Гидростатический уровнемер

ои 939948 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскикСоциалистическиеРеспублик(53)М, Кд. С 01 Р 23/18 3 Ьеуддрстюный кветет ФИР в даве изобретений и втарытай(72) Авторы изобретения 71) Заявит 4) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМ осуществ превышаю ойствд 20мереИзобретение относится к метрологии а именно к метрологицеским устройствам для измерения уровня и объемного расхода жидкости в цилиндрических емкостях и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.Известен гидростатический уровнемер жидкости, содержащий вертикально установленную в емкости 7-образную измерительную трубку, концы которой расположены соответственно в зонах верхнего и нижнего уровней. На трубке через равные интервалы установлены детекторы перепада давления, воспринимающие давление жидкости внутри трубки. Уровень жидкости внутри трубки определяется по двум выбранным детекторам с помощью измерительной схемы 1 3.Недостатком известного устр является невысокая точность из ния, так как оно производит измерения уровня и объемного расхода жидкости дискретно, что не позволяет ть измерение с точностью й величину шага дискрети зации.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гидростатический уровнемер жидкости, содержащий вертикально установленную в емкости Ч-образную измерительную трубку, проходящую через зоны верхнего и нижнего уровней. Измерительная трубка с наружной стороны дна емкости одновременно соединена с обратным клапаном, отсечным электроклапаном и первичным преобразователем, Гидравлические выходы этих узлов объединены и выведены на крышку дна емкости.Отсечной электроклапан через электро- реле соединен с первичным преобразователем, Выходной сигнал от первичного преобразователя поступает в схему измерения, включающую формирователь,. цифровой вольтметр и счетчик 2 .В таком устройстве погрешность состоит из двух слагаемых - погреш939948 ности канала измерения перепада давления и поршвности, обусловленнойинерционностью устройств, с помощьюкоторых осуществляется формирование ивыполнение команд на выравниваниеуровней в Ч-образной трубке в емкости.Недостатком устройства являетсяотсутствие возможности достаточноточного измерения расяода жидкости 16в процессе заполнения и опорожненияемкости и относительная сложностьопределения результата измерения,так как он образуется из сложенияпоказаний двух регистрирующих приборов,1Цель устройства - повышение точности определения уровня и объемногорасхода жидкости при опорожнении емкости и обеспечение такой же точнос- щти при ее заполнении.Поставленная цель достигается тем,что схема измерения выполнена в видеподключенной к выходу первичного преобразователя цепи из последовательно 2соединенных преобразователя аналогчастота, электронного ключа и сумматора и соединенного с электронным ключом параллельно аналого-частотномупреобразователю сравнивающего устройства, один вход которого соединенс первичным преобразователем непосредственно, а другой - через линию задержки.На фиг. 1 представлена схема пред 35лагаемого устройства; на фиг, 2 - диаграммы, характеризующие его работу.Устройство состоит из цилиндрического резервуара 1, Ч-образной измерительной трубки 2, изогнутая частькоторой выведена эа пределы резервуара, первичного преобразователя 3,установленного в изогнутой части Чобразной трубки, на входе и выходекоторого установлены двухходовые электромеханические краны 4 и 5, обладаю 4щие воэможностью переключения в зависимости от режима работы резервуара, входа и выхода первичного преобразователя на длинную или короткуючасть Ч-образной измерительной трубки, отсечного клапана 6, установленного на байпасной трубке и соединенного через промежуточное реле 7 спервичным преобразователем 3.Схема измерения состоит из сумматора 8, соединенного через электронный ключ 9 и преобразователь аналогчастота 10 с первичным преобразователем 3, а также сравнивающего устройства 11, соединенного . выходом сэлектронным ключом 9, а входами:одним - непосредственно и другим через линию задержки 12 с первичнымпреобразователем 3.Принцип работы устройства основанна сочетании измерения дискретным инепрерывным способами, что достигается за счет непрерывного измеренияуровня не по всей высоте резервуара,а следовательно внутри диапазона из-мерения первичного преобразователя иисключения погрешностей фиксации уровня при дискретном способе измерения,обусловленных ине рц ион ност ью уст рой ст в.осуществляющих формирование и выполнение команд на выравнивание уровней вЧ-образной трубке и емкости,Устройство работает следующим образом.Предварительно устанавливаетсяпереключателем один из двух режимовработы резервуара, например "Наполнение". В этом случае короткая частьЧ-образной измерительной трубки 2через двухходовой электромеханическийкран 4 соединяется с входом первичного преобразователя 3, а длиннаячасть через двухходовой электромеханический кран 5 с выходом первичногопреобразователя. По мере поступленияжидкости в резервуар увеличиваетсявеличина перепада давления на первичном преобразователе. Как только этавеличина достигает перепада, соответствующего предельному значениюдля данного первичного преобразователя, срабатывает промежуточное реле7 и выдается сигнал на открытие отсечного электроклапана б. При открытии отсечного электроклапана столбжидкости. в длинной части измерительной трубки 2 поднимается до уровняв резервуаре, При дальнейшем его наполнении происходит последовательноемногократное срабатывание первичногопреобразователя 3, реле 7 и отсечного электроклапана 6, обеспечивая темсамым непрерывность процесса измерения и регистрации.Регистрация измеряемого расходажидкости производится с помощью измерительного канала, включающего первичный;преобразователь 3, имеющийна выходе аналоговый сигнал, Этотсигнал, пропорциональный измеряемомурасходу, через преобразователь аналог - частота 10 и электронный ключ5 93999 подается на регистрирующий сумматор 8. Электронный ключ 9, установленный на входе сумматора 8, обеспечивает фиксацию уровня в емкости после прекращения расхода жидкости. Управление ключом осуществляется отсравнивающего устройства 11, на входыкоторого подается сигнал от первичного преобразователя непосредственнои сигнал от первичного преобразователя, прошедший через линию 12 задержки.Работа первичного преобразователя3 и электронных устройств 8-12 поясняется с помощью диаграммы, изображен 5ной на Фиг, 2 а-д,На эпюре 2 а йоказано изменениевыходного сигнала (напряжения) первичного преобразователя 3 при произвольном непрерывном изменении расхода 20жидкости. В этом случае в преобразователе 10 Формируется частотно-модулированный сигнал, изменение которогово времени показано на эпюре 26. Этотсигнал поступает через электронныйключ 9 на вход сумматора 8, При непрерывном изменении расхода на сравнивающее устройство 11 поступает переменный по времени сигнал от первичного преобразователя 3 и через линию 12 З 0задержки этот же, но сдвинутый повремени (не нулевой), той же полярности сигнал. В этом случае на выходесравнивающего устройства 11, ввидуналичия двух равнополярных (не нулевых) сигналов на входе сравнивающегоустройства 11, возникает потенциал,,разрешающий прохождение частоты с выхода преобразователя 10 через электронный ключ 9 на сумматор 8. Величина настройки линии задержки определяется диапазоном изменения скоростирасхода жидкости,и должна быть не менее, чем на порядок меньше минимального периода срабатывания отсечногоклапана.В том случае, когда расход жидкости в емкости прекращается и жидкостьустанавливается на каком-то фиксированном уровне, показание напряжения50первичного преобразователя 3 такжеустанавливается на определенном соот. 1ветствующем значении (например, Цна фиг, 2 в). При этом с выхода преобразователя 10 на электронный ключ 9поступает постоянная частота, как55указано на участках Сп и Сп+фиг. 2 г,В этом случае сумматор 8 не будет фиксировать эту частоту, так как на сравнивающее устройство 11 будет поступать:от первичного преобразователя 3 сигнал в виде потенциала постоянногозначения, а с выхода линии 12 задержки потенциал, равный .нулю, и поэтому наэлектронный ключ 9 поступает сигнал,запрещающий прохождение частоты отпреобразователя 10 в сумматор 8. Заполнение сумматора 8 частотой для общего случая поясняется эпюрами нафиг. 2 в,г,д,В схеме измерения происходит накапливание значений максимальных выход"ных значений информативного параметра первичного преобразователя перепада давления, Результат измерения вданный фиксированный момент времениопределяется выражениемлгде Ь. - высота уровня в емкости,1соответствующая двум последовательным срабатываниямотсечного клапана;и - количество срабатывания от-.сечного клапана до фиксированного момента времени,Наличие запаздывания отсечногоклапана 6 и электрореле 7 в устройстве не оказывает влияния на конечныйрезультат, так как это учитываетсяпри измерении каждой величины Ь,.В сумматор заносятся текущие значения выходного информативного параметра первичного преобразователя.Иаксимальное значение информативноговыходного сигнала, соответствующеепредыдущему шагу дискретизации, сохраняется в сумматоре, а все последующиезначения информативного выходного параметра к нему прибавляются, Такимобразом, в текущий момент времени всумматоре находится значение, соответствующее расходу жидкости за интервал времени с момента начала наполнения.Средний расход жидкости за любойинтересующий интервал времени можновычислить по занесенным в сумматорзначениям в соответствующие моментывремени,После заполнения емкости жидкостьюпереключателем устанавливается режимработы "Опорожнение". При этом двухходовые электромеханические краныи5 переключают короткую часть 1-образной измерительной трубки с выходомпервичного преобразователя, а длинную с входом.Предлагаемое устройство обеспечивает определение уровня и расхода жидкости .при заполнении и опорожнении резервуара. с высокой точностью и надежностью.Суммарная погрешность составляет 3-43.Формула изобретенивГидростатический уровнемер, содержащий Ч-образную измерительную трубку, койцы которой расположены в резервуаре, соответственно в зонах верхнего и нижнего уровней, а изогнутая часть выведена наружу и на ней установлен первичный преобразователь, параллельно которому на байпасной трубке расположены отсечной электро- клапан, электрически соединенный через промежуточное реле с выходом первичного преобразователя, и схемаизмерения, о т л и ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью повышения точностиопределения уровня,и расхода жидкости, схема измерения выполнена в видеподключенной к выходу первичного преобразователя цепи из последовательно1соединенных преобразователя аналог -частота, электронного ключа и суммато В ра и соединенного с электронным ключом параллельно аналого-частотномупреобразователю сравнивающего устройства, один вход которого соединен спервичным преобразОвателем непосредственно, а другой - через линию задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизещ 1. Патент Японии й 46-8150,кл, 108 Е 4, 19712, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2822077/18-10,кп. ( 01 Р 23/18, 1979 Гпрототип).з 651 венного коми ретений и от 35, Раушская наб., д. Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Тираж 673ИИПИ Государспо делам изо35, Москва, Ж арнек Корректор В Синицка Подписнота СССРытий