРмУле Ь1 + Ь 1 е(У - Уе)/(У- у), где 1 - расстояние между вь ходом основной трубки и дном контролируемого резервуара; Ь - расстояние между выходами основной и дополнительной трубок; У 1- давление в основной трубке; УУ - давление в дополнительной трубке; у - перепад давлений между основной и дополнительной трубками, 1 ил. жидкость на глубину Н-Ь, Минусовая пневмолиння 3 через нормально откры" тый клапан электропневмопреобразователя 6 и пневмодроссель 10 "заземлена" на атмосФеру, а через нормально закрытый клапан электропневмопреобразователя 6 может питать дополни" тельную трубку 8. Выход диФманометра 4 соединен с входом управляюще-вычислительного блока 9, первый и вто" рой выходы которого связаны с входами управления электропневмопреобразователей 5 и 6 соответственно.Способ измерения уровня жидкости .осуществляется следующим образом.В первом такте в плюсовой пневмолинии 2 подключают основную измерительную трубку 7 и барботируют через нее воздух, а минусовую пневмолинию 3 "заземляют" на атмосферу через дрос. сель 10 и измеряют ууерепад давления между линиями.В этом такте в плюсовой нневмолинии 2 давление равноРвв минусовойи 9 ргде Р, Р- потери давления в плюсовой и минусовой линиях соответственно,обусловленные трениемвоздуха о стенки пневмолинииР - потери давления на бароботаж, обусловленныесилой поверхностногонатяжения;Р - потери давления на пневЮмодросселе 10.Если статическая характеристикадифманометра 4 имеет вид20у ао+ а(Р",Р ),где у - выходной сигнал дифманометра4 (ток, напряжение);а, а- параметры статической характеристики дифманаметра, 25то в первом такте на выходе дифманометра присутствует сигналу,:- .а+ а, яН + ЬР), (1)где йРР, + Р 5, - Рьз- Р ,Во втором такте в плюсовую пневмолинию 2 подключают дополнительную измерительную трубку 8 и барботируютчерез нее воздух, а минусовую пнев:молинию оставляют "заземленной" наатмосферу через дроссель 1 0 и измеря 1 ют перепад давления между линиями,Во втором такте в плюсовой пневмолинии 2 давление равноР = (Н - Ь) + РА + РВ минусовойр ю Р+ Рр 1иа выходе дифманометра присутствуетсигналуа- .а, + а,(р 8(Н - Ь) + 6 Р), (2)наконец в третьем такте в плюсовуюпневмолинию 2 подключают основнуюизмерительную трубку 7, а в минусавую - дополнительную трубку 8 и барботируют через них воздух.В третьем такте в плюсовой пневмолинии давление равно50Рф -РН, Р,+ Р,в минусовойР 3-МН - Ь) + Ргде Рв- потери давления на барботаж,Обь 1 чно Р Ф Р, РР,так как расход воздуха в пневмолини"ях различный, однако всегда можнотак подобрать пневмосопротивление дросселя 10, чтобы сигнал на выходедифманпметра в третьем такте был равену= а + а,( ) 8 Ь + Ь Р). (3)Изи (2) имеему" у= а,1 рЬ.Из (1) и (3) имеемУ- У = а 8(Н - Ь),отсюдаН = Ь(1+ -- -)у узУ 1 Уи можно найти уровень жидкости1 + Ь(1 - "- - -" - )7 УЗ(4)у 1 уггде 1 - расстояние от среза основнойтрубки до дна.Как видно из (4), значение уровня жидкости, полученное предлагаемымспособом, не зависит от плотностижидкости, условий работы и параметров уровнемера, реализующего способ,а определяется результатами трехсоседних тактов измерения и величиной Ь.Следовательно, данный метод позволяет автоматизировать измерениеуровня жидкости пневмометрическимспособом, что справедливо в том случае, если за время трех тактов измерения условие работы и параметры уровнемера оставались неизменными,Погрешность измерения уровня жидкости определяется точностью и стабильностью величины Ь, отличиемстатической характеристики дифманометра от принятой модели и случайнойпогрешности измерения сигналов у -- у, трансформированных алгоритмом(4) .Вариант схемы, реализующий способ,работает следующим образом.Цикл измерения состоит из трехтактов, длительностью Т, задаваемыхуправляющ-вычислительным блоком 9".В, первом такте сигналы управленияна входах управления электропневмопреобразователей 5 и 6 равны нулю инормально открытый клапан преобразователя 5 подсоединяет основную измерительную трубку 7 к плюсовой пневмолинии 2, а нормально открытый клапанпреобразователя 6 соединяет минусовуюпневмолинию 3 с атмосферой через дроссель 10 и на выходе дифманометра 4 формируется сигнал у, который запоминается в блоке 9Аналогично во втором т,нте в плюсовую линию 2 подключается дополни 51 б 492 тельная трубка 8, а на выходе диФманометра 4 Формируется результат измерения у, который также запоминается в блоке 9.Наконец в третьем такте в плюсовую линию 2 подключается основная измерительная трубка 7, а в минусовую линию 3 - дополнительная трубка 8 и на выходе диФманометра 4 Формируется сигнал у, который запоминается в блоке 9, Далее сигналы на выходах управляюще-вычислительного блока .принимают нулевое значение и цикл работы повторяется, т.е. результат четвертого такта измерения заносится в блок 9 на место результата первого такта у, пятого - на место у итадоТаким образом, к концу третьего и 20 каждого последующего тактов в управляющ-вычислительном блоке 9 находятмя результаты трех соседних тактов измерения у 1- у, по которым в блоке 9 рассчитывается -уровень жидкости 25 по Формуле+ (1 +в )73У УаРабота вычислительной части блока 9 начинается сразу после принятия 30 инФормации в память блока 9 в тече" ние части времени такта измерения ,СТ. Как правило с Т, так как вы"лчислительные операции проводятся зна" чительно быстрее измерительных. Н телчение времени Т -производитсяоперация измерения сигнала дифмано"1 906метра 4, включающая усреднение, аналого-цифровое преобразование и передачу кода в память. Если Т, - 1 много больше, чем период пульсаций давления вследствие срыва пузырьков воз" духа с конца трубок, то случайная составляющая результата измерения мала и выполняются условий идентичности работы уровнемера в трех тактах. измерения.Формула и э о б р е т е н и яСпособ измерения уровня жидкостей, включающий барботирование воздуха через основную нижнюю и дополнительную верхнюю трубки и измерение перепада давления между ними, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени измерения, отдельно измеряют давление в каждой трубке и определяют уровень из выраженияЬ+Ь + ---- )ъ - чзУ( Уйгде 1 - расстояние между выходом основной трубки и дном контролируемого резервуара;Ь - расстояние между выходами ос-,новной и дополнительной трубок;у - давление в основной трубке;у - давление в дополнительной2трубке;у - перепад давления между основ 3ной и дополнительной трубками.