Пьезометрический уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5) МГОСУДАРСТВЕ ННЪ Й ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЪТИЯМ Б ЕЛЬС 2 бо рост в хим очной Пьезо пьезо ибор и 3 трех пнеамо двух н та пам а, соед роении и ической, и других метриче- метриче- измери- мембранемкости, ормально яти, двух иненньх водственное о иков, И.Ф,тво СССР6, 1975,ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВ(54) ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ УРОВНЕМ Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим измерителям уровня жидкостей в. емкостях, иможет найти применение в химической, .нефтехимической; лакокрасочной и другихотраслях промышленности,Известен уровнемер; включающий источник сжатого газа, вторичный прибор дляизмерения изб точного давления и пьезометрическую трубку, выходящий из которойгаз барботирует через слой жидкости.Недостатком такого прибора являетсябарботаж газа через слой жидкости, в результате чего газ загрязняется парами жидкости.Известен уровнемер, содержащий пьезометрический .датчик, преобразователь,вторичный прибор, причем в нем преобра-зователь выполнен в виде подсоединенноговходной камерой к датчику двухмембранного повторителя, включенного с помощью "дросселя и линейного делителя по схемеусилителя давления с регулируемой обратной отрицательной связью, В пьезометри 1747922 А 1 01 Р 2 эйб Д,1Д(57) Использование; а при ,может найти применение нефтехимической, лакокрас отраслях промышленности. ский уровнемер включает скую трубку, вторичный пр тельную схему, состоящую.и ного элемента сравнения, импульсатора с дросселем, закрытых клапаноа, элемен блоков постоянного расход с источниками питания. 2 ил ческом датчике находится не обновляемый газ, который при увеличении уровня жидкости сжимается, из-за чего зависимость меж. ду выходным сигналом и уровнем жидкости в емкости нелинейна, Кроме того, изменение температуры жидкости, растворение газа из датчика в жидкости, испар":ние жидкости в газ приводит к появлению дополнительной погрешности измерения.Известен также уровнемер, содержащий источник сжатого газа, пьезометрическую трубку, вторичный прибор, в который с целью уменьшения расхода газа вклочены эжектор, элемент сравнения, сервопривад, управляющий расходом газа в зависимости от давления в камере отсоса эжектора, через который сжатый газ подается в пьезометрическую трубку,Недостатком такого уровнемера я эляется периодическое изменение расхода газа через эжектор и "пьезометрическую-трубку, которое вызывает пульсации давления и снижает точность измерений уровня. Кроме того, в таком уровнемере сохранен частичный барботаж газа через слой измеряемой. жидкости,Цель изобретения - повышение точно-,сти измерения,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого пьезометрического уровнемера; на фиг,2 - состояние пьезометрической трубки в момент сброса давления, Пьезометрический уровнемер содержит погруженную в контролируемую жидкость пьезометрическую трубку 1, соединенную с первым дозатором 2 постоянного расхода, первым входом трехмембранного элемента 3 сравнения, первым входом первого нормально-закрытого клапана 4, Второй дозатор 5 постоянного расхода соединен с пневмоемкостью 6, со вторым входом элемента 3 сравнения, с первым входом второго нормально закрытого клапана 7, первым входом элемента 8 памяти. Выходы элемента 3 сравнения соединены с входом импульсатора 9 с дросселем 10, выход которого соединен с управляющими вторыми входами нормаль-. но закрытых клапанов 4 и 7 и вторым входом элемента 8 памяти,. выполненным, например, в виде устройства задержки, выход которого подключен к вторичному прибору 11. Выходы нормально закрытых клапанов соединены с атмосферой или емкостью, в которой измеряется уровень,Уровнемер работает следующим образом.Через дозаторы 2, 5 постоянного расхода в измерительную схему постоянно подается сжатый газ (воздух или азот),По завершении предшествующего цикла клапаны 4.и 7 закрываются и с этого момента поток газа от второго дозатора 5 поступает в пневмоемкость 6, а поток газа от первого дозатора 2 поступает в пьезометрическую трубку 1, вытесняя из нее жидкость, Рост давления в замкнутой пневмоемкости 6 происходит по линейному закону, а в пьезометрической трубке 1 из-за увеличивающегося объема газового пространства давление нарастает по нелинейной зависимости, В момент, когда давление газа в пьезометрической трубке 1 становится равным давлению газа в пневмоемкости 6, срабатываетэлемент 3 сравнения, Сигнал из выхода элемента 3 сравнения поступает на вход импульсатора 9, который выдает единичный импульс давления, длительносгь которого определяется настройкой дросселя 10, При этом давление в пневмоемкости 6 запоминается элементом 8 памяти, сткуда сигнал поступает на вторичный прибор 11. Клапаны 4, 7 открываются, газ из трубки 1 и пневмоемкости 6 сбрасывается в атмосфеоу или в емкость. в которой измеряется уровень, После снятия выходного импульса с импульсатора 9 клапаны 4 и 7 закрываются и цикл измерения повторяется. Длительность цикла определяется скоростью подачи газадозаторами постоянного. расхода 2 и 5, обьемами пневмоемкости 6 и пьезомет- рической трубки 1 и может составлять от нескольких секунд до десятков минут,Для математическбго описания работы уровнемера вводятся обозначения;61,62 - массовый расход газа через дозатор постоянного расхода 5 и 2 соответственно,г - текущее время с момента закрытия клапанов 4 и 7;Ч 1 - обьем пневмоемкости 6;Но - высота пьезометрической трубки; Н - текущая высота уровня жидкости в емкости;д - то же, в пьезометрической трубке 1; Я - поперечное сечение пье;,ометрической трубки 1;р, - плотность жидкости в емкости; ро - плотность газа в пневмоемкости 6 и в пьезометрической трубке в момент г=0;Ро - абсолютное внешнее давление, Р 1, Рг - тек ущее абсолютное давление в пневмоемкости 6 и в пьезометрической трубке соответственно;9 - ускорение свободного падения, Масса газа в текущий момент тв пневмоемкости 6 и в пьезометрической рубке 1 составляет Ро Р ( Но - д ) Я =ро ( Но - Н ) Я +62 ТР 2Р)Из уравнений 1 и 2) после исключенияпеременных т и д с учетом равечства рж 9(Н-д)=Р 2 Ро, можно получить зависимость Н Н + Р 2 Р 1 Рог Ч 1 у-ж 9 Рг - Ро 61 Я В момент срабатывания элемента 3сравнения ныпольяется равенствоР 1=Р 2=-Р и зависимо:ть (3) приводится кОИДУН Р - Ро РоНо ж оНо /жяНо Подбором Ч 1.Я и/или настройкой дозаторсв 2, 5 добиваются выполнения равенства( Но 5 Рж 9Но В результате получают линейную зависимость между уровнем жидкости в аппарате и избыточным давлением в датчике с нулевой начальной точкой отсчета,Газ в пьезодатчике устройства за каждый период обновляется и показания уровнемера не зависят от температуры, Поскольку длительность цикла ограничена, растворение газа и испарение жидкости праКтичеСки не влияют на точность измерения. Кроме того, измерение уровня осуществляется без барботажа газа через слой жидкости. Формула изобретения Пьезометрический уровнемер содержащий пьезометрическую трубку, связанную с первым дозатором постоянного расхода и первым входом элемента сравнения, и вторичный прибор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введен второй дозатор постоянного расхода. пневмоемкость, импульсатор с дросселем, первый и второй нормально закрытые клапань" соединенныес атмосферой, и элемент памяти, при этом 6второй дозатор постоя нного расхода связан с пневмоемкосгью, вторым входом элемента сравнения, первым входом второго нормально закрытого клапана и первым входом.5 элемента памяти, выход которого соединенс вторичным прибором, причем пьезометрическая трубка соединена с первым входом первого нормально закрытого клапана, выходы элемента сравнения соединены с им йульсатором, выход которого соединен свторыми входами первого и второго нормально закрытых клапанов и вторым входом элемента памяти.2. Уровнемер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что параметры прибора определены из соотношения% Но .) +,Ож 9 Но 20где 61 и 62 - массовые расходы газа черезпервый и второй дозаторы постоянного расхода;Ч 1 - объем пневмоемкости;25 . Н, - высота пьезометрической трубки;5 - поперечное сечение пьезометрической трубки;Ро - абсолютное внешнее давление;Рж ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИ 301747922,Составитель Н,СавельеТехред М,Моргентал Корректор А,Осаул Редактор А,Доли оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин Заказ 2494 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5