FI71014B

FI71014B - PROCEDURE FOR THE MEASURE OF THE MAINTENANCE OF THE MEASURE AND THE LICENSE

Info

Publication number: FI71014B
Application number: FI850394A
Authority: FI
Inventors: Kaj Lindberg
Original assignee: Akkuteollisuus Oy
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1986-07-18
Also published as: SE8600373D0; NO860301L; FI71014C; DK43886A; SE8600373L; DK43886D0; FI850394A0; FI850394A

Description

1 710141 71014

Menetelmä ja laitteisto nestesäiliöiden tai vastaavien pinnankorkeuden mittaamiseksiMethod and apparatus for measuring the level of liquid tanks or the like

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto neste-5 säiliöiden tai vastaavien pinnankorkeuden mittaamiseksi, jossa mitattavaan säiliöön sijoitetaan kuplailuputki ja jossa paineenmittaus ja pursutusilman syöttö kuplailuput-kelle tapahtuu saman impulssiputken kautta.The invention relates to a method and apparatus for measuring the surface height of liquid-5 tanks or the like, in which a bubble tube is placed in the tank to be measured and in which the pressure measurement and the supply of purge air to the bubble tube take place via the same impulse tube.

Tällainen menetelmä ja sitä hyväksikäyttävät lait-10 teistot ovat erittäin tunnettuja esimerkiksi laivojen nestesäiliöiden yhteydessä. Tällöin ilman pursutusmäärä säädetään venttiilillä ja valvotaan tilavuusvirtamittarilla tai ilman pursutus hoidetaan vakiovirtaussäätimellä.Such a method and the devices utilizing it are very well known, for example, in connection with liquid tanks of ships. In this case, the air purge volume is controlled by a valve and monitored with a volume flow meter, or the air purge is controlled by a constant flow controller.

Käytännön rakenteissa, esimerkiksi laivoissa joudu-15 taan kuitenkin lähes aina käyttämään pitkiä impulssiputkia. Tällöin mittaukseen syntyy haitallinen virhe. Tämä virhe syntyy impulssiputkien pituudesta virtausvastuksen muuttuessa eri tilanteissa. Mitattavaan säiliöön sijoitetaun kuplailuputken hydrostaattisen paineen eli vastapaineen 20 kasvaessa pinnannousun seurauksena putkistoon syötetty ilma puristuu kokoon ja sen seurauksena virtaus impulssiputkessa hidastuu, jolloin virtausvastus vähenee ja päinvastoin, eli mittausvaiheessa syntyvä kompensoitava virhe, putkivastus, vaihtelee vastapaineesta riippuen. Em. syystä esimerkiksi 25 vakiovirtaussäätimen käytöllä ei ole päästy parhaisiin mahdollisiin tuloksiin. Vakiovirtaussäätimen käytön haittapuolena on lisäksi se, että vakiovirtaussäätimelle tulevan ilman syöttöpaineen täytyy olla vakio. Käytännön hankaluutena on myös se, että oikea mittaustulos saadaan suhteel-30 lisen hitaasti, mikäli vastapaine nousee nopeasti. Tämä johtuu siitä, että ilman määrä pysyy vakiona ja ilma puris-kokoon kuten edellä on todettu.However, in practical structures, such as ships, it is almost always necessary to use long impulse tubes. In this case, a harmful error occurs in the measurement. This error arises from the length of the impulse tubes as the flow resistance changes in different situations. As the hydrostatic pressure of the bubble tube placed in the tank to be measured increases, i.e. the back pressure 20, as a result of the surface rise, the air supplied to the piping is compressed and the flow in the impulse tube slows down. Em. for this reason, for example, the use of 25 constant flow controllers has not achieved the best possible results. A further disadvantage of using a constant flow controller is that the air supply pressure to the constant flow controller must be constant. A practical difficulty is also that the correct measurement result is obtained relatively slowly if the back pressure rises rapidly. This is because the amount of air remains constant and the air is compressed to size as noted above.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä, jonka avulla järjestelmien epäkohdat pystytään 35 poistamaan. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada 2 71014 laitteisto, jonka avulla em, menetelmää voidaan käyttää hyväksi.The object of the invention is to provide a method by means of which the drawbacks of the systems can be eliminated. It is also an object of the invention to provide 2 71014 apparatus by means of which the above method can be utilized.

Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän avulla, joka on tunnettu siitä, että ilman virtausnopeus im-5 pulssiputkessa pidetään vakiona syötettävän ilman paineen tai impulssiputken vastapaineen vaihteluista huolimatta lisäämällä ilman virtausta impulssiputken vastapaineen kasvaessa ja päinvastoin. Keksinnön mukainen laitteisto on puolestaan tunnettu siitä, että säädin on vakiovirtaus-10 nopeussäädin, joka käsittää sinänsä tunnetun kalvon avulla ensimmäiseen ja toiseen osaan jaetun kammion ja sinänsä tunnetun toiseen osaan sijoitetun kalvo-ohjatun venttiilin, että ilma on sovitettu syötettäväksi kalvo-ohjatun venttiilin kautta kammion toiseen osaan ja sieltä edelleen 15 kuplailuputkelle ja että kalvo-ohjattu venttiili on sovitettu avautumaan enemmän kammion ensimmäisessä osassa vallitsevan impulssiputken vastapaineen kasvaessa ja vastaavasti liikkumaan päinvastoin vastapaineen pienentyessä ja näin lisäämään ja vähentämään ilman virtausta virtausno-20 peuden pitämiseksi vakiona impulssiputkessa syötettävän ilman paineen tai vastapaineen vaihteluista huolimatta.This is achieved by the method according to the invention, characterized in that the air flow rate in the impulse tube im-5 is kept constant despite variations in the supply air pressure or the impulse back pressure by increasing the air flow as the impulse back pressure increases and vice versa. The apparatus according to the invention, in turn, is characterized in that the controller is a constant flow rate controller comprising a chamber divided into first and second parts by a membrane known per se and a diaphragm-controlled valve arranged in a second part known per se, the air being adapted to be supplied through the membrane to the second part and thence to the bubble tube 15, and that the diaphragm-controlled valve is adapted to open more as the back pressure of the impulse tube in the first part of the chamber increases and to reverse when the back pressure decreases, despite.

Keksinnön etuna on esimerkiksi se, että syöttöpai-neen ei tarvitse olla vakio. Impulssiputken putkivastusta voidaan lisäksi pitää samana riippumatta vastapaineesta.An advantage of the invention is, for example, that the supply pressure does not have to be constant. In addition, the tube resistance of the impulse tube can be kept the same regardless of the back pressure.

25 Oikea mittaustulos saavutetaan myös nopeammin kuin aiemmin käytetyissä järjestelmissä.25 The correct measurement result is also achieved faster than in previously used systems.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitettyjen erään tunnetun ratkaisun ja keksinnön mukaisen erään edullisen sovellutus-30 esimerkin avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatekuvantona erästä tunnettua mittauslaitteistoa, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytetyn vakiovirtaussäätimen toimintaa eri vastapaineti-35 lanteissa, 3 71014 kuvio 3 esittää periaatekuvantona keksinnön erästä edullista sovellutusmuotoa ja kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaisessa sovellutusmuo-dossa käytetyn vakiovirtausnopeussäätäjän toimintaa eri 5 vastapainetilanteissa.The invention will now be explained in more detail by means of a known solution shown in the accompanying drawing and a preferred embodiment of the invention, Fig. 1 shows in principle a known measuring apparatus, Fig. 2 shows the operation of a constant flow controller used in the apparatus of Fig. 1 at different backpressures Fig. 3 shows in principle a preferred embodiment of the invention and Fig. 4 shows the operation of the constant flow rate controller used in the embodiment according to Fig. 3 in different back pressure situations.

Kuviossa 1 esitetyssä tunnetussa laitteistossa on viitenumerolla 1 esitetty yleisesti vakiovirtaussäädintä. Viitenumerolla 2 on puolestaan esitetty painemittaria. Vakiovirtaussäädin 1 muodostuu kotelo-osasta 3, jonka si-10 s-än on muodostettu ontelo, joka on jaettu kalvon 4 avulla yläkammioksi 5 ja alakammioksi 6. Lisäksi kuvioon 1 on viitenumeron 7 avulla merkitty kalvon 4 ohjaama venttiili, joka toimii pääventtiilinä. Kalvoon 4 liittyen alakammioon 6 on sovitettu jousi 8. Mitattavaan säiliöön sijoitettu 15 kuplailuputki on merkitty viitenumerolla 9. Alakammioon 6 johtavassa kanavassa olevaa kuristinta on merkitty viitenumerolla 10.In the known apparatus shown in Fig. 1, a constant flow controller is generally indicated by reference numeral 1. Reference numeral 2, on the other hand, shows a pressure gauge. The constant flow controller 1 consists of a housing part 3 having a cavity formed in the si-10 s, which is divided by a membrane 4 into an upper chamber 5 and a lower chamber 6. In addition, reference numeral 7 denotes a valve 4 operated by the membrane 4 as a main valve. In connection with the membrane 4, a spring 8 is arranged in the lower chamber 6. The bubble tube 15 placed in the container to be measured is indicated by the reference number 9. The choke in the channel leading to the lower chamber 6 is indicated by the reference number 10.

Kuviossa 1 esitetty laitteisto on rakenteeltaan ja toiminnoiltaan alalla täysin tunnettu, joten tämän lait-20 teiston toiminta kuvataan tässä yhteydessä ainoastaan pää-piirteitätin. Paineilma syötetään vakiovirtaussäätimelle 1 paineenalennusventtiilin 11 kautta. Syöttöpaineen täytyy tällöin olla vakio. Vakiovirtaussäädin 1 pitää ilman virtauksen vakiona riippumatta putkistossa olevasta vasta-25 paineesta, joka kuvion 1 tapauksessa on riippuvainen mitattavan säiliön pinnankorkeudesta. Kuten kuviosta voidaan nähdä, vaikuttaa yläkammiossa 5 syöttöpaine P^ ja alakam-miossa 6 vastaavasti paine P2, joka on yhtäsuuri kuin P^-jousipaine. Painemittarilla 2 mitataan vastapaine P^, 30 joka tässä tapauksessa on säiliössä olevan nesteen hydrostaattinen paine. Tässä yhteydessä on tärkeätä huomata, että paine P^ on kuplailuputken 9 hydrostaattisen paineen ja impulssiputkistossa vaikuttavan muuttuvan virtausvastuksen summa. Tällä seikalla on suuri merkitys, sillä 35 vastapaineesta riippuen ilma puristuu kokoon ja näin ollen kuplailuputkelle menevän impulssiputken pituudesta johtuen 4 71014 virtausvastus muuttuu vastapaineen muuttuessa. Em. seikoista johtuen saaduissa mittaustuloksissa on hankalasti kompensoitavia virheellisyyksiä.The structure and functions of the apparatus shown in Figure 1 are fully known in the art, so that the operation of this apparatus is described in this connection only in general terms. Compressed air is supplied to the constant flow controller 1 via a pressure relief valve 11. The supply pressure must then be constant. The constant flow regulator 1 keeps the air flow constant regardless of the back pressure in the piping, which in the case of Fig. 1 depends on the surface height of the tank to be measured. As can be seen from the figure, the supply pressure P1 in the upper chamber 5 and the pressure P2 in the lower chamber 6, which is equal to the spring pressure P1, act, respectively. The pressure gauge 2 measures the back pressure P, 30 which in this case is the hydrostatic pressure of the liquid in the tank. In this connection, it is important to note that the pressure P 1 is the sum of the hydrostatic pressure of the bubble tube 9 and the variable flow resistance acting in the impulse piping. This fact is of great importance because, depending on the back pressure, the air is compressed and thus, due to the length of the impulse tube going to the bubble tube, the flow resistance of 4 71014 changes as the back pressure changes. Em. due to the circumstances, the measurement results obtained are difficult to compensate for.

Kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytetty vakio-5 virtaussäädin 1 pitää ilman virtauksen vakiona normaali-litroissa riippumatta em. vastapaineesta. Em. seikka on esitetty havainnollisesti kuviossa 2. Kuvion 2 tapauksessa on lähdetty siitä, että syöttöpaine on 5 baria.The standard flow controller 1 used in the apparatus according to Figure 1 keeps the air flow constant in normal liters, regardless of the above-mentioned back pressure. Em. this is illustrated in Figure 2. In the case of Figure 2, it is assumed that the supply pressure is 5 bar.

Ilman kokoonpuristumisesta aiheutuvien epäkohtien 10 eliminoimiseksi on keksinnössä lähdetty siitä perusoivalluksesta, että ilman virtausnopeus impulssiputkessa pide- tään vakiona syötettävän ilman paineen tai impulssiputken virtausvastuksen vaihteluista huolimatta.In order to eliminate the disadvantages caused by air compression, the invention is based on the basic realization that the air flow rate in the impulse tube is kept constant despite the variations in the supply air pressure or the impedance of the impulse tube.

Kuviossa 3 on periaatteellisesti esitetty laite, 15 joka käyttää hyväksi em. ideaa. Kuviossa 3 on viitenumerolla 101 esitetty yleisesti vakionopeusvirtaussäädintä ja viitenumerolla 102 puolestaan painemittaria. Vakiovir-taussäädin 101 muodostuu kotelo-osasta 3, jonka sisään on muodostettu ontelo, joka on jaettu kalvon 104 avulla ylä-20 kammioksi 105 ja alakammioksi 106. Kuvioon 3 on lisäksi merkitty kalvon 104 ohjaama venttiili 107, joka toimii pääventtiilinä. Kalvoon 104 liittyen on yläkammioon 105 sovitettu jousi 108. Mitattavaan säiliöön sijoitettu kup-lailuputki on merkitty kuvioon viitenumerolla 109. Ala-25 kammioon 106 johtavassa kanavassa olevaa kuristinta on merkitty viitenumerolla 110.Figure 3 shows in principle a device 15 which utilizes the above idea. In Fig. 3, reference numeral 101 generally indicates a constant velocity flow controller and reference numeral 102 shows a pressure gauge. The constant flow controller 101 consists of a housing part 3 in which a cavity is formed, which is divided by a membrane 104 into an upper chamber 105 and a lower chamber 106. Fig. 3 further shows a valve 107 controlled by the membrane 104, which acts as a main valve. In connection with the membrane 104, a spring 108 is arranged in the upper chamber 105. A bubbling tube placed in the container to be measured is indicated in the figure by reference numeral 109. The choke in the channel leading to the lower chamber 106 is indicated by reference numeral 110.

Kuvion 3 mukaisessa laitteistossa käytetyn vakio-nopeusvirtaussäätimen 1 kalvo-ohjatun venttiilin 107 asento on riippuvainen impulssiputken vastapaineesta, joka on 30 merkitty kuvioon viitteellä P^· Tämä voidaan nähdä helposti esimerkiksi kuviosta 3, jolloin on huomattava, että ylä-kammiossa vallitsee nimenomaan paine P^. Paineen P^ lisäksi kuvioon 3 on merkitty paineilman syöttöpaine P^ ja ala-kammiossa 106 vallitseva paine P£, joka on yhtäsuuri kuin 35 paineen P^ ja jousipaineen summa. Tässä yhteydessä on lisäksi tärkeätä huomata, että tässä tapauksessa vastapaine 5 71014 P3 on sama kuin kuplaipuputken 109 hydrostaattinen paine.The position of the diaphragm-controlled valve 107 of the constant velocity flow controller 1 used in the apparatus according to Fig. 3 depends on the back pressure of the impulse tube, which is indicated in the figure by reference to P ^ · This can be easily seen in Fig. 3, for example. . In addition to the pressure P1, Fig. 3 shows the compressed air supply pressure P1 and the pressure P1 in the lower chamber 106, which is equal to the sum of the pressure P1 and the spring pressure. In this connection, it is also important to note that in this case the back pressure 5 71014 P3 is the same as the hydrostatic pressure of the bubble tube 109.

Kuvion 3 mukainen vakiovirtaussäädin 1 pitää näin ollen ilman virtausnopeuden sekä ilman määrän paineenalai-sena vakiona riippumatta syöttöpaineesta ja vastapai-5 neesta P^. Em. seikalla on se olennainen etu, että impuls-siputken virtausvastus pysyy samana, vaikka ilma puristuu-kin kokoon kasvaneen vastapaineen johdosta, ts. ilman määrä normaalilitroissa kasvaa kun vastapaine kasvaa, sillä venttiili 107 avautuu enemmän ja pienenee vastaavasti, kun 10 vastapaine pienenee. Em. syistä johtuen ei muuttuva virtausvastus aiheuta virheitä paineen P^ mittauksessa, joka suoritetaan painemittarin 102 avulla. Kuvioon 3 liittyen on vielä tärkeätä havaita, että syöttöilman paineen ei tarvitse kuvion mukaisessa laitteistossa olla vakio.The constant flow controller 1 according to Fig. 3 thus keeps the air flow rate and the amount of air under pressure constant, regardless of the supply pressure and the back pressure P 1. Em. the fact has the essential advantage that the flow resistance of the impulse tube remains the same even if the air is compressed due to the increased back pressure, i.e. the amount of air in normal liters increases as the back pressure increases, as the valve 107 opens more and decreases correspondingly as the back pressure decreases. Em. for these reasons, the variable flow resistance does not cause errors in the measurement of the pressure P 1 performed by the pressure gauge 102. In connection with Figure 3, it is still important to note that the supply air pressure does not have to be constant in the apparatus according to the figure.

15 Kuvion 3 mukaisessa laitteistossa käytetty vakio- nopeusvirtaussäädin 101 pitää ilman virtausnopeuden putkistossa vakiona vastapaineesta riippuen, ts. ilman määrä kasvaa normaalilitroissa mitaten, mikäli vastapaine P^ kasvaa ja päinvastoin. Em. seikka on esitetty havainnolli-20 sesti kuviossa 4. Kuvion 4 tapauksessa on lähdetty siitä, että syöttöilman paine P^ on 5 bar ± 1 bar.The constant velocity flow controller 101 used in the apparatus of Fig. 3 keeps the air flow rate in the piping constant depending on the back pressure, i.e. the amount of air increases in normal liters if the back pressure P 1 increases and vice versa. Em. this is illustrated in Fig. 4. In the case of Fig. 4, it is assumed that the supply air pressure P 1 is 5 bar ± 1 bar.

Edellä esitettyä suoritusesimerkkiä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella monin eri tavoin patenttivaatimusten puitteissa. 25 Näin ollen vakionopeusvirtaussäätimen 101 ei luonnollisestikaan tarvitse olla yksityiskohdiltaan juuri sellainen kuin kuviossa 3 on esitetty ja sen toiminnan ei tarvitse olla juuri sellainen kuin kuviossa 4 on esitetty, vaan myös muunlaiset ratkaisut ja toiminnat ovat mahdollisia.The above embodiment is in no way intended to limit the invention, but the invention can be modified in many different ways within the scope of the claims. Thus, of course, the constant velocity flow controller 101 need not be exactly as detailed in Figure 3 and its operation need not be exactly as shown in Figure 4, but other solutions and functions are also possible.

30 Kuvioiden esimerkit on näin ollen ymmärrettävä ainoastaan periaatteellisiksi, suuntaa antaviksi esimerkeiksi.30 The examples in the figures are therefore to be understood only as illustrative in principle.

Claims

71014 Claims: 1 u n

A method for measuring the surface height of liquid tanks or the like, in which a bubble tube (109) is placed in the tank to be measured and in which the pressure measurement (102) and the purge air supply to the bubble tube (109) take place via the same impulse tube, characterized in that the air flow rate despite variations in air pressure (P ^) or impulse tube back pressure (P ^) 10 by increasing the air flow as the impulse tube back pressure (P ^) increases and vice versa.

Apparatus for measuring the level of liquid tanks or the like, wherein a bubble tube (109) is placed in the tank to be measured and wherein the pressure measurement 15 (102) and the supply by means of a purge air regulator are arranged via the same impulse tube, characterized in that the controller is a constant flow controller comprising a chamber divided into a first (105) and a second part (106) by means of a membrane (104) known per se and a diaphragm-controlled valve (107) arranged in the second part (106) known per se, the air being adapted to be supplied by the diaphragm-controlled valve ( 107) through the second part (106) of the chamber and thence further to the bubble tube (109) and that the diaphragm-controlled valve (107) is adapted to open as the impulse tube back pressure (P1) prevailing in the first part (105) of the chamber increases and as the back pressure (P 2) decreases and thus increase and decrease the air flow to keep the flow rate constant na despite variations in the pressure (P ^) or back pressure (P ^) of the air supplied in the impulse tube.