RU2114400C1 - Device for uninterrupted measurement of level of liquid - Google Patents
Device for uninterrupted measurement of level of liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2114400C1 RU2114400C1 RU93047474A RU93047474A RU2114400C1 RU 2114400 C1 RU2114400 C1 RU 2114400C1 RU 93047474 A RU93047474 A RU 93047474A RU 93047474 A RU93047474 A RU 93047474A RU 2114400 C1 RU2114400 C1 RU 2114400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- liquid
- conductor
- temperature
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройству для непрерывного измерения уровня жидкости в сосуде, например в корпусе ядерного реактора. The invention relates to a device for continuously measuring the liquid level in a vessel, for example, in a nuclear reactor vessel.
Известно [1] устройство для измерения уровня жидкости, содержащее протяженный терморезистор, установленный вертикально, и источник электропитания, подключенный к этому терморезистору. С помощью подобного устройства может осуществляться измерение уровня жидкости в сосуде. It is known [1] a device for measuring the liquid level, containing an extended thermistor mounted vertically, and a power source connected to this thermistor. With the help of such a device, a measurement of the liquid level in the vessel can be carried out.
Известен также [2] способ измерения уровня жидкого металла, заключающийся в том, что термоэлемент подключают к источнику электроэнергии, погружают его в контролируемую среду, нагревают до температуры, превышающей температуру этой среды, производят измерения и обработку результатов измерений, и устройство для измерения уровня жидкого металла по этому способу, содержащее термоэлемент, включенный в мостовую схему. Основными недостатками указанных устройства, а также способа и устройства являются:
невозможность индикации заполнения сосуда жидкостью доверху (когда свободная поверхность жидкости отсутствует);
отсутствие учета зависимости показаний устройства от входной температуры, давления жидкости и ее скорости, хотя последние существенно влияют на теплопередачу от термоэлемента (терморезистора) к жидкости;
большая инерционность и отсутствие коррекции инерционности сигнала устройства для уменьшения запаздывания изменения сигнала устройства по отношению к уровню жидкости;
нелинейная зависимость изменения сопротивления терморезистора от высоты уровня жидкости из-за существенной температурной зависимости сопротивления нагревателя от уровня жидкости.There is also known [2] a method of measuring the level of liquid metal, which consists in the fact that the thermocouple is connected to a source of electricity, immersed in a controlled environment, heated to a temperature above the temperature of this medium, measurements are made and processing of measurement results, and a device for measuring the level of liquid metal according to this method, containing a thermocouple included in the bridge circuit. The main disadvantages of these devices, as well as the method and device are:
the impossibility of indicating the filling of the vessel with liquid to the top (when the free surface of the liquid is absent);
the lack of taking into account the dependence of the readings of the device on the input temperature, fluid pressure and its speed, although the latter significantly affect the heat transfer from the thermocouple (thermistor) to the liquid;
large inertia and the lack of correction of the inertia of the device signal to reduce the delay of the device signal change with respect to the liquid level;
non-linear dependence of the change in the resistance of the thermistor on the height of the liquid level due to the significant temperature dependence of the resistance of the heater on the liquid level.
В качестве прототипа выбрано известное [3] устройство для непрерывного измерения уровня жидкости, содержащее удлиненный трубчатый массивный корпус, частично погруженный в жидкость, причем жидкость имеет много большую теплопроводность, чем газ, окружающий часть корпуса, находящуюся вне жидкости, герметизированный электрически изолированный проводник, находящийся с корпусом в хорошем тепловом контакте, заделанный на внешней части корпуса и уложенный по спирали, причем электрическое сопротивление проводника изменяется с изменением температуры, устройство для измерения изменений сопротивления проводника, нагреватель внутри названного корпуса, устройство для измерения температуры корпуса и плотно прижатого к нему проводника, устройство для электропитания нагревателя, причем устройство для измерения температуры связано с устройством для электропитания нагревателя так, чтобы поддерживать температуру части корпуса над жидкостью и температуру части корпуса в жидкости при наперед заданном значении их разности. Названный проводник изолирован окисью магния. As a prototype, a well-known [3] device for continuous level measurement of a liquid is selected, comprising an elongated tubular massive body partially immersed in a liquid, the liquid having much greater thermal conductivity than the gas surrounding the part of the body located outside the liquid, a sealed electrically insulated conductor located with the casing in good thermal contact, sealed on the outer part of the casing and laid in a spiral, moreover, the electrical resistance of the conductor varies with a device, a device for measuring changes in the resistance of a conductor, a heater inside the said case, a device for measuring the temperature of the case and the conductor pressed tightly against it, a device for supplying power to the heater, the device for measuring temperature being connected to the device for supplying the heater so as to maintain the temperature of part of the case above liquid and the temperature of a part of the body in the liquid at a predetermined value of their difference. The named conductor is insulated with magnesium oxide.
Недостатками устройства, выбранного в качестве прототипа, являются значительное запаздывание изменения сигнала устройства по отношению к уровню жидкости, обусловленное в основном массивностью корпуса и наличием контактного термического сопротивления между изолированным проводником и поверхностью корпуса, невозможность индикации заполнения сосуда жидкостью доверху, отсутствие учета зависимости показаний устройства от входной температуры, давления жидкости и ее скорости, существенно влияющих на теплопередачу от корпуса к жидкости (или от корпуса к пару или газу), а следовательно, и на температуру корпуса, нелинейная зависимость измерения сопротивления проводника от высоты уровня жидкости вблизи заполнения сосуда доверху из-за увеличения тока в проводнике и существенной температурной зависимости сопротивления проводника. The disadvantages of the device selected as a prototype are the significant delay in the change in the signal of the device with respect to the liquid level, due mainly to the massiveness of the housing and the presence of contact thermal resistance between the insulated conductor and the surface of the housing, the inability to indicate the filling of the vessel with liquid to the top, the lack of taking into account the dependence of the readings of the device on inlet temperature, fluid pressure and its speed, significantly affecting the heat transfer from the housing to the fluid (or from the case to the vapor or gas), and therefore to the temperature of the case, the nonlinear dependence of the measurement of the resistance of the conductor on the height of the liquid level near the filling of the vessel to the top due to an increase in current in the conductor and a significant temperature dependence of the resistance of the conductor.
Целью изобретения является уменьшение запаздывания изменения сигнала устройства по отношению к уровню жидкости, индикации заполнения сосуда жидкостью доверху и учет зависимости показаний устройства от давления жидкости и ее скорости. Целью изобретения является также обеспечение линейной зависимости изменения сопротивления проводника от высоты уровня жидкости. The aim of the invention is to reduce the delay of the change in the signal of the device relative to the liquid level, indicating the filling of the vessel with liquid to the top and taking into account the dependence of the readings of the device on the pressure of the liquid and its speed. The aim of the invention is also to provide a linear dependence of the change in the resistance of the conductor on the height of the liquid level.
Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен вместе с проводником, нагревателем и двумя датчиками температуры в виде единого кабеля с минеральной изоляцией, обладающей высокой теплопроводностью и малой теплоемкостью, датчики температуры расположены в нижней части корпуса, один выше, а другой ниже нижнего конца нагревателя, устройство регулирования тока накала содержит датчик давления, блоки регулирования в зависимости от входной температуры и давления жидкости, а также от скорости жидкости, определяемой по перепаду температур между частями корпуса в нижней его части, лежащими выше и ниже нижнего нагревателя, устройство измерения электрического сопротивления проводника содержит блок коррекции инерционности сигнала, пропорционального этому сопротивлению. This goal is achieved by the fact that the casing is made together with a conductor, a heater and two temperature sensors in the form of a single cable with mineral insulation, which has high thermal conductivity and low heat capacity, temperature sensors are located in the lower part of the casing, one above and the other below the lower end of the heater, the glow current control device contains a pressure sensor, control units depending on the input temperature and liquid pressure, as well as on the liquid velocity, determined by the temperature difference ur between the parts of the housing in its lower part, lying above and below the lower heater, the device for measuring the electrical resistance of the conductor contains a block of correction of the inertia of the signal proportional to this resistance.
Поставленная цель достигается также и тем, что нагреватель выполнен из металла со слабой температурной зависимостью электрического сопротивления, например из нихрома. This goal is also achieved by the fact that the heater is made of metal with a weak temperature dependence of electrical resistance, for example from nichrome.
Предлагаемое устройство позволяет непрерывно с малым запаздыванием по времени контролировать уровень жидкости в сосуде, индицировать заполнение сосуда жидкостью доверху и постоянно контролировать это состояние, учитывать и вносить соответствующие поправки в показания устройства в зависимости от входной температуры, давления жидкости и ее скорости. Устройство обеспечивает зависимость изменения сопротивления проводника от высоты уровня жидкости, близкую к линейной. Тем самым обеспечивается повышенная оперативность и точность контроля жидкости в сосуде. The proposed device allows continuously with a small delay in time to control the level of the liquid in the vessel, to indicate the filling of the vessel with liquid to the top and to constantly monitor this state, to take into account and make appropriate corrections to the readings of the device depending on the input temperature, pressure of the liquid and its speed. The device provides a dependence of the change in the resistance of the conductor on the height of the liquid level, close to linear. This provides increased efficiency and accuracy of the control fluid in the vessel.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для непрерывного изменения уровня жидкости в сосуде; на фиг. 2 - полученная при испытании действующего макета устройства зависимость изменения сопротивления проводника от уровня воды в сосуде при постоянном значении тока накала нагревателя; на фиг. 3 - полученная при испытании действующего макета устройства зависимость изменения сопротивления проводника от времени при скачкообразном изменении уровня воды в сосуде без применения и с применением корректирующего устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device for continuously changing the liquid level in a vessel; in FIG. 2 - the dependence of the change in the resistance of the conductor on the water level in the vessel obtained when testing the current model of the device at a constant value of the heater current; in FIG. 3 - the dependence of the change in the resistance of the conductor on time obtained by testing the current prototype of the device with an abrupt change in the level of water in the vessel without and using a corrective device.
Устройство для непрерывного изменения уровня жидкости (фиг. 1) содержит расположенный вертикально удлиненный корпус 1, частично или полностью погруженный в жидкость 10, нагреватель 3 внутри корпуса, электрически изолированный проводник 2 с концами, выведенными из сосуда 11, устройство 7 для измерения электрического сопротивления проводника, устройство 8 для измерения температуры корпуса с датчиками 4 и 5 в двух местах по его длине, устройство 6 для электропитания нагревателя и регулирования его тока накала. Корпус 1 выполнен с проводником 2, нагревателем 3 и двумя датчиками температуры 4 и 5 в виде единого триаксиального кабеля с магнезиальной изоляцией. Датчики 4 и 5 температуры расположены в нижней части корпуса 1: один выше, а другой ниже нижнего конца нагревателя 3. Устройство 6 регулирования тока накала содержит блоки регулирования в зависимости от давления и перепада температуры между частями корпуса выше и ниже нижнего конца нагревателя 3 и датчик давления 9. Устройство 7 измерения электрического сопротивления проводника 2 содержит блок коррекции инерционности сигнала, пропорционального этому сопротивлению. Нагреватель 3 выполнен из нихрома. A device for continuously changing the liquid level (Fig. 1) contains a vertically elongated housing 1, partially or completely immersed in the fluid 10, a heater 3 inside the housing, an electrically insulated conductor 2 with ends out of the vessel 11, a device 7 for measuring the electrical resistance of the conductor , a device 8 for measuring the temperature of the housing with sensors 4 and 5 in two places along its length, a device 6 for powering the heater and regulating its glow current. The housing 1 is made with a conductor 2, a heater 3 and two temperature sensors 4 and 5 in the form of a single triaxial cable with magnesia insulation. Temperature sensors 4 and 5 are located in the lower part of the housing 1: one above and the other below the lower end of the heater 3. The glow current control device 6 contains control units depending on the pressure and temperature difference between the parts of the housing above and below the lower end of the heater 3 and a sensor pressure 9. The device 7 for measuring the electrical resistance of the conductor 2 comprises a signal inertia correction unit proportional to this resistance. The heater 3 is made of nichrome.
Устройство работает следующим образом. Если нагреватель включен и установлен постоянный ток накала, то при наличии границы раздела жидкой и паровой фаз часть корпуса, находящаяся вне жидкости, будет нагрета до существенно более высокой температуры, чем часть корпуса, находящаяся в жидкости, из-за большего коэффициента теплоотдачи от корпуса к жидкости, чем от корпуса к пару (газу). При фиксированном положении границы раздела (уровня жидкости) электрическое сопротивление проводника будет постоянно. Смещение границы раздела фаз относительно выбранного начального положения (изменение уровня жидкости) приводит к изменению распределения температуры по длине корпуса и соответствующему изменению сопротивления проводника (фиг. 2), которое измеряется упомянутым выше устройством. При этом на основании результатов контроля температуры жидкости в двух точках оценивается ее скорость и далее с учетом давления жидкости осуществляется регулирование тока накала и в результате коррекция температуры корпуса в целом, позволяющая существенно уменьшить влияние входной температуры, расхода жидкости и ее давления на показания устройства для непрерывного измерения уровня. The device operates as follows. If the heater is turned on and a constant glow current is set, then if there is an interface between the liquid and vapor phases, the part of the body that is outside the liquid will be heated to a significantly higher temperature than the part of the body that is in the liquid, due to the higher heat transfer coefficient from the body to liquids than from the body to the vapor (gas). With a fixed position of the interface (liquid level), the electrical resistance of the conductor will be constant. The shift of the phase boundary relative to the selected initial position (change in liquid level) leads to a change in the temperature distribution along the length of the housing and a corresponding change in the resistance of the conductor (Fig. 2), which is measured by the above-mentioned device. Moreover, based on the results of monitoring the temperature of the liquid at two points, its speed is estimated and then, taking into account the liquid pressure, the glow current is regulated and, as a result, the temperature of the housing as a whole is adjusted, which significantly reduces the influence of the inlet temperature, liquid flow, and its pressure on the readings of the device for continuous level measurement.
В блоке коррекции на основе численного решения совокупности дифференциальных уравнений, описывающих процессы теплопереноса в системе "корпус-жидкость-пар(газ)", осуществляется коррекция инерционности сигнала, пропорционального электрическому сопротивлению проводника. На фиг. 3 представлены полученные при испытании действующего макета устройства зависимости изменения сопротивления проводника от времени при скачкообразном изменении уровня воды в сосуде без применения (кривая 12) и с применением (кривая 13) корректирующего устройства. In the correction block, based on the numerical solution of the set of differential equations describing the processes of heat transfer in the housing-liquid-vapor (gas) system, the inertia of the signal is proportional to the electrical resistance of the conductor. In FIG. Figure 3 shows the dependences of the change in the resistance of the conductor on time obtained by testing the current prototype of the device with an abrupt change in the water level in the vessel without using (curve 12) and using (curve 13) a correction device.
Экспериментальные исследования действующего макета устройства для непрерывного изменения уровня жидкости в сосуде показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) заявляемое устройство обеспечивает повышенную оперативность и точность контроля уровня жидкости в сосуде, а также позволяет постоянно контролировать факт заполнения сосуда доверху. Experimental studies of the current layout of the device for continuously changing the liquid level in the vessel showed that, compared with a device of a similar purpose (prototype), the inventive device provides increased efficiency and accuracy of monitoring the liquid level in the vessel, and also allows you to constantly monitor the fact of filling the vessel to the top.
Источники информации
1. Найденко Ю.П., Маслаков М.Д., Скачков Ю.В. Устройство для измерения уровня жидкости. Авторское свидетельство СССР N 1672228, кл. G 01 F 23/22, 1991.Sources of information
1. Naidenko Yu.P., Maslakov M. D., Skachkov Yu.V. Device for measuring liquid level. USSR author's certificate N 1672228, cl. G 01 F 23/22, 1991.
2. Строкова Н. Н. Способ измерения уровня жидкого металла и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство СССР N 1705704, кл. G 01 F 23/22, 1992. 2. Strokova N. N. The method of measuring the level of liquid metal and a device for its implementation. USSR author's certificate N 1705704, cl. G 01 F 23/22, 1992.
3. G. H.Reicks. Continuous fluid level measuring apparatus. US Patent N 3324722. Assignee Atomic Power Development Associates, Inc. Filed Dec. 23.1964. Patented June 13, 1967. C1. 73-295. 3. G. H. Reicks. Continuous fluid level measuring apparatus. US Patent N 3,324,722. Assignee Atomic Power Development Associates, Inc. Filed Dec. 23.1964. Patented June 13, 1967. C1. 73-295.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93047474A RU2114400C1 (en) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Device for uninterrupted measurement of level of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93047474A RU2114400C1 (en) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Device for uninterrupted measurement of level of liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93047474A RU93047474A (en) | 1996-05-27 |
| RU2114400C1 true RU2114400C1 (en) | 1998-06-27 |
Family
ID=20148141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93047474A RU2114400C1 (en) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Device for uninterrupted measurement of level of liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2114400C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001035421A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-17 | Mikhail Grigorievich Mitelman | Device for detecting the heat carrier level in reactor (options) |
| RU2487323C2 (en) * | 2008-02-26 | 2013-07-10 | Арефа Нп Гмбх | Electric heating element |
-
1993
- 1993-10-12 RU RU93047474A patent/RU2114400C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US, патент 3324722, 1967, G 01 F 23/22. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001035421A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-17 | Mikhail Grigorievich Mitelman | Device for detecting the heat carrier level in reactor (options) |
| RU2487323C2 (en) * | 2008-02-26 | 2013-07-10 | Арефа Нп Гмбх | Electric heating element |
| US8739621B2 (en) | 2008-02-26 | 2014-06-03 | Areva Gmbh | Electrical heating element and method of measuring a filling level |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6093315A (en) | Heat-sensitive measuring system of liquid level | |
| US4338563A (en) | Corrosion measurement with secondary temperature compensation | |
| US5730026A (en) | Microprocessor-based liquid sensor and ice detector | |
| EP0805968B1 (en) | Real-time measuring method | |
| RU2114400C1 (en) | Device for uninterrupted measurement of level of liquid | |
| US4563098A (en) | Gradient compensated temperature probe and gradient compensation method | |
| GB2168153A (en) | Liquid level control and indication | |
| RU2153712C1 (en) | Device for metering coolant level in reactor (design versions) | |
| US20180283925A1 (en) | Apparatus and Method for Measuring a Level of a Liquid | |
| Farber et al. | Variation of heat transfer coefficient with length | |
| RU2065579C1 (en) | Transducer of parameters of medium | |
| SU647542A1 (en) | Thermocouple-based level gauge | |
| SU545172A1 (en) | Thermal gage of two media interface | |
| KR100356994B1 (en) | Thermal conductivity detecting method for fluid and gas | |
| SU1672228A1 (en) | Liquid level meter | |
| SU618647A1 (en) | Thermal level gauge | |
| Sandrock | High‐pressure high‐temperature differential scanning calorimeter | |
| RU93047474A (en) | DEVICE FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF LIQUID LIQUID | |
| SU1280325A1 (en) | Flowmeter | |
| RU2169908C2 (en) | Device measuring level of liquid | |
| RU2213330C2 (en) | Method of thermal measurement of levels of interface of media | |
| KR910004306B1 (en) | Adiabatic efficiency testing device of adiabatic material for pipe laying | |
| RU8802U1 (en) | STABILIZATION CAMERA | |
| RU2081400C1 (en) | Method and apparatus for determination of liquid mediums level | |
| RU1789882C (en) | Method of determining boiling heat transfer coefficient |