Устройство для измерения массы жидкости в цилиндрическом резервуаре

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ЖИДКОСТИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ РЕЗЕРВУАРЕ , содержащее датчик силы, подключенный к блоку цифрового преобразования сигнала, и погружаемый элемент, отличающееся тем, что,с целью повышения точности путем уменьшения диапазона измерения датчика силы, в него введены равноплечий рычаг, взаимодействующий с датчиком силы, и дополнительный погружаемый элемент, причем оба погружаемых элемента выполнены в виде тел с периодически изменяющимся по высоте профилем и закреплены на противо положных концах равноплечего рычага таким образом, что профиль одного сдвинут по высоте относительно профиля другого На половину периода измен нения их профиля. «g

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А

3(51) G 01 G 1 7/О 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3447084/18-10 (22) 01,06,82 (46) 30,09.83, Бюл, Р 36 (72) А,М.Пергамент, Н.Н.Тимошенко и М.Н.Левин (53) 681,269(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 478194, кл. G 01 Г 23/00, 1973, 2, Авторское свидетельство СССР

Ю 634110, кл. (; 01 F 23/06, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАССЫ ЖИДКОСТИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ РЕЗЕРВУАРЕ. содержащее датчик силы, подключенный к блоку циФрового преобразования сигнала, и погружаемый элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения диапазона измерений датчика силы, в него введены равноплечий рычаг, взаимодействующий с датчиком силы, и дополнительный погружаемый элемент, причем оба погру» жаемых элемента выполнены в виде тел с периодически изменяющимся по высоте профилем и закреплены на противо положных концах равноплечего рычага таким образом, что профиль одного сдвинут по высоте относительно профиля другого на половину периода изме-. нения их профиля.

1045002

-Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для измерения массы жидкости в резервуаре, например .нефти и т.п.

Известно устройство для измерения массы жидкости в резервуаре, содержащее датчик силы, погружаемый элемент, блок цифрового преобразования сигнала датчика, и блок регистрации, причем погружаемый элемент имеет профиль, задаваемый нелинейной характеристикой датчика силы.

Измерение массы жидкости в этом случае проводится с промежуточным преобразованием ее в выталкивающую 15 силу t 1) е

Недостаток указанного устройства низкая точность, обусловленная как вносимой нелинейностью предварительного преобразования массы в выталки- gg вающую силу погрешностью от изменения плотности жидкости, так и малым динамическим диапазоном, который ограничен диапазоном датчика силы. Наиболее близким по технической ъ5 сущности к предлагаемому является устройство для измерения массы жидкости в цилиндрическом резервуаре, содержащее датчик силы, подключенный к блоку цифрового преобразования сиг- О нала, и погружаемый элемент 121 . Недостаток известного устройства заключается в неудовлетворительной точности измерения, которая обусловлена большим диапазоном измерения датчика силы.

Цель изобретения — повышение. точ ности путем уменьшения диапазона измерения датчика силы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения 40 массы жидкости в цилнндрическом резервуаре, содержащее датчик силы„ подключенный к блоку цифрового преобразования сигнала, и погружаемый элемент, введены равноплечий рычаг, 45 взаимодействующий с датчиком силы, и дополнительный погружаемый элемент, причем оба погружаемых элемента выполнены в виде тел с периодически.изменяющимся по высоте профилем и за- 5g креплены на противоположных концах равноплечего рычага таким образом, что проФиль одного сдвинут по высоте относительно профиля другого на по.ловину периода изменения их профиля.

На Фиг.1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — граФики функции предварительного преобразования массы жидкости в момент выталкивания силы и ее составляющих на ин- Я) тервалах разбиения резервуара по высоте, на фиг,3 а, б — графики функции преобразования погружаемого элемента с датчиком силы и блока цифро.— вого преобразования.

Устройство содержит цилиндрический резервуар 1, датчик 2 силы, погружаемый элемент 3, блок 4 циФрового преобразования сигнала, выполненный, например, в виде специализированного вычислительного устройства, равноплечий рычаг 5 и дополнительный погружаемый элемент 6.

Погружаемь1е элементы 3 и 6 выполнены в виде тел с периодически изменяющимся по высоте профилем и закреплены на противоположных концах рычага. 5 таким образом, что профиль одного сдвинут по высоте относительно профиля другого на половину интервала, соответствующего целому периоду изменения профиля погружаемого элемента.

Такое устройство представляет собой многодиапазонный иммерсионизмеритель массы жидкости в цилиндрическом резервуаре с предварительным кусочно-линейным преобразованием массы жидкости в момент выталкивающей силы и линейным преобразованием момента силы в выходной сигнал.

Момент выталкивающей силы, действующей на находящуюся в жидкости часть погружаемого элемента (фиг. 2), определяют выражениями: (1=",) „+„(2) 2К,», (Х ; 2.(() (о ) у K 2x 2 + Ф) = А +(>);1=0,4,2,„.)п„,)л, где Е)) — интервал разбиения резервуара; — .номер интервала разбиения резервуара>

K(2) — момент выталкивающей силы, действующей на погруженную в жидкость часть погружаемого элемента> ! (кк-) — масса жидкости на интервале разбиения ререзвуара; коэффициент функции предварительного преобразования, A=

= const.

Для расчета погружаемого элемента .кспользуют соотношения:

Z (z)=PJHxdxdqdz=() ()) (=р к„(к1 .)((>) S„(z> о .J

Z Х

-(Js,(z) x,„(z)dz; X(lzl=z() x(t)dZ, о где k(- статический момент попе-: речных сечений погружаемого элемента относительно координатной плоскости;

1045002

5р(2)- площадь поперечного сечения резервуара на -ом уровне, 5 (Z) — площадь поперечного сечения погружаемого элемента на -ом уровне, 5

X (Z)- проекция уравнения центра тяжестей поперечных сечений погружаемого элемента на координатную плоскость ° 10

На нечетных участках5„(,, Х „р;и1т

"Й) - А р(, ) (4, на четных б„(.„ (ф х„(,;, (х)--А 5 (j

Для.цилиндрического резервуара

) р (1 Д 1 с Q pl 5 (П р и и с и о л ь з о в а нйи цилйндрических секций погружаемого элемента тт<„„1() А получают следующее уравнейие координаты х центров тяжестей поперечных сечений погружаемого элемента:

Х и(. Х) =Аз=сопМ

x+„ +г) (1- Аз

25

Коэффициент А функции преобразования измерителя выбирают из соотношения .А— р н(тах тах) 30 и

Z=2 Il gt;. гвох + ") Чпн 55 где К вЂ” рабочий диапазон момента силы датчика 2;

1этах — математическое ожидание максимальной плотности жидкости, эали= ваемой в резервуар, — дисперсия максимальРтах нОЙ плОтнОсти жидкОс ти, заливаемой в резервуар.

Иэ функций преобразования погружаемого элемента с датчиком 2 силы и блока цифрового преобразования, представленных на фиг,З, перваяY=.Ê(Z)/Д повторяет функцию предварительного преобразования массы жидкости в мо" мент выталкивающей силы, вторая представляет собой. восстановленную линейную функцию выходного сигнала массы 50 жидкости в резервуаре, получаемую обработкой результатов измерения сигнала с датчика 2 силы по формулам: где „,1 3 >< )экст п i

Ч(т() тах "экстр,(e«) Ч экстр.(< j текущее показание дат» чика 2 силы на (п +1) -ом интервале разбиения резервуара; показания датчика 2 силы при переходе уровня жидкости на следующий интервал разбиения ре.зервуара (показания в момент смены знака производной ) .

Устройство работает следующим образом, При заполнении резервуара жидкость создает на входе датчика 2 момент выталки ающей силы, которая при перемещении уровня жидкости по одной секции погружаемого элемента 3 возрастает от минимального до максимального значения, а при перемещении уровня жидкости по следующей за ней секции погружаемого элемента б, связанной с противоположным плечом рычага 5, убывает до минимального значения. Блок 4 цифрового преобразования суммирует по модулю накопленные на каждой секции притэащения моментов силы и одновременно осуществляет масштабное преобразование, необходимое для получения сигнала в единицах физического параметра. По одному иэ вариантов блок цифрового преобразования 4, выполненный в виде специализированного вычислительного устройства, обрабатывает результат измерения по формуле и 3(i )wg l ) 9(п )

Предлагаемое устройство для измерения массы жидкости в цилиндрическом резервуаре имеет диапазон, соответствующий диапазонам датчика момента силы, что позволяет существенно повысить точность измерения массы жидкости в цилиндрическом резервуаре. Так, для резервуаров.на

1500 т нефтепродукта может быть создан измеритель со 100-200-кратным использованием диапазона датчика и с погрешностью измерения массы нефтепродукта 0,05% взамен используемых измерителей с погрешностью 0,53 °

1045002

1045007

1045002 Составитель В.Ширшов

Редактор A.ËåæÍÈÍà Техред Т. Маточка Корректор A.Çèìoêoñîâ

Заказ 7535/39 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д,4/5

Филиал ППП "Патент",. г,Ужгород, ул,Проектная, 4