Гидростатический уровнемер

 

Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности . Цепь изобретения - упрощение схемы устройства при сохранении эксплуатационных возможностей. После появления импульса на выходе генератора , собранного на реле 12, пневмоемкости 13 и переменном дросселе 14, усилителем-повторителем 18 формируется давление, пропорциональное носл io о со 00 со со Фиг.)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (1!) А1 (б1) 4 С 01 F 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3964055/24-10 (22) 14. 10.85 (46) 15.04. 87. Бюл. ¹- 14 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.П.Петренко, Л.И.Жуган, В.И. Вышкольский, Э.Л. Вижгородская и Ю.M.Þp÷åíêo (53) 681 . 128.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 761840, кл. G 01 F 23/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР, № 1186953, кл. С 01 F 23/16, 1984. (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕИЕР (») Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — упрощение схемы устройства при сохранении эксплуатационных возможностей. После появления импульса на выходе генератора, собранного на реле 12, пневмоемкости 13 и переменном дросселе 14, усилителем-повторителем 18 формируется давление, пропорциональное но1303833 вому значению уровня жидкости в контролируемой емкости 3. Появление импульса на выходе импульсатора, собранного на реле 15, пневмоемкости 16 и дросселе 17, приводит к отключению от выходного канала уровнемера аналогового элемента памяти, включающего реле 20, пневмоемкость 21 и дроссель 22, который хранит реэульта. ты предыдущего измерения, и подклюИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения уровня, и может быть использовано в системах автоматического контроля и 5 регулирования технологических процессов в неФтяной, газовой, химической, пищевой и других отраслях промьппленности.

Целью изобретения является упрощение схемы гидростатического уровнемера при сохранении эксплуатационных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема гид- 15 ростатического уровнемепа на фиг,2 временная диаграмма, иллюстрирующая работу его элементов.

Уровнемер содержит измерительную трубку 1, соединенную через вентиль 20 с пневмоприводом 2 с нулевой отметкой контролируемой емкости 3, пневмоемкость 4, нормально открытые пневмоклапаны 5, 6 и 7, нормально закрытые пневмоклапаны 8 и 9, задатчик 10 дав- 25 ления с постоянным дросселем 11, генератор пневмоимпульсов, собранный на трехмембранном реле 12, пневмоемкости 13 и переменном дросселе 14, импульсатор, собранный на трехмемб- 30 раином реле 15, пневмоемкости 16 и переменном дросселе 17, усилительповторитель 18 с постоянным дросселем

19, аналоговый элемент памяти, собранный на трехмембранном реле 20, пневмоемкости 21, постоянном дросселе 22 и усилителе-повторителе 23.

Вход пневмоклапана 5 подключен к измерительной трубке 1, а его выход соединен с атмосферой. Вход пневмо- 40 чению к выходному каналу нового результата измерения в текущем цикле непосредсгвенно с выхода усилителя— повторителя 18. Этот же результат измерения поступает на вход открывшегося аналогового элемента памяти, в котором хранится на длительность последующей паузы, в течение которой поступает в выходной канал устройства. 2 ил. клапана 6 соединен с выходом задатчика 10 давления, а выход — с пневмоемкостью 4 и входом усилителя-повторителя 18. Вход пневмоклапана 7 соединен с выходом аналогового элемента памяти (выход усилителя-повторителя 23), а выход — с выходным каналом уровнемера. Вход пневмоклапана

8 также соединен с измерительной трубкой 1, а выход — с пневмоемкостью

4 и входом усилителя=повторителя 18.

Вход пневмоклапана 9 соединен с выходом усилитепя-повторителя 18, а выход — с выходным каналом уровнемера. Вход аналогового элемента памяти (трехмембранного реле 20) также сое" динен с выходом усилителя-повторителя 18. Выход трехмембранного реле 12 генератора пневмоимпульсов соединен с управляющими входами пневмоклапанов

5, 6 и 8 пневмопривода вентиля 2 н с входом импульсатора, выход трехмембранного реле 15 которого соединен с управляющими входами пневмоклапанов

7, 9 и аналогового элемента памяти (реле 20).

Гидростатический уровнемер работает следующим о бр аз ом .

Включение уровнемера в работу осуществляется подачей давления питания на все элементы схемы. С помощью задатчика 10 устанавливается давление Р подаваемое на вход нормально открытого пневмоклапана 6. Генератор (реле 12, емкость 13 и дроссель 14) начинает генерировать последовательность пневмоимпульсов, а импульсатор (реле 15, емкость 16 и дроссель 17) 1303833 осуществляет сдвиг переднего фронта каждого импульса управляющей последовательности на время t> (фиг, 2, Р, = f (t) и Р4 = f. (t) . Б течение паузы 1р между импульсами с выхода генератора нневмоклапаны 5-7 и вентиль 2 открыты, а пневмоклапаны 8 и

9 — закрыты. В течение промежутка измерительная трубка 1 посредством открытого клапана 5 соединена с ат- 10 мосферой, а так как вентиль 2 также открыт, то контролируемая емкость 3 соединена с измерительной трубкой 1, вследствие чего происходит выравнивание уровня жидкости в емкости и 15 трубке. В течение этого же времени через открытый клапан 6 давление

P с задатчика 10 подается в пневмо. 3 емкость 4 и на вход усилителя-повторителя 18, причем под конец паузы 20 t давление в емкости 4 и на выходе усилителя-повторителя 18 достигает заданного значения P . В течение времени tt< к выходному каналу уровнемера подключен аналоговый элемент памя-25 ти через нормально открытый пневмоклапан 7 и на выходе присутствует давление, которое в течение первой паузы равно "0". Появление на выходе генератора (реле 12) первого импуль- 30 са приводит к закрытию вентиля 2, отключению измерительной трубки 1 от атмосферы (так как клапан 5 закроется) и отключению задатчика 10 от пневмоемкости 4 и входа усилителяповторителя 28 (за счет закрытия клапана 6). Измерительная трубка 1 через открывшийся пневмоклапан 8 подключается в пневмоемкости 4 и входу усилителя-повторителя 18. При этом 40 давление Р, которое присутствовало в пневмоемкости 4 объемом V4, перераспределяется через клапан 8 между свободным от жидкости верхним концом измерительной трубки 1 объемом V 45 и пневмоемкостью 4. При этом результирующее давление Pp<..g определяется следующим образом. Так как можно записать, что

Рэ Ч4 Ррез (Ч4 Чт) то (2) 55 где P — давление на выходе задатчика

Ъ )

V4 — о бъе и и не в мо ем кос ти 4, V — текущее значение объема т верхнего конца измерительной трубки 1, свободного от жидкости и являющегося функцией уровня в контролируемой емкости 1<т-, Р„, — результирующее давление в системе двух пневмоемкостей

Ч4 И Ч

Если учесть, что

Ч = H ° S — Н S (3) где Н вЂ” полная высота контролируемой емкости и измерительной трубки;

Нт — текущее значение уровня жидкости в контролируемой емкости и измерительной трубке, S — площадь поперечного сечения измерительной трубки, то после ряда преобразований зависимость между выходным сигналом давления и уровнем жидкости в контролируемой емкости примет вид

P — — P

«<- K К . H «b«< т где K< = Ч + HS/P и К = S/Р Ч4 — постоянные коэффициенты.

Давление Р,ц в системе емкостей

V4 и V устанавливается на протяжении времени t>, т.е ° времени, на которое осуществляется задержка переднего фронта импульса импульсатором, После истечения времени t появляет3 ся импульс на выходе импульсатора (фиг.2) . При этом пневмоклапан 7 закроется и отключит аналоговый элемент памяти (усилитель-повторитель 23) от выходного канала уровнемера, а: клапан 9 откроется и давление Р<, „» пропорциональное контролируемому уровню жидкости, поступит с выхода повторителя 18 в выходной канал уровнемера. Одновременно сигнал с выхода импульсатора откроет реле 20, что приведет к поступлению давления

P <„ в аналоговый элемент памяти.

Одновременное окончание импульса на выходе генератора и на выходе импульсатора приводит к тому, что пневмоклапаны 5-7 и вентиль 2 отключаются, клапаны 8 и 9 закрываются, а аналоговый элемент памяти "запомнит" присутствовавшее на его входе до окончания импульса давление Р „,„,коI

1303833 торое через открывшийся пневмоклапан

7 (P », ) продолжает поступать на выход уровнемера. В течение второй паузы измерительная трубка 1 подключается к атмосфере через пневмокла- 5 пан 5. Емкость 4 подключается к задатчику 10 через пневмоклапан 6, а уровни в измерительной трубке 1 и контролируемой емкости 3 (в случае их рассогласования за время t<) выравниваются ° В дальнейшем процессы в элементах уровнемера протекают ана,.логично описанным, т.е. после появления импульса на выходе генератора усилителем-повторителем 18 формирует ся давление Р „,„, пропорциональное новому значению уровня жидкости в контролируемой емкости. Появление импульса на выходе импульсатора приводит к отключению от выходного кана- 20 ла уровнемера аналогового элемента памяти "запоминающего" результаты предыдущего измерения и подключению к выходному каналу нового результата измерения в текущем цикле непосредственно с выхода усилителя-повторителя 18. Этот же результат-измерения поступает на вход открывшегося аналогового элемента памяти, в котором

"запоминается" на всю длительность последующей паузы, в течение которой поступает в выходной канал уровнемера. Процесс переключения давлений в основных элементах уровнемера при изменении уровня жидкости в контролируемой емкости иллюстрируется временной диаграммой (фиг. 2}.

Формула изобретения

ГЪ дростатический уровнемер, содержащий измерительную трубку, вентиль с пневмоприводом, установленный на магистрали, сообщающей измерительную трубку с контролируемой емкостью, генератор пневмоимпульсов, аналого- 45 вый элемент памяти, эадатчик давления, усилитель-повторитель, пневмоемкость и три пневмоклапана,Выходы двух из которых соединены с выходом уровнемера, отличающийся тем, что, с целью, упрощения схемы при сохранении эксплуатационных возможностей, в него дополнительно введены два пневмоклапана и импульсатор, включенный по схеме, осуществляющей сдвиг переднего фронта импульса генератора, при этом три пневмоклапана включены по схеме. нормально открытых, а два — по схеме нормально закрытых, вход первого нормально открытого пневмоклапана соединен с измерительной трубкой, а выход — с атмосферой, вход второго нормально открьггого пневмоклапана соединен с выходом задатчика давления, а выход — одновременно с пневмоемкостью и входом усилителя-повторителя, вход третьего нормально открьггого пневмокланана соединен с выходом аналогового элемента памяти, вход первого нормально закрытого пневмоклапана соединен с измерительной трубкой, а выход — с пневмоемкостью и входом усилителяповторителя, вход второго-нормально закрытого пневмоклапана соединен с выходом усилителя-повторителя, причем вход аналогового элемента памяти в свою очередь соединен с выходом усилителя-повторителя, управляющие входы первого и второго нормально открытых пневмоклапанов, первого нор- . мально закрытого пневмоклапана и пневмопривода вентиля соединены с выходом генератора, а управляющие входы третьего нормально открытого пневмоклапана, второго нормально закрытого пневмоклапана и аналогового элемента памяти соединены с выходом импульсатора, при этом с выходом уровнемера связаны выходы третьего нормально открытого и второго нормапьно закрытого пневмоклапанов, 1303833

Нт

Составитель M.Ðà÷êoâ

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Редактор M.Êåëåìåø

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1296/40

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4