Поплавковый плотномер

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для автоматического измерения плотности газов и жидкостей, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и расширение области применения. Измерение плотности газов сводится к определению величины погружения в жидкость заранее известной плотности пустотелого и открытого снизу поплавка, полость которого периодически заполняется исследуемым газом . Измерение плотности жидкостей сводится к определению величины погружения в нее полого открытого снизу поплавка, объем которого заполняется заранее известным газом (например, воздухом) и поддерживается постоянным уровень исследуемой жидкости в измерительном сосуде . Открытый снизу пустотелый ферромагнитный поплавок плотномера снабжен электромагнитным клапаном, предназначенным для сброса газа из полости поплавка . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

38ЕЯЗМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710893/25 (22) 15.05.89 (46) 07.12,91, Бюл. N 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по транспорту природного газа "ВНИПИтрансгаз" (72) Л.Я,габинский, С.А.Антоненко, Д.Ш. Искендеров и В.Н. Нова ковский (53) 548.137 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 665248, кл. G 01 N 9/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 968701, кл. G 01 N 9/16, 1961, (54) ПОПЛАВКОВЫЙ ПЛОТНОМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для автоматического измерения плотности газов и жидкостей, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатываюИзобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для автоматического измерения плотности газов и жидкостей, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен автоматический плотномер газов, который реагирует на изменение частоты колебаний измерительного элемента, представляющего собой цилиндр или камертон,погруженный в газ. Частота колебаний измерительного элемента зависит от его геометрии и массы и снижается при увеличении плотности среды. Вибрационные автоматические плотномеры для газов сложны; не обеспечивают высокой точно„„5U„„1696967 А1 щей промышленности. Цель иэобретения— повышение эксплуатационной надежности и расширение области применения. Измерение плотности газов сводится к определению величины погружения в жидкость заранее известной плотности пустотелого и открытого снизу поплавка, полость которого периодически заполняется исследуемым газом. Измерение плотности жидкостей сводится к определению величины погружения в нее полого открытого снизу поплавка, объем которого заполняется заранее известным газом (например, воздухом) и поддерживается постоянным уровень исследуемой жидкости в измерительном сосуде. Открытый снизу пустотелый ферромагнитный поплавок плотномера снабжен электромагнитным клапаном, предназначенным для сброса газа иэ полости поплавка. 1 ил. сти измерений и уступают по этому параметру гравиметрическому взвешиванию на лабораторных весах заранее известных объемов газа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является плотномер жидкостей, содержащий вертикальный измерительный сосуд с постоянным уровнем жидкости, погруженный в жидкость поплавок из диамагнитного материала с ферромагнитным хвостовиком, расположенным в дифференциально-трансформаторном датчике положения подвижной системы, реле времени включения электромагнитных катушек датчика, выходной измерительный прибор и блок питания. В основу прибора

1696967

30

40 положен принцип ареометрического взвешивания тела известного обьема. Плотность контролируемой .жидкости определяется величиной погру>кения в нее поплавка и фиксируется измерительным прибором на выходе дифференциального трансформатора с переменной электромагнитной связью между обмотками.

Недостатками известного плотномера являются необходимость отдельного электромотора для принудительного вращения поплавка в жидкости, сложность схемы и кинематики блока о >раэования сил зра;цения поплавка, нали - ие дополните.1ьных "io грешностей, вызванных биением вращающегося поплавка о стенки сосуда, необходимость постоянного ухода за приводом, подборка и подгонка подвижных контактов для работы с жидкостями различной вязкости, затрудняющих эксплуатацию прибора.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение области применения.

На чертеже представлен поплавковый плотномер, общий вид.

Поплавковый плотномер содержит вертикальный цилиндрический иэмерительныР сосуд1 сжидкостью2,в которую погружен

Поплавок 3, HN>KHRR чаСTb KOTOpCII O I pe/3," ставляет собой открытую снизу полость в ферромагнитном цилиндре со сквозным каналом 4 в верхней его части. В верхней части поплавка размещают=я электрический клапан 5, например шариковый, для сброса газа иэ полости поплавка 3, а также стойки 6, на которых установлена ферромагнитная трубка 7, выголняющая роль магнитопровода электрического клапана 5, Вертикальный измерительный сосуд il имеет входной патрубок с обратным клапаном 8 и выходной патрубок с запорным клапаном 9, через входной патруббк подается жидкость или барботируются пузырьки 10 газа. В верхней части измерительного сосуда 1 расположена индуктивная катушка 11 клапана 5, которая Обеспечивает магнитную связь с ферромагнитной трубкой 7„свободно перемещающейся в каркасе 12.

Для поддер>кания постоянного уровня жидкости в измерительном сосуде 1 и редусмотрен переливной порог 13.

Индуктивная катушка 11 клапана соединена с формирователем 14 однополярных импульсов, который получает питание с выхода блока 15 питания через реле.16 времени. Второй выход реле 16 времени подключен к входу генератора 17 нарастающих электрических импульсов, выход которого включен в диагональ питания

4-плечего измерительного моста 18, ИэмеГ рительная катушка 19 включена в одно плечо измерительного моста 18 и выполняет роль реактивного сопротивления, три активных резистора 20 включены в остальные три плеча моста 18, а выходной измерительный прибор 21 подключен в измерительную диагональ моста 18.

Для стабилизации температуры жидкости внутри сосуда предусмотрен штуцер 22 для датчика температуры и нагреватель 23 с термоизоляцией, На поплавке 4 устанавливаются кольцау- яжелитв. и 24 иэ диамагнитного материала для ус :,н<>вки нуля или смещения области измерения при работе с различными по удельному весу газами и жидкостями, Поплавковый плотномер работает следующим образом.

Измерение плотности жидкости сводится к определению величины погружения в нее полого поплавка 3, заполненного заранее известным газом, при поддержании постОянным урог.ня исследуемой жидкОсти в измерительном сосуде, При этом испытуемая жидкость поступает через входной патрубок с обратным клапаном 8 в измерительный сосуд 1 и, переливаясь через порог 13, удаляется через открытый кран выходного патрубка 9.

Для очистки полости поплавка 3 от остатков газа или воздуха открывают клапан

5, для чего подают питание на катушку 11 от формирователя 14 однополярных прерывистых импульсов. При этом с частотой прохождения импульсов ферромагнитная трубка 7 притягивает к полюсному наконечнику стальной шарик 5, открывая канал 4 поплавка, Остатки газа или воздуха в полости поплавк- 3 вытесняются в атмосферу входящей в полость испытуемой жидкостью. Газы проходят по каналу 4 мимо стоек

6 в жидкость над поплавком и далее через отверстие в переливном noI>ore 13, а также зазор между каркасом12 и ферромагнитной трубкой 7. Далее отключают формирователь, чем обесточивают катушку 11 и закрывают клапан 5, Для подготовки плотномера к измерениям через входной патрубок 8 впускают в полость поплавка 3 воздух или другой газ заранее известной плотности.

Пузырьки воздуха (или известного газа) вытесняют жидкость из полости поплавка 3 и канала 4, которая удаляется через открытый кран 9 выходного патрубка. После полного заполнения полости поплавка 3 воздухом или известным газом избыток его огибает снаружи поплавок„проходит отверстие в пороге 13 и далее уходит в атмосферу через верхнюю часть сосуда 1. Заполняясь газом, попгавок =-внимает определенное положе1696967

50 ние, а состояние равновесия его определяет плотность испытуемой жидкости.

Измерение плотности газов сводится к определению величины погружения полого поплавка в жидкость известной плотности и постоянного объема. Для этого заполняют сосуд 1 жидкостью заранее известной плотности, например силиконовым маслом (кремнийорганической жидкостью). Заполнение производят через патрубок 8 при открытом патрубке 9, через который сливается избыток жидкости. Далее сбрас веют о татки воздуха >< < г за от пре4ыду щих измерснии из п лости ."о:" .а5:=" Д. =. этого подают питание на катушку 11 от формирователя 14 однополярных прерывистых импульсов, Через открытый клапан 5 гаэ из полости поплавка 3 удаляется в атмосферу. Полость поплавка по мере ухода газа заполняется жидкостью. Поплавок погружается, а уровень жидкости в сосуде 1 уменьшается за счет заполнения ею полости поплавка, После этого отключают питание катушки 11 и через входной патрубок 8 вводят дополнительное количество жидкости до уровня переливного порога 13. Затем кран 9 закрывают и вводят испытуемый гаэ через патрубок 8 в полость поплавка 3. Избыток газа после заполнения полости поплавка 3 уходит в атмосферу через верхнюю часть сосуда 1. Начальная величина погружения поплавка в жидкость или смещение области измерения плотности газов определяется весом утяжелителей 24.

При измерении плотности как жидкостей, так и газов, меняется положение поплавка 3 в измерительной катушке 19, Это приводит к изменению индуктивного сопротивления в реактивном плече электрического измерительного четы рехплечего моста 18, разбалансу моста и возникновению сигнала в измерительной диагонали, который фиксируется выходным измерительным прибором 21.

Для исключения трения между поплавком и стенками сосуда производится электрическое центрирование поплавка вдоль вертикальной оси сосуда 1. При этом мост 18 вместе с входящей в него измерительной катушкой 19 питают от генератора 17 нарастающими во времени импульсами, например, пилообразной формы. Вокруг измерительной катуш ки 19 создается пул ьси рующее пилообразное магнитное поле, которое вызывает в ферромагнитной части поплавка 3 местные токи и встречное пилообразное магнитное поле. При этом поплавок четко центрируется вдоль вертикальной оси сосуда 1, чем исключается его биение поплавка о стенки сосуда и повышается эксплуатационная надежность плотномера.

С целью исключения искажений в гокаэаг.:1лх зыходног м ;г .." „ . ельно!о прибора, вызываемых воздействием на поплавок магнитных полей индуктивной катушки магнитного клапана, индикация последнего измеренного значения положения поплавка производится в интервале времени, когда питание не подается ни на индуктивную катушку магнитного клапана, ни на измерительную индуктивную катушку 19, Формула изобретения

Поплавковый плотномер, содержащий проточный сосуд, полый поплавок с ферромагнитным хвостовиком, датчик положения поплавка, выполненный в виде измерительного моста с тремя активными и одним реактивным сопротивлениями, реле времени с блоком питания и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, он дополнительно содержит электромагнитный клапан, размещенный в верхней части поплавка и соединенный с ферромагнитным хвостовиком, блок управления клапаном и блок формирования нарастающих импульсов, при этом поплавок выполнен из ферромагнитного материала открытым снизу, реактивное сопротивление измерительного моста выполнено в виде катушки индуктивности, размещенной в зоне перемещения поплавка, первый выход реле времени соединен с блоком управления клапана, в одну диагональ измерительного моста введен блок формирования нарастающих импульсов, соединенный с вторым выходом реле времени, а в другую — измерительный прибор, 1696967

А, Составитель С.Клешня

Редактор Л.Гратилло Техред M.Mîðlåíòýë Корректор Э.Лончакова

Заказ 4301 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, K-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101