Гидростатический уровнемер

(56) Авторское сви У 761840, кл. С 01Авторское свиде В 1186953, кл. С 0 тельство ССС 23/16, 1978ельство СССР Р 23/16, 198 фоат ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЛЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение может быть использовано в системах автоматическогоконтроля и регулирования технологических процессов в нефтяной, газовойхимической и других отраслях промышленности, Цель изобретения - упрощение схемы устройства при сохраненииэксплуатационных возможностей. Послепоявления импульса на выходе генератора, собранного на реле 12, пневмоемкости 13 и переменном дросселе 14,усилителем-повторителем 18 формируется давление, пропорциональное но1303833 вому значению уровня жидкости в контролируемой емкости 3. Появление импульса на выходе импульсатора, собранного на реле 15, пневмоемкости 16и дросселе 17, приводит к отключениюот выходного канала уровнемера аналогового элемента памяти, включающего реле 20, пневмоемкость 21 идроссель 22, который хранит реэультаты предыдущего измерения, и подклюИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частностик устройствам для измерения уровня, и может быть использовано в системах автоматического контроля и 5 регулирования технологических процессов в неФтяной, газовой, химической, пищевой и других отраслях промьппле ннос ти,Целью изобретения является упрощение схемы гидростатического уровне- мера при сохранении эксплуатационных возможностей. На фиг. 1 представлена схема гид ростатического уровнемепана фиг,2 временная диаграмма, иллюстрирующая работу его элементов.Уровнемер содержит измерительную трубку 1, соединенную через вентиль 20 с пневмоприводом 2 с нулевой отметкой контролируемой емкости 3, пневмоемкость 4, нормально открытые пневмоклапаны 5, 6 и 7, нормально закрытые пневмоклапаны 8 и 9, задатчик 10 дав э ления с постоянным дросселем 11, генератор пневмоимпульсов, собранный на трехмембранном реле 12, пневмоемкости 13 и переменном дросселе 14, импульсатор, собранный на трехмемб раином реле 15, пневмоемкости 16 и переменном дросселе 17, усилитель- повторитель 18 с постоянным дросселем 19, аналоговый элемент памяти, собранный на трехмембранном реле 20, пневмоемкости 21, постоянном дросселе 22 и усилителе-повторителе 23.Вход пневмоклапана 5 подключен к измерительной трубке 1, а его выход соединен с атмосФерой. Вход пневмо чению к выходному каналу нового результата измерения в текущем цикленепосредсгвенно с выхода усилителя -повторителя 18. Этот же результатизмерения поступает на вход открывшегося аналогового элемента памяти,в котором хранится на длительностьпоследующей паузы, в течение которойпоступает в выходной канал устройства, 2 ил. клапана 6 соединен с выходом задатчика 10 давления, а выход - с пневмоемкостью 4 и входом усилителя-повторителя 18. Вход пневмоклапана 7соединен с выходом аналогового элемента памяти (выход усилителя"повторителя 23), а выход - с выходным каналом уровнемера. Вход пневмоклапана8 также соединен с измерительнойтрубкой 1, а выход - с пневмоемкостью4 и входом усилителя.-повторителя 18.Вход пневмоклапана 9 соединен с выходом усилитепя-повторителя 18, авыход - с выходным каналом уровнемера, Вход аналогового элемента памяти(трехмембранного реле 20) также сое"динен с выходом усилителя-повторителя 18. Выход трехмембранного реле 12генератора пневмоимпульсов соединенс управляющими входами пневмоклапанов5, 6 и 8 пневмопривода вентиля 2 н свходом импульсатора, выход трехмембранного реле 15 которого соединен суправляющими входами пневмоклапанов7, 9 и аналогового элемента памяти(реле 20),Гидростатический уровнемер работает следующим образом. Включение уровнемера в работу осуществляется подачей давления питания на все элементы схемы. С помощью задатчика 10 устанавливается давление Р, подаваемое на вход нормально открытого пневмоклапана б. Генератор (реле 12, емкость 13 и дроссель 14) начинает генерировать последовательность пневмоимпульсов, а импульсатор (реле 15, емкость 16 и дроссель 17)осуществляет сдвиг переднего фронта каждого импульса управляющей последовательности на время э (фиг, 2, Р, = Г и Р 4 = Г(с). Б течение паузымежду импульсами с выхода генератора нневмоклапаны 5-7 и вентиль 2 открыты, а пневмоклапаны 8 и 9 - закрыты. В течение промежутка измерительная трубка 1 посредством открытого клапана 5 соединена с ат- О мосферой, а так как вентиль 2 также открыт, то контролируемая емкость 3 соединена с измерительной трубкой 1, вследствие чего происходит выравнивание уровня жидкости в емкости и 15 трубке. В течение этого же временичерез открытый клапан 6 давление Р с задатчика 10 подается в пневмо- . 3емкость 4 и на вход усилителя-повторителя 18, причем под конец паузы 20 с давление в емкости 4 и на выходе усилителя-повторителя 18 достигает заданного значения Р . В течение времени С к выходному каналу уровнемера подключен аналоговый элемент памя ти через нормально открытый пневмоклапан 7 и на выходе присутствует давление, которое в течение первой паузы равно "О". Появление на выходе генератора (реле 12) первого импуль са приводит к закрытию вентиля 2, отключению измерительной трубки 1 от атмосферы (так как клапан 5 закроется) и отключению задатчика 10 отпневмоемкости 4 и входа усилителя- повторителя 28 (за счет закрытияклапана 6), Измерительная трубка 1 через открывшийся пневмоклапан 8 подключается в пневмоемкости 4 и входу усилителя-повторителя 18, При этом 40 давление Р, которое присутствовало в пневмоемкости 4 объемом Ч 4, пере- распределяется через клапан 8 между свободным от жидкости верхним концом измерительной трубки 1 объемом Ч 45 и пневмоемкостью 4, При этом результирующее давление Ррез определяется следующим образом, Так как можно записать, что50РЧ 4 Ррез (Ч 4 Чт)то3 (2) )5где Р - давление на выходе задатчика Ъ ) Ч 4 - объем пневмоемкости 4, Н Б - Нт Б(3) где Н - полная высота контролируемойемкости и измерительной трубки;Нт - текущее значение уровня жидкости в контролируемой емкости и измерительной трубке,8 - площадь поперечного сеченияизмерительной трубки,то после ряда преобразований зависимость между выходным сигналом давления и уровнем жидкости в контролируемой емкости примет вид Р -- Р 1 Рез К - К Н вьх тгде К, =Ч +НИРи К = Ь/РЧ 4 - постоянные коэффициенты.Давление Р ,ц в системе емкостей Ч 4 и Ч устанавливается на протяжении времени С, т,е. времени, на которое осуществляется задержка переднего фронта импульса импульсатором, После истечения времени с появляет 3ся импульс на выходе импульсатора (фиг,2). При этом пневмоклапан 7 закроется и отключит аналоговый элемент памяти (усилитель-повторитель 23) от выходного канала уровнемера, а: клапан 9 откроется и давление Рщд, пропорциональное контролируемому уровню жидкости, поступит с выхода повторителя 18 в выходной канал уровнемера, Одновременно сигнал с выхода импульсатора откроет реле 20, что приведет к поступлению давления Р ц в аналоговый элемент памяти. Одновременное окончание импульса на выходе генератора и на выходе импульсатора приводит к тому, что пневмоклапаны 5-7 и вентиль 2 отключаются, клапаны 8 и 9 закрываются, а аналоговый элемент памяти "запомнит" присутствовавшее на его входе доокончания импульса давление Р ы,ко Ч - текунее значение объемаверхнего конца измерительноитрубки 1, свободного от жидкости и являющегося функциейуровня в контролируемой емН,Рреь результирующее давление всистеме двух пневмоемкостейЧ и Ч.1Если учесть, чтоторое через открывшийся пневмоклапан 7 (Р ы,7 ) продолжает поступать на выход уровнемера. В течение второй паузы измерительная трубка 1 подключается к атмосфере через пневмокла пан 5. Емкость 4 подключается к задатчику 10 через пневмоклапан 6, а уровни в измерительной трубке 1 и контролируемой емкости 3 (в случае их рассогласования за время ) выравниваютсяВ дальнейшем процессы в элементах уровнемера протекают ана,.логичноописанным, т.е, после появления импульса на выходе генератора усилителем-повторителем 18 формирует ся давление Ры, пропорциональное новому значению уровня жидкости в контролируемой емкости, Появление импульса на выходе импульсатора приводит к отключению от выходного кана ла уровнемера аналогового элемента памяти "запоминающего" результаты предыдущего измерения и подключению к выходному каналу нового результата измерения в текущем цикле непосредственно с выхода усилителя-повторителя 18. Этот же результат-измерения поступает на вход открывшегося аналогового элемента памяти, в котором "запоминается" на всю длительность 30 последующей паузы, в течение которой поступает в выходной канал уровнемера. Процесс переключения давлений в основных элементах уровнемера при изменении уровня жидкости в контролируемой емкости иллюстрируется временной диаграммой (фиг. 2),Формула изобретенияГЪдростатический уровнемер, со держащий измерительную трубку, вентиль с пневмоприводом, установленный на магистрали, сообщающей измерительную трубку с контролируемой емкостью, генератор пневмоимпульсов, аналого-45 вый элемент памяти, эадатчик давления,усилитель-повторитель, пневмоемкостьи три пневмоклапаца,Выходы двух изкоторых соединены с выходом уровнемера, отличающийся тем,что, с целью, упрощения схемы присохранении эксплуатационных возможностей, в него дополнительно введеныдва пневмоклапана и импульсатор,включенный по схеме, осуществляющейсдвиг переднего фронта импульса генератора, при этом три пневмоклапанавключены по схеме. нормально открытых,а два - по схеме нормально закрытых,вход первого нормально открытогопневмоклапана соединен с измерительной трубкой, а выход - с атмосферой,вход второго нормально открытогопневмоклапана соединен с выходомзадатчика давления, а выход - одновременно с пневмоемкостью и входомусилителя-повторителя, вход третьегонормально открытого пневмоклананасоединен с выходом аналогового элемента памяти, вход первого нормальнозакрытого пневмоклапана соединен сизмерительной трубкой, а выход - спневмоемкостью и входом усилителяповторителя, вход второго. нормальнозакрытого пневмоклапана соединен свыходом усилителя-повторителя, причем вход аналогового элемента памятив свою очередь соединен с выходомусилителя-повторителя, управляющиевходы первого и второго нормальнооткрытых пневмоклапанов, первого нормально закрытого пневмоклапана ипневмопривода вентиля соединены свыходом генератора, а управляющиевходы третьего нормально открытогопневмоклапана, второго нормально закрытого пневмоклапана и аналоговогоэлемента памяти соединены с выходомимпульсатора, при этом с выходомуровнемера связаны выходы третьегонормально открытого и второго нормапьно закрытого пневмоклапанов,/5 Тираж 694 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 35, Москва, Ж, Ризводственно-полиграфическо Под лис го комитета С ий и открытий ушская наб., д иятие, г. Ужгород, ул, Проектная