Плотномер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ас 01.М 9 1 ЕТ роизводст втоматика ство СССР 1974 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1. ПЛОТНОИЕР, содержащийдвуплечий рычаг с упорами, однимконцом через гибкую связь сочлененный с упругим элементом в виде плоской пружины переменного сечения через демпфер-разделитель с тонущимпоплавком в экране, а другим плечомс грузоустанавливающим устройствомвыбора предела измерения, выполненнымв.,виде балластного и калиброванныхизмерительных грузов, которые связаны .с электромагнитами и блоком регистрации перемещения поплавка, который подключен к показывающему прибору, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностии точности считывания информациипутем адаптивно-автоматического выбора предела измерения, он дополнительно снабжен двумя задатчикамиуровней сигнала, двумя компараторами, блоком логического управления,дешифратором признака предела измерения, ключами, причем выход блока регистрации перемещения поплавка дополнительно подключен к входамкомпараторов,. вторые входы которогосвязаны соответственно с задатчиками верхнего и нижнего уровней сигнала, а выходы - с блоком логическогоуправления, выход которого соединенс ключами, которые соединены с цепью электромагнита, и через дешифратор признака, предела измерения с,801038829 А дополнительным входом показывающего прибора.2. Плотномер по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок логического управления содержит три триггера, два двухвходовых и один трехвходовый,элемент И, два элемента задержки, два двухвходовых элемента ИЛИ, трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ, инвертор и сигнальное табло /Внимание-предел", причем выход первого компаратора подан на первый прямой вход первого триггера, на первый вход трехвходового элемента И и на входы обоих двухвходовых элементов И, прямой вход первого триггера подключен к входу перО вого ключа и через первый элемент задержки к второму входу одного двухвходового элемента И, выходомсвявенного с первым прямым входом С второго триггера и с первым входом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, пря- Я мой выход второго триггера подключен к входу второго ключа и через вто аай рой элемент задержки к второму входу второго двухвходового элемента И, Ъеюф выходом связанного с вторым входом ) трехвходового элемента ИЛИ-НЕ и с первым прямым входом третьего триггера, прямой выход третьего тригге ра подключен к входу третьего ключа, выход второго компаратора подклю чен к первому входу второго двухвхо- ЯР дового элемента ИЛИ и через инвертор к третьему входутрехвходового элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного к вторым пряьым входам второго и третьего триггеров и к второму входу первого двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанного с вторым прямым входом первого триггера, а выход трехвходового элемента И соединен с вторым входом второго двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанного с сигнальным табло "Внимание-предел".Изобретение относится к измерениюплотности жидкостей с использованием поплавковых датчиков плотности и может быть использовано дляизмерения плотности промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин.Известно устройство для измерения плотности промывочной жидкостипри бурении, содержащее два поплавка, соединенных посредством чувствительного элемента, воспринимающего усилия,с которым одни из поплавков, полностью погруженный в жидкость, действует на первый поплавок, находящийся на поверхности жид. кости Г 1 3.Однако в силу данных конструктивных особенностей устройство обладает ограниченными метрологическимихарактеристиками за счет требуемогокомпромисса по величине диапазонаизменения Архимедовой силы обоихпоплавков, а также за счет влиянияскорости потока жидкостиНаиболее близким к предлагаемому.по технической сущности и достигаемому эффекту является плотномер,содержащий двуплечий рычаг с упорами, одним концом через гибкую связьсочлененный с упругим элементом ввиде плоской пружины переменногосечения через демпфер-разделительс тонущим поплавком в экране, а другим плечом - с грузоустанавливающимустройством выбора предела измерения, выполненным в виде балластногои калиброванных измерительных грузов, которыми управляют с помощьюэлектромагнитов и блоков регистрацииперемещения поплавка, подключеннымк показывающему прибору 2 .Недостатком является невысокаянадежность и точность считывания.информации. Это связано прежде всего стем,что данный плотномер необладает возможностью автоматического приспособления к изменениямплотности в широком диапазоне и прилюбом пределе измерения плотномервыдает унифицированный выходной сигнал напряжением постоянного тока ото до 1 В, а при ручном выборе преде-,ла измерения ограничение на применение данных плотномеров в АСУ ТПбурения, так как требуется идентификация признака предела измерениядля исключения ошибок при считывании информации.Цель изобретения - повышение надежности и точности считывания измерительной информации путем адаптивно-автоматического выбора пределаизмерения,Поставленная цель достигается темчто плотномер, содержащий двуплечийрычаг с упорамм, одним концом черезгибкую связь сочлененный с упругим 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 элементом в виде плоской пружины переменного сечения через демпфер-разделитель с тонущим поплавком в экране, а другим плечом - с грузоустанавливающим устройством выбора предела .измерения выполненным в виде бал. - .,ластного и комбинированных измери-.тельных грузов, которые связаны сэлектромагнитами и блоком регистрации перемещения поплавка., подключен.ным к показывающему прибору, дополнительно снабжен двумя задатчикамиуровней сигнала, двумя компараторами, блоком логического управления,дешифратором признака предела измерения, ключами, причем выход блокарегистрации перемещения поплавкадополнительно подключен к входамкомпараторов, вторыми входами связанными соответственно с задатчиками верхнего и нижнего уровней сигнала, а выходами - с блоком логического управления, воздействующеговьжодами на ключи, замыкающие цепьэлектромагнитов и через дешифраторпризнака предела измерения, связанного с дополнительным входом показывающего прибора,Блок логического управления содержит три триггера, два двухвходовых и один трехвходовой элемент И,два элемента задержки, два двухвходбвых элемента ИЛИ, трехвходовойэлемент ИЛИ-НЕ и сигнальное табло "Внимание-предел", причем выходпервого компаратора подан на первыйпрямой вход триггера, на первыйвход трехвходового элемента И ина входы обоих двухвходовых элементов И, прямой вход первого триггера подключен к входу первого ключа и через первый элемент задержкик второму входу одного двухвходового элемента И, выходом связанногос первым прямым входом второго триггера и с первым входом трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, прямой выходвторого триггера подключен к входувторого ключа и через второй элемент задержки к второму входу второго двухвходового элемента И, выходом связанного с вторым входомтрехвходового элемента ИЛИ-НЕ и спервым прямым входом третьего триг- .гера, прямой выход третьего триггера подключен.к входу третьего ключа,выход второго компаратора подключенк первому входу второго двухвходового элемента ИЛИ и через инвертор ктретьему входу трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного квторым прямым входам второго и третьего триггера и к второму входу первого двухвходового элемента ИЛИ,выходом связанного с вторым прямымвходом первого триггера, а выходтрехвходового элемента И соединенс вторым входом второго двухвходового элемента ИЛИ, выходом связанногос сигнальным табло "Внимание-предел"На чертеже представлен предлагаемый плотномер.Плотномер содержит тонущий поплавок 1, снабженный защитным экраном 2демпфер-разделитель 3, двуплечий рычаг 4, упругий элемент 5 в виде плоской пружины переменного сечения, гибкую связь 6 упоры 7, блок 8 регистрации перемещения поплавка, показывающий прибор 9, эадатчики верхнего 10и нижнего 11 уровней сигнала, компараторы 12 и 13, дешифратор 14 признака предела измерения, триггеры 15-.. 17, двухвходовые элементы И 18 и 19,трехвходовой элемент И 20, элементы 21 и 22 задержки, двухвходовыеэлемента ИЛИ 23 и 24, трехвходовыйэлемент ИЛИ-НЕ 25, инвертор 26, сигнальное табло 27 фВнимание-предел"и груэоустанавливающее устройство 28выбора предела измерения, выполненное в виде балластного 29 и килиброванных измерительных грузов,30-32,которыми управляют с помощью ключей 33-35, замыкающих цепь электромагнитов 36-38,Устройство работает следующимобразом.При изменении плотности измеряемой среды выталкивающая сила, действующая на тонущий поплавок 1, полностью погруженный в жидкость, воздействует на плечо рычага 4 и приклащгвается к упругому элементу 5в виде плоской пружины переменногосечения. Измерение плотности промывочной жидкости в потоке связанос необходимостью защиты поплавка 1экраном 2 от гидродинамического,напора, что в свою очередь позволяет уменьшить погрешность измерениякак при применении широкодиапазонных, так и узкопредельных плотномеров. В предлагаемом устройстве повышение надежности и точности измерения достигается путем адаптивно-автоматического выбора предела измерения в зависимости от диапазона изменения плотности промывочной жидкостиПри этом диапазон изменения выходного сигнала, отображаемого показывающим прибором 9, остается постоянным в каждом узком пределе измерения, а количество равных поддиапаэонов выбирается в зависимости оттребуемой точности измерения. Начертеже изображен плотномерс четырьмя поддиапазонами измерения: 0,5-1,0,1,0-1,5, 1,5-2,0, 2,0-2,5 г/см з, чтоудовлетворяет всему диапазону изменения плотности промывочной жидкостив бурении. Упругий элемент 5 плотномера протарирован в одном узком диапазоне измерения на усилие, пропорциональное разности веса тонущегопоплавка 1 и Архимедовой силы, развиваемой поплавком в данном поддиапазоне изменения измеряемой величиныУразность веса тонущего поплавка 1 и максимального значения Архимедовой силы, соответствующего верхнему пре 5 делу каждого узкогр предела измерения, компенсируется при переходе от одного узкого предела измерения к другому балластным 28 и калиброванными измерительными грузами 29-31 1 О При этом двуплечий рычаг 4 уравновешивается и в рановесном состоянии левое плечо рычага 4 находится в нижнем крайнем положении, а на выходе блока 8 регистрации перемещения поплавка имеется нижний уровень сигнала, соответствующий нижнему пределу измерения в каждом узком пределе измерения. Такое положение характеризуется тем, что компаратор 13, сравнивая выходной сигнал от блока 8 регистрации перемещения поплавка с сигналом, поступающим от задатчика 11 нижнего уровня выходного сигнала, в момент равенства данных сигналов выдает логическое значение единичного сигнала, ко торый поступает на первый вход второго двухвходового элемента ИЛИ 24 и через инвертор 38 на третий вход трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 25, 30При этом на выходе компаратора 12 имеется логическое значениенулевого сигнала, который приводитк тому,. что на выходах первого 18 35 и второго 19 двухвходовых элементов И имеется нулевой сигнал, а наличие трех нулевых сигналов навходах элемента 25 вызывает появление на выходе его единичного сигнала, который устанавливает все тритриггеры 15-17 в нулевое состояние,ключи 33-35 отключают все электромагниты 36-38 и все грузы 29-32лежат на правом плече рычага 4, 45 т.е, адаптивно выбирается самыйнизкий предел в узком диапазоне измерения и дешифратор 14 признакапредела измерения выдает на дополнительный вход прибора 9 сигнал признака самого низкого предела измерения, а под воздействием единичногосигнала. компаратора 13 на выходевторого двухвходового элемента ИЛИ 24появится сигнал, зажигающий сигнальное табло 27 "Внимание-предел".Устойчивое свечение сигнального табло 27 показывает, что плотность измеряемой среды ниже нижнего значения предела измерения во всем диапазоне. При этом прибор необходимо 60 переградуировать или применить другой.При возрастании плотности измеряемой среды в выбранном пределе иэ"мерения (0,5-1,0 г/смдвуплечийрычаг, отслеживая перемещение поп1038829 лавка 1, стремится к горизонтальному положению. При этом в момент достижения рычагом 4 линии горизонта на выходе блока 8 регистрации переме щения поплавка появится верхний уровень выходного сигнала. Компаратор 12, сравнивая данный сигнал с сигналом, поступающим от задатчика 10 верхнего уровня выходного сигнала, в момент равенства данных сигналов выдает единичный сигнал, который поступает на первые входы -.первого 18 и второго 19 элементов И и на первый прямой вход первого триггера 15, На прямом выходе триггера 15 появится управляющий сигнал, включающий ключ 33 и электромагнит 36 Груз 30 будет снят с правого плеча рычага. Таким образов будет выб; ран более высокий предел 1,0 1,5 г/смз)измерения, а на выходе дешифратора 14 появится признак данного предела измерения, что позволяет оператору считывать показания прибора 9 в именованных единицах с ценой деления шкалы прибора, соответствующей данному пределу измерения.Если текущее значение плотности промывочной жидкости стало больше 1,5 г/см, то в момент г = 1,5 г/см вновь сработает компаратор 12, на выходе элемента 12 появится единичиый сигнал и сработает триггер 16, который включит ключ 34 и электромагнит 37. При этом с правого плеча рычага будет. дополнительно снят груз 31 и на выходе дешифратора 14появится признак третьего диапазона измерения (1,5-2,0 г/смз.При плотности промывочной жидкости более 2,0 г/смз, в момент когда Э = 2, 0 г/см Э, компаратор 12вновь сработает, что приведен к срабатыванию триггера 17, который включит ключ 35, а триггер 15 под действием единичного сигнала с выхода 10 элемента 23 установится в нулевоесостояние, что приводит к отключению ключа 32. При этом груз 30 опустится на плечо рычага 4, а груз 32будет снят и на выходе дешифрато-: 15 ра 14 появится признак четвертого3диапазона измерения 2,0-2,5 г/смДальнейшее возрастание плотности измеряемой среды при т= 2,5 г/см,3приводит к срабатыванию компарато ра 12 и наличие трех единичных сигналов на входах трехвходового элемента И вызывает зажигание сигнального табло 27 "Внимание-предел".Это означает, что прибор необходимо перестроить или примениять другой с более высоким пределом измеения. Выходные сигналы блока 8 регистрации перемещения поплавка и дешифратора 14 могут быть использованы в различных блоках информационно-из мерительных систем АСУ ТП-бурение, что повысит надежность и. точность формирования управляющих воздействий и принимаемых решений. ВНИИПИ Заказ 6221/50Тираж 873 Подписное филиал, ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная