Тепловой уровнемер

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 ЦМ. Кл.д 0 01 Г 23/22 с присоединением заявки М 9 -Государственный комитет СССР ио велим изобретений и открытий(72 Авторы изобретения А.А, Афонин, О.В. Цирлин и А.А. Юшкин3 Московское ордена Ленина н ордена Трудово о КрасногоЗнамени высшее техническое училище им. Н. . Баумана(54) ТЕЙЛОВОИ УРОВЯИЖР Изобретение относится к тепловыФ уровиемерам и может найти применение в металлургической, нефтяной, химической, пищевой и других отраслях промьыленности при измерении уровня нагретых жидких, гранулированных, сыпучих и кусковых сред.Известны тепловые измерители уровня жидких сред, содержащие из О мерительный датчик, проходящий через границу раздела жидкой и паровой фаз, два компенсационных датчика, дифференциально-мостовую измерительную схему, к которой подключены датчики, при этом датчики выполнены в виде терморезисторов Ь 1.Недостаток таких урсэначерсв теплового принципа действия заключается в их сложности, так как для обеспечения их работы необходимо обязательное питание всех датчиков равными токами, что требует привлечення длЯ этой цели дополнительных технических средств, реалиэующих указанное zитание при изменении условий и режима эксплуатации, прн этом недостаточна надежность измерений, например, для электропроводящих сред, так как в этом случае малейшее нарушение поверхности изоляции датчиков приводит к неправильным показаниям и к выходу иэ строя всего измерителя.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является тепловой уровнемер, содержащий емкость, измерительный и два компенсационных датчика, выполненные в виде тепловых труб с датчиками теплового потока каждый, две газовые камеры, в которых расположены зоны изоляции компенсационных тепловых труб, трубопроводы связи упомянутых камер с парогазовым пространством емкости, два блока сравнения, два аварийных сигнализатора верхнего инижнего уровней, множительно-деиительное устройство, усилитель, показывающее и регистрирующее устройства (2 1.Недостаток этого теплового уровнемера состоит в сложности схемного построения, которое заключается е обязательном наличии дополнительных газовых камер для расположении в них участков изоляции компенсационных труб и дополнительных трубопроводов связи упомянутых камер с парогазовым пространством емкости, При измерении уровня в достаточно высоких емкостях с относительно небольшой площадью поперечногосечения данный уровнемер не обеспечивает достижения требуемого диапазона измерения. Кроме того дополнительные камеры и трубопроводы снижают надежность и точность измерения.Целью изобретения является повышение надежности и точности измерения, а также упрощение устройствауровнемера,Поставленная цель достигается эасчет того, что измерительный датчик выполнен из не менее двухравномерно расположенных в диапазоне контролируемого уровня тепловыхтруб, установленных последовательнос компенсационными тепловыми трубами под углом к боковой стенке емкости таким образом, что в емкости размещены только зоны испарения упомянутых труб и конец зоны испаренияпредыдущей тепловой трубы являетсяначалом зоны испарения последующейтепловой трубы, а в измерительнуюсыму введены сумматор, который включен между одним блоком сравнения идатчиками теплового потока измерительного датчика, и два дополнительных усилителя, каждый иэ которыхустановлен в схеме между выходомдатчика теплового потока соответствующего компенсационного датчикаи входом блока сравнения.На чертеже схематически изображентепловой уровнемер.В емкости 1 с нагретой измеряемойсредой 2 установлены последовательно по высоте измеряемого уровня подуглом Р к боковой стенке емкости 1измерительный датчик 3 в виде тепловых труб 4 и компенсационные датчики в виде тепловых труб 5 и 6. 1 впловые трубы 4, 5, 6 установленытак, что в емкости 1 расположенытолько их зоны испарения длинойа конец зоны испарения предыдущейтеллавой трубы является началом зоныиспарения последующей тепловойтрубы,На зонах конденсации тепловыхтруб 4 установлены датчики 7 теплового потока. На зоне конденсациипарогазовой компенсационной трубы5 установлен датчик 8 теплового потока, а на зоне конденсации твидовой трубы 6, установленной нижеминимального уровня Н,А, расположен датчик 9 теплового потока. НижеНустановлен термочувствитвдьныйэлемент 10. Датчики 7 теплового потока подключены к входам сумматора11. Выход сумматора 11 подключенк первому входу первого блока 12сравнения. Датчик 8 теплового потока через дополнительный усилитель13, коэФФициент усиления которогоравен числу тепловых труб 4, под"ключен к второму входу блока 12 Я 35 20 2 ЗО 35 4 О 45 50 55 бО 65 сравнения, первому входу аварийногосигнализатора 14 верхнего уровня ивторому входу второго блока 15 сравнения, к первому входу которого через второй дополнительный усилитель16, коэффициент усиления которогоравен числу тепловых труб 4, подключен датчик 9 теплового потока. Выход усилителя 16 подключен также к первому входу аварийного сигнализатора 17 нижнего уровня.Вторые входы сигнализаторов 14 и 17 подключены к выходу термочувствительного элемента 10. Выходы блоков сравнения 12 и 15 подключены к входам множительно-делительного устройства 18, Выход множительноделительного устройства 18 подключен к входу усилителя 19, к выходу которого подключены показывающие 20 и регистрирующие 21 устройства.Предлагаемый уровнемер работает следующим образом.При уменьшении уровня нагретой среды 2 в емкости 1 от НС 1 суменьшается величина теплового потока, воспринимаемого тепловыми трубами 4 и передаваемого ими датчикам 7 теплового потока. Тепловые жв потоки, воспринимаемые комненсационными тепловыми трубами 5 и 6 и передаваемые ими соответственно датчикам 8 и 9 твнлового потока, при неизменности температур парогазовой и измеряемой сред остаются постоянными, при этом тепловой поток трубы 5, как.правило, меньше теплового потока трубы б, потому что коэффициент теплопередачи при контакте трубы с паровой фазой меньше коэффициента твплоаередачи при контакте трубы с измеряемой жидкой или сыпучей средой.За счет того, что тепловые трубы 4 расположвны равномерно по высоте измеряемой срвды 2 и установлены последовательно с компенсационными тепловыми трубами 5, 6 под угломк боковой стенке емкости 1 так, что в емкости 1 размещены только зоны испарения упомянутых труб длинойи конец зоны испарения црвдыдущвй тепловой трубы 5 (4) явля- етая началом зовы испарения последующей твнЛовой трубы 4 (б). Твпловыв трубы 4, представляющие собой измерительный датчик 3, непрерывно регистрируют уменьшение теплового потока при уиеньшении уровня среды 2.Датчики 7-9 теплового потока преобразуют величины тепловых потоков в пропорциональные величины тврмоэлвктродвизущих сил, Датчики 7 - в Узза, датчик 8 - в Оя,., датчик 9 - в Ож.к,. Сигналы с выходов датчиков 7 поступают на сумматор 11, где складываются сигналы со всех датчиков 7. Ори снижении уровня тепловые трубыпоследовательно оказываются в паро.газовойсреде, постольку сигналыс соответствующих датчиков 7 уменьшаются и, следовательно, уменьшаетсясуммарный сигнал на выходе сумматора 11. Сигнал с выхода сумматора11 поступает на один из входов блока сравнения 12, а сигнал с выходадатчика 8 через усилитель 13 с коэффициентом усиления, равным числутепловых труб 4, поступает на второйвход блока 12 и на второй вход блокасравнения 15, На первый вход блокасравнения 15 через усилитель 16, коэффициент усиления которого равенкоэФФициенту усиления усилителя 13,поступает сигнал от датчика 9. В 15блоках сравнения 12 и 15 происходитсравнение указанных сигналов. С выхода блоков 12 и 15 сигналы рассогласования подаются на входы множительно-делительного устройства 18. 20Бри этом с уменьшением уровня сигнал рассогласования блока 12 уменьшается, а сигнал рассогласованияблока 15 при прочих одинаковых условиях сохраняется таким же. В уст- дройстве 18 выполняется операция деления сигнала рассогласования блока12 на сигнал рассогласования блока15 и умножение полученного результата иа постоянное значение напряжения. С выхода устройства 18 сигнал поступает на усилитель 19,к выходу которого подключены пока",зывающее 20 и регистрирующее 21устройства. При уменьшении уровнирезультирующий сигнал на выходе устройства 18 и, следовательно, навыходе усилителя 16 уменьшаетсяи при достижении уровня Нстановится равным нулю. Устройства 20 и21 Фиксируют изменение во времени 4 Осигнала с выхода усилителя 19, пропорциональное изменению уровня вемкости 1.При увеличении уровня от Нработа устройства осуществляется в обратной последовательности.Число измерительных тепловых труб в рабочем диапазоне изменения , а учетом диаметра трубы определяется из соотношения:егде Н- Н - диапаэбн измера-,мокс мийния уровня- длина участка испарения тепловойтрубы;- угол наклона тепловой трубы к бо"ковой стенке емкости;0 - наружный диаметртепловой трубы.При использовании предложенногоустройстяа обеспечивается полнаяинвариантность измерения среды и еепарогазовой фазы в широком диапазоне температур.Формула изобретенияТепловой уровнемер,содержащий измерительный и два компенсационныхдатчика, выполненные в виде тепловых труб с датчиками теплового нотока, и измерительную схему, включаю-,щую два аварийных сигналиэатора верх;него и нижнего уровня, к которым подключен термочувствительный элемент,установленный в контролируемой среде,и соединенные с упомянутыми сигнали-заторами два блока сравнения, кодному из которых подключен такжедатчик теплового потока измерительного датчика, а выходы блоков сравнения соединены с множительно-делительным устройством, которое черезусилитель подключено к показывающему и регистрирующему устройствам,о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, оцелью повышения надежности, точности измерении и упрощения конструкции, измерительный датчик выполнен из не менее двух равномерно расположенных в диапазоие контролируемого уровня тепловых труб,установленных последовательно скомпенсационными тепловыми трубамипод углом к боковой стенке емкоститаким образом, что в емкости размещены только зоны испарения упомянутых труб и конец зоны испарения предыдущей тепловой трубы является началом эоны испарения последующей тепловой трубы, а в измерительную схему введены сумматор,который включен между одним блоком сравнения и датчиками теплового потока измерительного датчика,и два дополнительных усилителя, каждый из которых установлен в схемемежду выходом датчика тепловогопотока соответствующего компенсационного датчика и входом блокасравнения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 540149, кл, 6 01 Р 23/22, 15,01,75.2, Мторское свидетельство СССРпо заявке 9 2605751/18-10,кл, 6 01 Г 23/22, 18.04.78 (прототип).Составитель Н. Варнек илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,Редактор ЭаказТ 06 ВНИИПИпо113035 осударственного комитета СССР делам ивобретений и открытий .Москва ЖРа окая иаб, . 4 5 км