Устройство для измерения уровня

ОПИСАНИЕ Союз Советски кСоцыалнстнческмкРеспубпнк(и)763690 ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ адо делам изобретений я открытей(72) Авторы изобретения Г, И, Бекоев и А. И, Шестаков Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектногоинститута алюминиевой, магниевой и электродной промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ Изобретение относится к измерительной тех. нике, в частностик устройствам для периоди. ческого измерения уровня в промышленных емкостях, заполняемых агрессивным и неагрессивным. жидким, а также сыпучим материалом.Известны устройства для измерения уровней, в которых в качестве параметра, характеризующего уровни заполнения емкости, служит интервал времени между моментом начала1 О движения зонда и . моментом встречи зонда с заполняющим материалом, содержащие зонд, опускаемый на тросе к поверхности контролируемого материала, барабан с электропри. водом, управляемым электрической схемой управления, Счетные импульсы от генератора через схему совпадений, счетчик и цифроаналоговый преобразователь подаются на показывающий и регистрирующий прибор (11,Недостатком указанного устройства является то, что поскольку частота генератора импульсов ни, как не связана с фактической скоростью опускания зонда, то погрешность измерения будет меняться при колебаниях напряжения и частоты электрической сети и будет накапливаться по мере опускания зонда вглубь емкости,Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является уровнемер, содержащий зонд на тросе, намотанном на барабан с длиной витка один метр, злектропривод барабана, сигнальные флажки в количестве, обычно, десяти штукукрепленных на барабане и проходящих при вращении барабана через бесконтакный датчик, счетчик для регистрации уровня и схему управления 2),Недостатком известного устройства явля. ется недостаточная точность измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения.Цель достигается тем, что устройство снабжено счетчиком числа долей оборота барабана, реле времени и генератором импульсов стабильной частоты, при этом выход бесконтактного датчика числа оборотов барабана соеди-. нен с входом "сброс счетчика долей оборота барабана и через замыкающие контакты реле времени - со счетным входом счетчика числа оборотов барабана, а выход генератора763690 О 15 20 25 3импульсов стабильной частоты соединен сосчетным входом счетчика долей оборота барабана,11 а фиг. 1 изображена блок-схема уровнемера; на фиг. 2 - конкретное выполнениесхемы управления уравнемераУстройство состоит иэ зонда 1 на тросе 2,намотанном с длиной витка, равнойм,на барабане 3, соединенном с электроприводом4, Сигнальный флажок 5 укреплен на щекебарабана, под которой установлен бесконтакт.ный датчик 6 числа оборотов барабана. Зондв исходном положении посредством планки7 воздействует на конечный выключатель 8.Зонд, электропривод и конечный выключательэлектрически соединены со схемой управления9, содержащей датчик 10 команд, блок 11управления, реле 12 времени и генератор 13импульсов стабильной частоты. Для регистра.ции показаний имеется блок 14 отсчета показаний, включающий счетчик 15 метров нсчетчик 16 долей метра, не связанных междусобой, но соединенных электрически сосхемой управления 9,Датчик 6 оборотов электрически соединенсо входом "сброс" счетчика 16 долей метраи через контакты реле 12 времени с выдержкой на замыкание со счетным входомсчетчика 15 метров,Величина необходимого предварительноговозвышения зонда в исходном положениинад контролируемой емкостью определяется,исходя из двух граничных условий:указанное возвышение зонда должно быть не35меньше, чем расстояние, которое проходитзонд за время разгона электропривода. дономинальной скорости;возвышение зонда должно быть не большеразности между длиной окружности, описываемой сигнальным флажком и приведеннойк радиусу намотки троса на барабан,и шириной сигнального флажка.Условием для места закрепления сигнального флажка на щеке барабана с целью четкой 45фиксации момента начала отсчета уровня является то, что длина дуги окружности, проходимой сигнальным флажком от исходногосостояния до встречи с датчиком числа оборотов барабана, приведенная к радиусу намотки троса, должна быль равна возвыше.нию зонда над контролируемой емкостью.Место закрепления флажка на щеке бара.бана определяется углом, на который повернет.ся барабан при движении сигнального флажка 55от исходного положения до встречи с датчиком числа оборотов барабана, равным Ь =180(градуса,о И 4Устройство работает следующим образом.По сигналу датчика 10 команл (пусковаякнопка или программное устройство) блок 11управления производит сброс показаний счетчиков 15 и 16 предьдущего измерения уровня,включает реле 12 времени и включает электропривод 4 на разматывание троса 2, которыйопускает зонд 1. При вращении барабана 3сигнальный флажок 5 воздействует на датчик числа оборотов барабана 6, Это воздей.ствие происходит в момент прохождения зондом базы отсчета уровня, т.е. верхнего срезаконтролируемой емкости, К .моменту достижения зондом базы отсчета уровня переходный процесс электропривода (раэгон) закон.чнлся, и зонд опускается с равномерной ско.рост ью,По импульсному сигналу датчика 6 блок11 управления подключает генератор 13 импульсов стабильной частоты к счетчику 16долей метровыми начинается отсчет уровня.Первый импульсный сигнал датчика 6, скоторого начинается отсчет уровня (долейметра) не фиксируется счетчиком 15 метровтак как выдержка реле 12 времени выбранаравной интервалу времени между моментомначала вращения барабана и любым моментом,находящимся между первым и вторым прохождениями сигнального флажка через датчикимпульсов. Тем самым предотвращается записьсчетчика метров лишней единицы,.и отсчетуровня начинается с долей метра,При вторичном прохождении сигнальногофлажка через датчик 6 (зонд от базы отсчетауровня опустился ровно на 1 м) импульсныйсигнал от датчика осуществляет сброс показаний счетчика 16 долей метра, новый его запуски записывает единицу в счетчике 15 метров,Поэтому, если частота генератора 13 импульсовоказалась по той или иной причине рассогласованной с фактической скоростью опусканиязонда, то ошибка в измерении уровня из-заэтого рассогласования не будет накапливатьсяпо всей измеряемой высоте и будет не больше, чем накопленная за время одного оборота барабана (за время прохождения одногометрааПри достижении зондом поверхности материапа в контролируемой емкости в схемууправления поступает сигнал (например, отреле в цепи зонда, если материал электропроводен, либо любого другого датчика, фик.сирующего достижение зондом поверхностиконтролируемой среды) Схема управления ияпо этому сигналу прекращает подачу счетныхимпульсов на оба счетчика н выдает команду(с выдержкой времени на окончание переходных процессов в электропрнводе) на реверс763690 5электропривола, Электропривод с барабаномначинают поднимать зонд; счетчики при этомне работают, ио сохраняют показания,При достижении исходного положения зондчерез планку 7 воздействует на конечный5выключатель Я, по сигналу которого схемууправления выключает электропривод.Устройство готово к новому циклу изме.рения,Конкретное выполнение схемы управления 10уровнемера приведено на фиг. 2. Приведен.ная схема управления выполнена с примене.нием контактной аппаратуры, Возможна реализация схемы. управления и на бесконтактныхлогических элементах. 15При нажатии кнопки 1 управления включается реле 2, которое своими контактами 3осуществляет сброс показаний счетчика долейметров 5 и контактами 4 - сброс показаний счетчика метров б, а также контактами 207 включает промежуточное реле 8 запуска,Реле 8 через собственные контакты 9 становится на самоблокировку (шунтируются контакты 7 реле 2). При включении реле 8 посредством контактов 10 осуществляется такжевключение реле 11 времени задержки счетаметров и посредством контактов 12 - включение катушки 13 реверсивного магнитного пускателя, Последний включает электроприводна опускание зондавниз, Кроме того, привключении реле 8 его контактами 14 и 15подготавливается цепь питания реле 16 закуска счета и цепь автоматического сбросапоказаний счетчика 5 долей метра.При вращении барабана уравнемера во времяпервого воздействия сигнального флажка надатчик числа оборотов барабана 17 срабатывает реле 18 с контактами 19 и 20(включающеесяна время прохождения сигнального флажкачерез датчик числа оборотов барабана - иавремя воздействия), которое, своими контактами 20 замыкает цепь "сброс" счетчика 5долей метров, а также замыкает контакты 21в цепи "счет" счетчика 6 метров.При включении реле 16 запуска счета оно 45через собственные контакты 22 становитсяна самоблокировку, а также замыкает своиконтакты 23 и 24 в цепях "счет" счетчика5 долей метра и счетчика 6 метров соответственно. При этом выход генератора 25 им:пульсов стабильной частоты подключается ксчетному входу счетчика 5 долей метра.Счетный импульс на вход счетчика 6 метровпри первом воздействии сигнального флажкана датчик числа оборотов барабана (при пер.вом срабатывании реле 18) не проходит, таккак к этому моменту времени контакты 26реле времени 11 в цепи "счет" еще не. замкнулись. 6По окончании воздействия сигнальногофлажка на датчик числа. оборотов барабана17 прекращается протекание тока по обмоткереле 18 запуска счета и последнее размыкаетсвои контакты 9 в цепи питания реле 16(реле 16 остается включенным за счет самоблокировки контактами 22), размыкает кон.такты 20 в цепи "сброс" счетчика 5 долейметра (счетчик 5 начинает отсчет долей метраза счет импульсов, поступающих с генератораимпульсов стабильной частоты 25) и размыкает контакты 21 в цепи "счет" счетчика 6метровПри втором (и последующих) воздействиисигнального флажка на датчик 17 числа оборотов барабана (к этому моменту времени контакты 26 реле 11 времени в цепи "счет"счетчика 6 метров замкнутся, а зонд опустится ровно на один метр) реле 18 снова вкпю.чится и своими контактами 20 произведетсброс показаний счетчика 5 долей метра, аконтактами 21 подается импульс на вход счет.чика метров 6 и счетчик метров "запоминает"единицу,По окончании второго (и последующих)воздействий сигнального флажка на датчик 17числа оборотов барабана по обмотке реле 18прекращается протекание тока, его контакты20 и 21 размыкаются и начинается отсчетдолей второго (и последующих) метра.Так продолжается до тех пор, пока зондне достигнет поверхности контролируемойсреды (жидкости) или дна технологическойемкости (резервуара),При достижении зондом поверхности контролируемой среды или дна технологическойемкости включается реле 27 и его размыкающиеся контакты 28 отключают реле 8, приэтом снимается самоблокировка реле 8 (кон.тактами 9), отключается реле времени (контактами 10), отключается катушка 13 ревер.сивного магнитного пускателя (контактами12) и электропривод останавливается, отключается реле 16 (контактами 14), размыкается цепь автоматического сброса счетчика долей метра (контактами 15). При отключенииреле 11 времени его контакты 26 размыкают цепь "счет" счетчика метров 6, Приотключении реле 16 снимается его самоблокировка (контактами 22), а также размыкаются его контакты 23 и 24 в цепях "счет"счетчика 5 долей метра и счетчика 6 метровсоответственно,Таким образомимеем промежуточное состояние схемы управления, когда зпектропривод уровнемера отключен, зонд находится 7на уровне поверхности контролируемой средыипи на дне технологической емкости, счетчик 5 долей метров и счетчик 6 метров со763690храняют свои показания, а их счетные входыи входы "сброс" отключены от схемы управ ления. ВПри включении реле 27 времени также раз.мыкаются контакты 29 и с базы транзистора 30 снимается запирающий,потенциал, Через промежуток времени (2 сек), определяемый цепочкой, состоящей иэ резистора 3 и конден. сатора 32, транзистор 30 открывается, и включается рле 33, Реле 33 своими контакта.ми 34 включает реле 35, которое через собственные контакты 36 становится на само.блокировку, а контактами 37 включают катушку 38 реверсивного магнитного пускате.ля, последний включает электропривод наподъеме зонда вверх,При разрыве цепи "зонд. контролируемаясреда реле 27 и 33 отключаются, а реле 35 щ остается включенным за счет самоблокировки (контакты 36). По возвращению зонда в верхнее исходное положение срабатывает конечный выключатель 39, отключается реле 35, отключается катушка 38 магнитного пускателя, электропривод останавливается, н схема управления принимает исходное состояние. 8Формула иэобретенияУстройство для измерения уровня, содержащее зонд на трассе, намотанном на бара.бан с сигнальным флажком, укрепленным нащеке барабана и воздействующим на бесконтактный датчик числа оборотов барабана, конечный выключатель и схему управления, о т.л ичающееся тем,что,сцельюповы.щения точности измерения, устройство снабжено счетчиком числа долей оборота барабана,реле времени и генератором импульсов стабильной частоты, при этом выход бесконтакт.ного датчика числа оборотов барабана соединенс входом "сброс" счетчика долей оборота барабана и через замыкающие контакты релевремени со счетным входом счетчика числаоборотов барабана, а выход генератора импульсов стабильной частоты соединен со счетнымвходом счетчика долей барабана,Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1, Патент ФРГ Р 1272013, кл, 42 е 34,опублик, 1968.2. "Разработка и испытание уравнемеровдля емкостей в производстве алюминия ианодной массы". Отчет 5 - 68 - 048, инвКБ 049681,ИФ ВАМИ, Иркутск, 1969 (прототип),763690 Составитель Техред Е,едактор Т. Кузнецов рыле шко Корректо Подлисноа СССР 0 ого комитей и открыти д, 4/5 аушская наб иал ППП "Патент", г, Ужгород; ул. Проектная,Заказ 6267/34 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва