Пьезометрический плотномер жидкости
Пьезометрический плотномер жидкости может быть использован в. нефтеперерабатывающей, нефтехимической , химической, пищевой и других отраслях промьтшенности. Выполнение устройства позволяет расширить его функциональные возможности как за счет возможности работы в режиме измерителя плотности или измерителя уровня раздела двух жидкостей, так и за счет возможностей перенастройки прибора без конструктивных изменений за счет изменений постоянных коэффициентов с помощью задатчиков. В схему плотномера дополнительно введены блок умножения, блок вычитания , три задатчика и переключатель режимов работы, при этом выход двоичного счетчика плотномера соединен с выходом блока умножения, на второй вход которого через первый замкнутый канал переключателя режимов работы подключен первый задатчик, через первый разомкнутый канал - третий задатчик, выход блока умножения через второй замкнутый канал подключен к выходному каналу устройства, а через второй разомкнутый канал - к вычитающему входу блока вычитания , на вычитаемый вход которого через третий разомкнутьй канал подключен второй задатчик, а выход блока вычитания через четвертый разомкнутый канал подключен к выходному каналу устройства. Кроме того, вторая пьезометрическая трубка снабжена вертикальной направляющей и фиксатором. Плотномер содержит две пьезометрические трубки, погруженные в контролируемую жидкость и соединенные с входами сумматора, выходной сигнал которого подают на первый вход элемента сравнения. Выходы элемента сравнения соединены с управляющими входами пневмоклапанов, к входам которых подключен выход генератора , а выходы которых соединены с входами двоичного счетчика и пневматического шагового двигателя, который через преобразователь угла поворота подключен к второму входу элемента сравнения, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. § (Л IN9 СЛ i к
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
COLIHAËИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
SU 12509
А2 би 4 G 01 N 9/28
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1д
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1078? 81 (21) 3864361/24-25 (22) 11.03,85 (46) 15.08.86. Бюл. N 30 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.П.Петренко, В.Н.Кузьмин, Л.С.Петренко и Л.И.Жуган (53) 532.14(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 10?8281, кл. С 01 М 9/28, 1983. (54) ПЬЕЯОМЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР
ЖИДКОСТИ (57) Пьезометрический плотномер жидкости может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Выполнение устройства позволяет расширить его функциональные возможности как за счет возможности работы в режиме измерителя плотности или измерителя уровня раздела двух жидкостей, так и за счет возможностей перенастройки прибора без конструктивных изменений за счет изменений постоянных коэффициентов с помощью задатчиков.
В схему плотномера дополнительно введены блок умножения, блок вьтчитания, три задатчика и переключатель режимов работы, при этом выход двоичного счетчика плотномера соединен с выходом блока умножения, на второй вход которого через первый замкнутый канал переключателя режимов работы подключен первый задатчик, через первый разомкнутый канал — третий задатчик, выход блока умножения через второй замкнутый канал подключен к выходному каналу устройства, а через второй разомкнутый канал— к вычитающему входу блока вычитания, на вычитаемый вход которого через третий разомкнутый канал подключен второй задатчик, а выход блока вычитания через четвертый разомкнутый канал подключен к выходному каналу устройства. Кроме того, вторая пьезометрическая трубка снабжена вертикальной направляющей и фиксатором. Плотномер содержит две пьезометрические трубки, погруженнь1е в контролируемую жидкость и соединенные с входами сумматора, выходной сигнал которого подают на первый вход элемента сравнения. Выходы элемента сравнения соединены с управляющими входами пневмоклапанов, к входам которых подключен выход генератора, а выходы которых соединены с входами двоичного счетчика и пнев" матического шагового двигателя, который через преобразователь угла поворота подключен к второму входу элемента сравнения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
1250910
И",oáðeòerrèe ---";rocèòñrr к контрольно-измерительной . ехнике, является усовершенствав:-:: г м пьезаметг>ичecêñга платда..еря жидкссти 6>o,- вт.ся,, 107828!, и, может быть HcTtoãtr зовяно для измерения ппатнасги или уровня раздела.,фяз дв гх разпаропньгх жидкостей в нефтеперерабатывающей, химической,, пищевой и других -.Tряслях промышленности.
Цель изобрет ния — .;Ясши.е:;.е функциональных вазма>к=,;:ac e": ": 6 ec-ного пьезаметрического ппатиамеря путем учет,1 3BBtcr":,О ти выходного сигилля От иэг1енения $ poBHJr pBзделя сОяэ двух а аз HopG+rJr "х iiJ» 9 Koc ò . " 1
Пя чертеже представлена схема пьезаметрического глотнамерз жидкости способного измерять уровень рязделя фяз двух разнородных жидкостей.
Плотномер содержит,:.", е пьеэаметрические трубки 1 и 2, погруженные в контролируемую жидкость ня различную глубину и соединенные с входами сумматора 3, выходной сигнал которого подан ня первый вход элемента
4 срявчения с выхаднъгми каналами 5 и
6, кат ->рь, е з свою очередь соединены с уг.рявляюшим вкадами нормально за— крытых пч=-. Огпяп:.Иов 7 и 8. Пневма- клапаны соединяют выход генератора пневмоимпульсов 9 с реверсизными входами пневматического шагового двигателя )0 и двоичного счетчика 11 пневмоимпульсов, Преобразователь 12 угла поворота шаговог",двигателя в давление соединен с вторым входом элемента 4 сравнения,:< выходу дваичногo счетчика 1) пневмоимпульсав подключен первый в::гад блока 13 ум-ножения, Кроме зтага блока в схеме
$pЯвнемерЯ введены блОК вычиTЯния
14 ЗЯДЯГЧИКИ 15-)7 И ДВУХГ,r3t.;,r.;Oный четь>рехпо пк "1ь)й перг ключятегть
l 8 режимов работы, Второй вход 6Jrot.3
13 умножения через;-г-ервый замкнутый контакт ) rr-- >включателя ) 8 режимов соединен с выходам первого зядятчика )5, а через первый разомкнутый контакт — с задатчиком 17, Выход бло ка 13 умножения через второй замкнутый контакт II переключателя 18 под-ключен к выходному каналу устройствя., а через второй разомкнутый контакт к вычитяющему входу блока 14 вычитания на вычитяемый рхад ;-Отара, а че. рез третий -.яза.-;; . . t.- аи.-.як"
ЧЕРЕКЛК>-„-Я t. г; ... ", ПОДКЛЮЧЕН В ГД>ПсУ, 1. >
ЗО
35 ,)ч
5О зЯДЯтчик ) i, ВыхОДной сигнал бг Ока -3 вычитания че) ез четвертый ряэомк нутый контакт Х7 переключателя 18 подключен к вьгходному каналу устройства. Кроме того, вторая пьезометри.ческая трубка 2 снабжена дополнигельно направляющей 19 с фиксатором 20.
Указанная схема может функционировать в режиме пьезометрического
lJIoTHoMepB KHpKccTH или пьеэометрического измерителя уровня раздела двух разнородных жидкостей в контролируемой емкости.
При работе в режиме измерителя плотности однородной контролируемой жидкости переключатель 18 режимов работы устанавливается в положение изображенное на чертеже, которому соответствует замыкание полюсов
I-IV с верхними контактами переклю" чателя. При этом на второй вход блока 13 умножения подключается эадатчик 15, а его выход соединяется напрямую с выходным канялом устройства. Задатчики 16 и 17, блок 14 вычитания в данном положении переклю чателя 18 отключены. Исходное состояние измерителя плотности харак— териэуется тем, что на выходах сумматора 3, преобразователя 12 и элемента сравнения 4 установлены нулевые сигналы. Клапаны 7 и 8 закрыты, импульсы с выхода генератора 9 на входы шагового двигателя 10 и счетчика 11 не поступают. Выходной вап двигателя и преобразователь зафиксированы в нулевом положении, на выходах двоичного счетчика пневмоимпульсов 11 установлены нули.
При заполнении емкости контролируемой жидкости на входах сумматора
3 появляются сигналы давления P u
Р,, которые соответственно равны
p„ =pgH, и p =ppH, где р- плотность контролируемой жидкости, g — ускорение земного притяжения, Н„ и Н„ соответственно глубина погружения первой и второй пьезометрических трубок, Перепад давления на выходе сумматора 3 определяется как аР=РРН, -Р8Н,,=РДЛН. () ) Зто приводит к рассогласованию сигналов на входах элемента 4 сравнепия, так как ня втором его вхо-де присутствует нулевой сигнал от преобразователя 12. Рассогласование входных сигналов элемента 4
1250910 (2) ЛР Р с И где Р„ „, — давление на выходе преобразователя, с — коэффициент преобразования преобразователя;
N — - количество пневматических
25 импульсов, поступивших па прямой вход шагового двигателя, и двоичного счетчика. .Из (2) вытекает, что
30 с Я
Р =N --- ---- =K . N
g(H -Н ) 1 (3) Ввиду того, что все величины в правой части уравнения (3) являются постоянными (кроме N), то имея на выходе двоичного счетчика число N (преобразованное в соответствующую 4 двоичную комбинацию) и умножая это число в блоке 13 на постоянный коэфо фициент К„, равный с g /g6H и заданный задатчиком 15 в двоичной форме, получают на выходе блока 13 ум- 45 ножения, а через второй элемент замкнутого контакта переключателя 18 и на выходе устройства значение плотности контролируемой жидкости
50 р =K„N (4) в двоичном коде.
Изменение значения плотности контролируемой жидкости в сторону уменьшения приводит к повторному рассогла-55 сованию сигналов на входах элемента
4 сравнения и появлению единичного сигнала на выходе 6. При этом открысравнения приводит к появлению на выходе 5 единичного сигнала, который открывает пневмоклапан 7. При этом пневматические импульсы с генератора 9 начинают поступать на пря" мой вход пневматического шагового двигателя 10 и двоичного счетчика 11 пневмоимпульсов. После каждого поступившего импульса шаговый двига- 10 тель 10 поворачивает выходной вал о на угол 6, (цена шага двигателя), а двоичный счетчик преобразует поступивший импульс в соответствующую кодовую комбинацию на выходе, Импуль- 15 сы с генератора 9 поступают на двигатель 10 и счетчик 11 до тех пор, пока сигналы на входах элемента срав нения не уравниваются и не выполняется условие
20 вается пневмоклапан 8 и импульсы с генератора 9 поступают на реверсивные входы двигателя 10 и счетчика 11 что приводит к восстановлению равновесия сигналов при новом уменьшенном количестве пневмоимпульсов в счетчике I! и соответствующей кодовой комбинации на его выходе и выходе устройства после умножения этой ком- бинации на постоянный коэффициент в блоке 13.
Для осуществления контроля за изменением уровня раздела двух жидкостей в области между срезами двух пьезометрических трубок переключатель
18 режимов работы устанавливается в противоположную изображенной на чертеже позицию, При этом, к второму входу блока 13 умножения подключается задатчик 17, выход блока умножения через переключатель подключается к вычитающему входу блока 14 вычитания на вычитаемый вход которого подключается эадатчик 16, а выход блока 14 подключается к выходному каналу устройства.
После переключения в режим измерителя уровня раздела двух жидкостей устройство работает следующим образом..
Если уровень раздела жидкостей Н находится между срезами пьезометрических трубок 1 и 2, то давление на входах сумматора 3 определяется следующими выражениями:
Р, =PgHÄ â€” PgH +P gH„; (5)
P =I gH (6)
rpe p — плотность жидкости в нижнем
2 слое;
Н вЂ” глубина погружения пьезомет1 рической трубки 1; — плотность жидкости в верхнем слое;
Н вЂ” глубина погружения пьезометрической трубки 2;
Н вЂ” контролируемый уровень раздела двух жидкостей, Давление на выходе сумматора 3 при таком режиме работы определяется следующим выражением:
6 Р=р gH„-H, (p g+p g)-p яН,. (7)
Перепад давления с выхода сумматора 3 поступает на первый вход элемента 4 сравнения. Однако на втором входе Злемента сраьнения пе:.;) :-д .«а-:-::..лом пропесса изме1)РИИЯ бь1л у: а;«;..
ЛЕН НУЛЕВОЙ СИ; H,I.I С В(<(Х(,Äà ПР":"; Р.=:.3 ОВЯТРЛЯ 1 2, кс)"« )pG<" <. -1»: TH<3 "",.ÒHGC ало нулевое по)зож(3ннс 1,< .,;;;;;; ".: -:.;:1(а (((агового двигателя; (з 1, . :--)(л<<-в< :.= -ъ:- . ходньте сигналы л -:(.тчи -:. ствие рассоглясзвания с:::;:; ..10;. н.
ВХОД,".- С 9 ":i Ìe131 ß и СРЯ<:. 1);.,;а С (С
ВЫХОДЕ 1(ОЯВЛЯР. С. -. C«tC!".",)..H !1<вt)! ИГ
НЬ1Л т Который <, G- :<«!(pÛ!<Яя П(1<ЗВМО)С1 3H Ifi
7., РЯЗРЕГ:,=,.à-...ò П<ЗС !УПЗ(Е .;; ИМП..:.-(т:ЬСС .. с генератор 9 .-(а прямой вход,-,--:.-,а теля 1О:; Двои -п:;:1 о;)Четчика 1 I „110<: т|Е КЯ;((ДО ГО <(ОС «»тгив(<(РГО т<Мт(<, — Ь - -., дВигятель . (< 1<<звс)1>ачивя(-: ><х:. Д1(<з -., ВЯЛ На ттт О<,, Р ДВО)<Ч(1: .т,к г :;;. т " :,. и;зеоб). аз ует ег 33 соо f 13 ;.Одов «f<,; зт(бина<:,;с на св<,Р;.; в, с.ДР . УГОЛ пс<ВОР<: та. "„ i!(3, :ЯГ, =;"-"G гателя 1 !!p< - < ВУ(<1<(Р(" i : Г, 21 " i)) &i ) паз< < <1Т< П ДО тЕХ 1 . . ПОКЯ НЕ В:;-,1П- НЯЕТСЯ Утз-лс)вие с(н IG, I1< 1((ое у< ЛО).;-„цд < 3 <;»" НаКО И тт-P:--".ЯД .;ЯВ.—:Е..ИЯ На ВЬ;за,—:Е сумматора (!Р и давление-. 1 хо(те преобра ЗОВ 11теля . . в данном с)ЧЯЕ 01(Р Р<)РЛЯ <Зт(;т .-<.<Яи -, 13И.,=,(. .З013Н Я раздела дв.). ж;;цкост:-::::..- :: ".<::дн выражения ! <)ь<т. t«t i ИЗ I< i TOP<<1 ъ B) !òC- )< ЯР т Чт ".Мпульсов„ )езультат умножения чере3 второи Вход переклнчателя режимов работы пост>пает на Вычитаемьтй вход блока 1 -: =, <итан:я,- с выхода которо-(О 1)0.3 j .ïüT<3T т ОGcTB(.".:TH)т(с)Ций Вы1заже I ни(с) 1 1 (! 1 . »ep 33 ;е )«tp»тый õîð 1)ер «Л1()!<а .: Р, :Я " 3(1 -1 Е! В В(1(ход<ной I(3HBJI ;-:стт)-ОЙ С <.па. .I а ИМ .<". p !..<ОЬ., ".;ЕДЕНИЕ В СХЕМУ И; <3 Е С «i 1 Q !. С,, 1 1-.. Е 3;, .; < ) i; -i Е С К О О П Л О Т Н 0 мера >1(ид1(<зс-и " (с<здоь,-;и Вь<ходным сигнало:. 1:.с.рек)!ючат::.: я веги 10)3 рабо(м, блс 1;.ÿ -.у," >(О::.е -(ия, т!Ока Вы-(итаНИЯ И ТР.:;. 3ЯДЯ (Ч;:КОВ, n;.-.Р ЗИ-,))0(f Пя-Е ( 1РО.«<ьп(<лени ос!Ти, .К1зо fP TGI G y мн .! 0, т„, »1". <<10 . <т т .)< — -.Ь 1)РЕД- )т Я -.-,, - G ПОЙГТва ГОЗВО;тЯЕ" <-ОBЫСИ i Ь . Т=;ЕНЬ -) 11ат р: В < :1 :: 3> q..(3< 3. -1; — .че вь .,!3 )3 = О 3 мож:;3 ти изме"" 7ак как в лзявО!1 <(аст ур "13!.:О<-:ит< Все величины (кроме 14) постоянны„.то ЭТG )j<Р"-. .,НЕНИЕ МОЖНО 3«ЧПИСЯТЬ С дук) 1(тлм Обр я3<зм: Н =K--K К, i i jG я по(тОя нные коз<()<1<)и((ие) "(ъ";, ПРИ ПОЛОЖОНИИ :," РЕКП(<)"-=- ."; т(.- З,::„"М()В т)ЯСЗОТЫ СООТВЕ ; .ТВУ<)(((ЕМ:ЗЕ. (И;, измерения уровня раздела фа3 ЖИДКО СТОЙ т П:! < . « 3 янн" Г) Ко:З<<Ь(1!)Ч)<,И "К К т ВЫСТЯБЛ=- ННЫЙ . ". 0<10(ИЬЮ 3 а()<""". Е. :;. подкл(знается "" вычит((е((Gtj t фИЗЩ(и" 3"-(С"" R.jt;iННЫЙ Зад:: . ЧИ-;О "1 т(О<3ЯРтся ня Вход блс;ка 1 ) ттм((оже!п«пВ котором перемнoжается с 1311(ходньтм Сит НЯЛОМ qf3GH -КО-- °: ° О : ;- --:<.j-. = .")êî ОЕ. ;,< ; < Ь< >ж),,;" ° КЯ33 <, О -.Вед:: -:HF 3 -..К<(му Грех зада, чиков i t "< ° ОЗВОЛЯЕ 1 У i« ЯНЯВЛИВЯТЬ УСТРОЙ ; т-1 ". <- 1300 Я)()((е<3 я )тт<)<- О „, из лр м )жных РЕ><1< .,"1(ОВ т., ЯМЕ :: ЕН1О . !!. >11?()Ь(Х ;"И< ;.)Рра::;: ехно.::c :. )г <,н - емкостей IpN :,--,-,",-, ;,1Н.,:.-,,;-;; )" BK:.: !tG;ë- (<,Ь((: ": Яда-„ЧИ;:.<Ож;-;(; задагь .<."Обь..-: ЗH åHHÿ к03<Ь.. И7<1 ЕНТС! В j" ГИТЫВ 31СтЦИ"- ВСЕ ВО 3 МОЖНЫЕ И= . =- НЕВИ)1 Б )ЗЯЗ),,Е» ),i-. РЗОМЕт qтиЧЕ - .Их 1««)убо! R ем Составитель Б. Ллексеев Редактор С.Лисина Те;<ред З.Чкжмар Корректор С,Шекмар Заказ 4401/37 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Л-35, Рауьская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие„ г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7 12 Формула из обретения Пьезометрический глотномер жидкости по авт.св. В 1078281, о т л ич ающий ся тем, что, сце.i;be расширения функциональных возможностей и области применения путем учета зависимостк выходного сигнала от изменения ;- овня раз,цела ф- = двух разнородных жидкостей, в него дополнительно введены блок умножения, блок вычитания, -.pè " адатчика и переключатель режимов работы, при этом выход двоичног о счетчика плотномера сое.,ннен с первым т,ходом олока умножения, второй вход которого через первый нормально замкнутый канал переключателя режи,.в p."-.6îòí соединен с выходом первого з-,цатч "ка, а через первый нормально разомкнутый канал 4 пе,-еключателя режимов работы — с выходом третьего задатчика, выход блока умножения через второй нормально замкнутый канал гереключателя режимов работы подключен к выходу плотномера, а через второй нормально разомкнутый канал переключателя режимов работы — к первому входу блока вьг итания, второй вход которого через третий нормально разомкнутый канал переключателя режимов работы соединен с выходом второго задатчика, причем выход блока вычитания через четвертый нормально разомкнутый канал переключателя режимов работы соецинен с вь;ходом плотномера. 2, Плотномер по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что вторая пьезометриче"кая трубка снабжена вертикальной направляюшей и фиксатором.
