Пьезометрический плотномер жидкости

 

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные на различную глубину в контролируемую жидкость, сумматор, входы которого подключены к пьезометрическим трубKeiM , а выход - к первому входу элемента сравнения, два нормально закрытых пневмоклапана, управляющие входы которых соединены с инверсными ВЁКОдами элекюнта сравнения, генератор пневматических импульсов, подключеитлй через пневмоклапаны к реверсивным входам пневматического шагового двигателя, и двоичный счетчик пневмоимпульсов, о тличаюиийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений , в схему введен преобразователь угла поворота в давление, причем вход преобразователя соединён с выходным валом пневматичес (Л козго шагового двигателя, а выход с вторым входом элемента сравнения. -ч ОС ю оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) П1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3562818/18-25 (22) 17.03.83 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) В.П. ПетренКо, В.Н. Кузьмин и Л.С. Петренко (71) Ивано-Франковский институт не@ты и газа (53) 548.137 (088.8) (56) 1. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. N., "Наука", 1973, с. 154.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке в 3362179/18-25, кл. 0 01 и 9/28, 09.12.81 (прототип). (54) (57) ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные на различную глубину в контролируемую жидкость, сумматор, входы которого подключены к пьезометрическим трубкам, а выход — к первому входу элемента сравнения, два нормально закрытых пиевмоклапана, управляющие входы которых соединены с инверсными выходами элемента сравнения, генератор пневматических импульсов, подключенный через пневмоклапаны к реверсивным входам пневматического шагового двигателя, и двоичный счетчик пневмоимпульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в схему введен преобразователь угла доворота в давление, причем вход преобразователя соединен с выходным валом пневматичес- ® кого аагового двигателя, а выход— с вторым входом элемента сравнения.

1078281 где

60

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения плотности жидкости, и может быть использовано в различных отраслях химической, нефтеперерабатыва1яцей, 5 пищевой промышленности.

Известен пьеэометрический плотномер с двумя неподвижными пьеэометрическими трубками, опущенными в контролируемую жидкость на раз- 30 личную глубину, и устройствами измерения перепада давления в этих трубках, который является функцией контролируемой плотности 13.

Недостатком данного плотномера является низкая помехоустойчивость выходного сигнала, обусловленная его аналоговым характером, а также невозможность использования таких технических решений при реализации современных цифровых и импульсных систем пневмоавтоматики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезометрический плотномер жидкости с кодовым выходным сигналом, . характеризукщимся высокой помехоустойчивостью при передаче на расстояние и колебаниях давления питания, содержащий две пьезометрические трубки, опущенные на различную глубину в контролируемую жидкость, причем одна иэ трубок выполнена подвижной, пневматический шаговый двигатель, подключенный к одной из трубок, задатчик, реверсивный двоичный счетчик пневмоимпульсов, сумматор, элемент сравнения и два .нормально закрытых пневмоклапана (2 ).

Однако диапазон измерений известного плотномера существенно ограничен40 воэможностями перемещения подвижной пьезометрической трубки относительно максимального уровня контролируемой жидкости, особенно при небольших его

1 значениях, так как для измерения 45 нового установившегося значения плотности может возникнуть необходимость в таком перемещении пьезометрической трубки, при котором она покинет контролируемую жидкость, что приведет к нарушению работоспособности устройства.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения устрой, ства.

Указанная цель достигается тем, что в пьезометрическом плотномере жидкости, содержащем две пьеэометрические трубки, погруженные на различную глубину в контролируемую жидкость, сумматор, входы которого подключены к пьеэометрическим трубкам, а выход — к первому входу элемента сравнения, который своими выходами подключен к управляющим входам двух нормально закрытых пневмоклапанов, генератор пневмоимпульсов, соединенный через пневмоклапаны с реверсивными входами пневматического шагового двигателя, и двоичный счетчик пневмоимпульсов, в схему введен преобразователь угла поворота в давление, причем вход преобразователя соединен с выходным валом пневматического шагового двигателя, а выход — с вторым входом элемента сравнения.

На чертеже приведена схема пьезометрического плотномера жидкости.

Плотномер состоит иэ двух пьеэометрических трубок 1 и 2, сумматора

3, элемента 4 сравнения с выходными каналами 5 и б, нормально закрытых пневмоклапанов 7 и 8, генератора 9 пневматических импульсов, реверсивного пневматического шагового двигателя 10,двоичного счетчика 11 пневмоимпульсов и преобразователя 12 угла поворота в давление.

Плотномер работает следующим образом.

В начальном состоянии при отсутствии контролируемой жидкости перепад давлений на входах сумматора 3 практически равен нулю. Устройство находится в начальном состоянии равновесия, характеризующемся тем, что на выходах сумматора преобразователя угла поворота в давле-. ние и выходах элемента сравнения установлены нулевые сигналы, пневмоклапаны 7 и 8 закрыты, импульсы

;с выхода генератора 9 пневматических импульсов на реверсивные входы пневматического шагового двигателя

10 и двоичного счетчика импульсов не поступают, выходной вал шагового двигателя вместе с преобразователем 12 зафиксированы в нулевом по. ложении, на выходах двоичного счетчика пневмоимпульсов установлены нули.

При заполнении емкости контролируемой жидкостью на входах сумматора 3 появляются давления Р„ и Р> которые соответственно равны -9 Н ь Р -р Н (1) p — плотность контролируемой жидкости; ускорение земного притяжениями

Н и Н вЂ” соответственно глуби1 на погружения первой и второй пьезометрических трубок.

Перепад давлений на выходе сумматора 3 и соответственно на входе элемента 4 сравнения определяется выражением

1078281 (2) hP= PqH -gg Н ЯфаН (7) N = СР, где С вЂ” коэффициент пропорциональности, равный р а Н/К(.

При этом двоичный счетчик 11 преобразует все N поступивших на его вход импульсов в кодовую комбинацию, соответствующию плотности контролируемой жидкости.

Если значение плотности контролируемой жидкости изменится в сторону увеличения или уменьшения, то снова произойдет рассогласование сигналов на входах элемента сравнения 4 (hP Ф Рп ), в результате чего появится единичный сигнал на одном из выходов элемента сравнения (при

hP P„> единичный сигнал появится на выходе 5, а при дР (P ÄP — на выходе 6 элемента ср внения).Это при5 ведет к открытию одного из пневматических клапанов 7 или 8 и импульсы с генератора 9 пневматических импульеов, поступая на тот или иной вход пневматического шагового двигателя

10 и двоичного счетчика 11, будут приводить систему в новое состояние равновесия. При этом каждому новому состоянию равновесия в соответствии с (5) и (7) будет соответствовать строго определенное число пнев.матических импульсов в кодовом двоичном счетчике 11 и соответствующая этому числу кодо ая комбинация на его выходе.

Выполнение пьезометрического .плотномера жидко ти по предложенной схеме позволит существенно расширить диапазон змерения устройства, так как фу.,кционирование прибора не ограничено возможными пределами перемещения подвижной трубки относительно зеркала контролируемой жидкости, что позволит даже при небольших количествах контролируемой .жидкости измерять плотность в большом диапазоне. При этом выходной сигнал устройства остается помехоустойчивым.

15

20 где Є— выходное давление преоб- 30 разователя;

ЬРя — приращение давления на выходе преобразователя, соответствующее единичному шагу двигателя, N — количество пневмоимпульсов, поступивших на прямые входы шагового двигателя и двоичного счетчика;

К вЂ” коэффициент преобразования преобразователя угла пово- "0 рота в давление.

Импульсы с генератора 9 пневматических импульсов будут поступать на шаговый двигатель и двоичный счетчик до тех пор, пока на входах элемента 45

4 сравнения не выполнится следующее условие: (4) hP = P

При этом на выходах 5 и б элемента 4 сравнения установятся нулевые сигналы, пневмоклайан 7 закроется, поступление пневматических импульсов на входы шагового двигателя 10 и двоичного счетчика 11 прекратится, двигатель зафиксирует выходной вал и преобразователь 12 в новом установившемся состоянии, которое в соответствии с (4) определяется следующим выражением: р дН -ИК, (5) 65

Однако если на втором входе элемента 4 сравнения присутствует нулевой сигнал, то сигнал рассогласования появляется в виде единичного сигнала на выходе 5 элемента сравнения. При этом нормально закрытый пневмоклапан 7 откроется и пневматические импульсы с выхода генератора 9 пневматических импульсов начнут поступать на прямой вход пневматического шагового двигателя и двоичного счетчика пневмоимпульсов.

После каждого поступившего импульса пневматический шаговый двигатель 10 поворачивает выходной вал на .угол, величина которого определяется ценой шага двигателя а двоичный счетчик преобразует поступивший импульс в соответствующую кодовую комбинацию на выходе устройства. Угол поворота вала шагового двигателя 10 преобразователем

12 угла поворота в давление преобразуется в соответствующее давление

P„= Nnp„=8K, (3) из которого вытекает, что

ФДН (6-) уyÎ так как величины g, д H, K, (пос тоянны, то

Предлагаемое устройство отличается более широкими функциональными возможностями, так как в отличие от известных устройств выходной сигнал пропорциональный плотности контролируемой жидкости, может быть получен одновременно в трех видах.

Первый вид - кодовый сигнал с основного выхода устройства, кодирующего двоичного счетчика 11> второймеханический сигнал в виде перемещения выходного вала пневматического шагового двигателя 10р третий - в

1078281

Составитель Л. МакаЛьский

Редактор Л. Гратилло Техред В.Далекорей Корректор С Тигор

« е»

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мооква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 935/35

«««

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 еиде непрерывного сигнала давления на выходе сумматора 3 или преобра зователя 12..Данное обстоятельство позволит использойать предложенное устройство как в дискретных так и ,в непрерывных системах автоматичес; кого контроля и регулирования.