Пьезометрический уровнемер
Использование: в приборостроении и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Пьезометрический уровнемер включает пьезометрическую трубку, вторичный прибор и измерительную схему, состоящую из трехмембранного элемента сравнения, пневмоемкости, импульсатора с дросселем, двух нормально закрытых клапанов, элемента памяти, двух блоков постоянного расхода, соединенных с источниками питания. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЪ|И КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪ|ТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805902/10 (22) 05.02,90 (46) 15.07.92. Бюл, N 26 (71) Чебоксарское производственное объединение "Химпром"
-(72) В.Н. Михайлов, Л,К, Жариков, И.Ф, Жаров и Н.И. Савельев (53) 681.128(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N. 488075, кп. 6 01 F 23/16, 1975. (54) П6ЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР
Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим измерителям уровня жидкостей в. емкостях, и может найти применение в химической, . нефтехимической; лакокрасочной и других отраслях промышленности.
Известен уровнемер; включающий источник сжатого газа, вторичный прибор для измерения изб |точного давления и пьезометрическую трубку, выходящий из которой газ барботирует через слой жидкости.
Недостатком такого прибора является барботаж газа через слой жидкости, в результате чего газ загрязняется парами жид- . кости.
Известен уровнемер, содержащий пьезометрический .датчик, преобразователь, вторичный прибор, причем в нем преобра- зователь выполнен в виде подсоединенного
; входной камерой к датчику двухмембранного повторителя, включенного с помощью дросселя и линейного делителя по схеме усилителя давления с регулируемой обратной отрицательной связью, В пьезометри,, БЫ„, 1747922 А1 (57) Использование: в приборостроении и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Пьезометрический уровнемер включает пьезометрическую трубку, вторичный прибор и измерительную схему, состоящую.из трехмембранного элемента сравнения, пнеамоемкости, импульсатора с дросселем, двух нормально закрытых клапаноа, элемента памяти, двух блоков постоянного расхода, соединенных с источниками питания. 2 ил, ческом датчике находится не обновляемый газ, который при увеличении уровня жидкости сжимается, из-за чего зависимость между выходным сигналом и уровнем жидкости в емкости нелинейна, Кроме того, изменение температуры жидкости, растворение газа из датчика в жидкости, испар"::ние жидкости в газ приводит к появлению дополнительной погрешности измерения.
Известен также уровнемер, содержащий источник сжатого газа, пьезометрическую трубку, вторичный прибор, в который с целью уменьшения расхода газа вкл|очены эжектор, элемент сравнения, сервопривад, управляющий расходом га".à в зависимости от давления в камере отсоса эжектора, через который сжатый газ подается в пьезометрическую трубку, Недостатком такого уровнемера я эляется периодическое изменение расхода газа через эжектор и "пьезбметрическую-трубку, которое вызывает пульсации давления и снижает точность измерений уровня. Кроме того, в таком уровнемере сохранен частич1747922
20
35
P)
Ро — V> = Оо V) + G ) т
"о
40 (3) 55
G2 Vt
61 ноз (4) ный барботаж газа через слой измеряемой . жидкости.
Цель изобретения — повышение точно-, сти измерения.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого пьезометрического уровнемера; на фиг. 2 — состояние пьезометрической трубки в момент сброса давления, Пьезометрический уровнемер содержит погруженную в контролируемую жидкость пьезометрическую трубку 1, соединенную с первым дозатором 2 постоянного расхода, первым входом трехмембранного элемента 3 сравнения, первым входом первого нормально-закрытого клапана 4, Второй дозатор 5 постоянного расхода соединен с пневмоемкостью 6, со вторым входом элемента 3 сравнения, с первым входом второго нормально закрытого клапана 7, первым входом элемента 8 памяти. Выходы элемента 3 сравнения соединены с входом импульсатора 9 с дросселем 10, выход которого соединен с управляющими вторыми входами нормаль-. но закрытых клапанов 4 и 7 и вторым входом элемента 8 памяти,. выполненным, например, в виде устройства задержки, выход которого подключен к вторичному прибору 11.
Выходы нормально закрытых клапанов соединены с атмосферой или емкостью, в которой измеряется уровень, Уровнемер работает следующим образом.
Через дозаторы 2, 5 постоянного расхода в измерительную схему постоянно подается сжатый газ (воздух или азот), По завершении предшествующего цикла клапаны 4.и 7 закрываются и с этого момента поток газа от второго дозатора 5 поступает в пневмоемкость 6, а поток газа от первого дозатора 2 поступает в пьезометрическую трубку 1, вытесняя из нее жидкость. Рост давления в замкнутой пневмоемкости 6 происходит по линейному закону, а в пьезометрической трубке 1 из-за увеличивающегося объема газового пространства давление нарастает по нелинейной зависимости, В момент, когда давление . газа в пьезометрической трубке 1 становится равным давлению газа в пневмоемкости
6, срабатываетэлемент3сравнения. Сигнал из выхода элемента 3 сравнения поступает на вход импульсатора 9, который выдает единичный импульс давления, длительносгь которого определяется настройкой дросселя 10, При этом давление в пневмоемкости 6 запоминается элементом 8 памяти, сткуда сигнал поступает на вторичный прибор 11.
Клапаны 4, 7 открываются, газ из трубки
1 и пневмоемкости 6 сбрасывается в атмосфеоу или в емкость. в которой измеряется уровень, После снятия выходного импульса с импульсатора 9 клапаны 4 и 7 закрываются и цикл измерения повторяется. Длительность цикла определяется скоростью подачи газадозаторами постоянного. расхода 2 и 5, объемами пневмоемкости 6 и пьезомет рической трубки 1 и может составлять от нескольких секунд до десятков минут.
Для математическбго описания работы уровнемера вводятся обозначения;
G>.Gz — массовый расход газа через дозатор постоянного расхода 5 и 2 соответственно, r — текущее время с момента закрытия клапанов 4 и 7;
V< — объем пневмоемкости 6;
Ho — высота пьезометрической трубки;
H — текущая высота уровня жидкости в емкости; д — то же, в пьезометрической трубке 1;
S — поперечное сечение пье.=,ометрической трубки 1; р,< — плотность жидкости в емкости; ро — плотность газа в пневмоемкости 6 и в пьезометрической трубке в момент г=0;
Po — абсолютное внешнее давление, Р1, Pz - тек ущее абсолютное давление в пневмоемкости 6 и в пьезометрической трубке соответственно;
g — ускорение свободного падения, Масса газа в текущий момент т.в пневмоемкости 6 и в пьезометрической рубке 1 составляет ре Р (Но д ) S =po (Но Н ) S + 62 Т.
Р2 (2)
Из уравнений (1 2) после исключения переменных т и д с учетом равечстваржg(H-д)=Р2 — Ро можно получить зависимость
Н Н + Рг Р1 Ро 2 уж 9 Рг — Po G< S
В момент срабатывания элемента 3 сравнения ныполъ яется равенство
P>=Pz=-Р* и зависимо:ть (3) приводится к виду
Н Р вЂ” Ро +„+ Po
Но ж g Ho /ж я Ho
Подбором V>. S и/или настройкой дозаторсв 2, 5 добиваются выполнения равенства
1747922
На чпЛЬ Ньт
Текущий
G2 Ч1 1 + Ро (5)
61 о5 pe g о
В результате получают линейную зависимость между уровнем жидкости в аппарате и избыточным давлением в датчике с нулевой начальной точкой отсчета, Газ в пьезодатчике устройства за каждый период обновляется и показания уровнемера не зависят от температуры, Поскольку длительность цикла ограничена, растворение газа и испарение жидкости праКтичеСки не влияют на точность измерения. Кроме того, измерение уровня осуществляется без барботажа газа через слой жидкости.
Формула изобретения
Пьезометрический уровнемер содержащий пьезометрическую трубку, связанную с первым дозатором постоянного расхода и первым входом элемента сравнения, и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введен второй дозатор постоянного расхода. пневмоемкость, импульсатор с дросселем, первый и второй нормально закрытые клапань"„ соединенныес атмосферой, и элемент памяти, при этом
6 второй дозатор постоя нного расхода связан с пневмоемкосгью, вторым входом элемента сравнения, первым входом второго нормально закрытого клапана и первым входом.
5 элемента памяти, выход которого соединен с вторичным прибором, причем пьезометрическая трубка соединена с первым входом первого нормально закрытого клапана, выходы элемента сравнения соединены с им10 йульсатором, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго нормально закрытых клапанов и вторым входом элемента памяти.
2. Уровнемер по п.1, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что параметры прибора определены из соотношения
62 V1 Pp
% г о - 1ож g 1-1 о
20 где G1 и G2 — массовые расходы газа через первый и второй дозаторы постоянного расхода;
V1 — объем пневмоемкости;
25 Н, — высота пьезометрической трубки;
S — поперечное сечение пьезометрической трубки;
Ро — абсолютное внешнее давление;
Р>у ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИ.
1747922, Составитель Н,Савельев
Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор R,Îñàóëåíêî
Редакто р А,Долинич
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101
Заказ 2494 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
