RU2277705C2 - Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method - Google Patents

Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method Download PDF

Info

Publication number
RU2277705C2
RU2277705C2 RU2004107730/28A RU2004107730A RU2277705C2 RU 2277705 C2 RU2277705 C2 RU 2277705C2 RU 2004107730/28 A RU2004107730/28 A RU 2004107730/28A RU 2004107730 A RU2004107730 A RU 2004107730A RU 2277705 C2 RU2277705 C2 RU 2277705C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
float
density
permanent magnet
electromagnet
liquid medium
Prior art date
Application number
RU2004107730/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004107730A (en
Inventor
Алексей Васильевич Барычев (RU)
Алексей Васильевич Барычев
Сергей Леонидович Баранов (RU)
Сергей Леонидович Баранов
Дмитрий Владимирович Плюснин (RU)
Дмитрий Владимирович Плюснин
Виктор Леонидович Арбузов (RU)
Виктор Леонидович Арбузов
Иосиф Израилович Фишман (RU)
Иосиф Израилович Фишман
Original Assignee
Открытое акционерное общество Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" (ИПФ "СибНА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=35849607&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2277705(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Открытое акционерное общество Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" (ИПФ "СибНА") filed Critical Открытое акционерное общество Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" (ИПФ "СибНА")
Priority to RU2004107730/28A priority Critical patent/RU2277705C2/en
Publication of RU2004107730A publication Critical patent/RU2004107730A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277705C2 publication Critical patent/RU2277705C2/en

Links

Landscapes

  • Level Indicators Using A Float (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment engineering, possible use in systems for controlling and monitoring technological processes during operation with liquid substances.
SUBSTANCE: method includes measuring time t1 and t2 of passing of fixed distance Δh in liquid substance by a full immersion float, upwardly and downwardly, respectively, where (t2-t1)/(t1+t2) is density characteristic of liquid substance. Device consists of body 1 with measuring hollow 2 and full immersion float 3 therein. Float is equipped with permanent magnet 4, which is positioned in portion of device body by means of joint with horizontal axis 10, while full immersion float and magnet are connected by lever 9 with possibility of swaying on axis 10 in vertical plane.
EFFECT: increased consumer properties and increased measurements precision for density of liquid under research.
1 dwg

Description

Изобретения относятся к способам и устройствам измерения плотности и могут быть использованы для прецизионных измерений плотности жидких сред, например нефти и нефтепродуктов.The invention relates to methods and devices for measuring density and can be used for precision measurements of the density of liquid media, such as oil and petroleum products.

Известен магнитно-поплавковый метод определения плотности жидких сред [1] с различными его модификациями: пружинный, электромагнитный, флотационный и др. При таком методе измеряемая плотность жидкости является функцией перемещения поплавка под действием пружины, тока соленоида (электромагнита), скорости перемещения поплавка и т.п.The known magnetic-float method for determining the density of liquid media [1] with its various modifications: spring, electromagnetic, flotation, etc. With this method, the measured fluid density is a function of the movement of the float under the action of a spring, the current of the solenoid (electromagnet), the speed of movement of the float, and t .P.

Существенным недостатком такого метода является влияние на результат измерения вязкости измеряемой среды и температуры.A significant drawback of this method is the effect on the result of measuring the viscosity of the measured medium and temperature.

Известны устройства определения плотности жидких сред, реализующие метод [1] в том или ином конструктивном исполнении [2-5], так, например, электромагнитные плотномеры содержат измерительный сосуд с измеряемой жидкой средой, размещенный внутри сосуда поплавок так называемого полного погружения с установленным в нем постоянным магнитом, находящимся в магнитном поле соленоида, и один датчик положения поплавка в том или ином конструктивном исполнении. О плотности судят по току обмотки соленоида, включенного тем или иным образом в схему измерения. Общим недостатком плотномеров [2-5] является не решенная до конца проблема "нулевой отметки", а именно наличие погрешности измерения за счет смещения поплавка относительно нулевой точки отсчета. Можно отметить, что известные плотномеры, судя по описаниям, не лишены схемных и конструкторских сложностей. К тому же в плотномерах [2-5] изменения вязкости измеряемой среды создают дополнительную погрешность измерения плотности. Измерение плотности высоковязких жидких сред обеспечивается, например, известным плотномером [6] для измерения плотности таковых с повышенной вязкостью, где испытуемую жидкость помещают в специальную полость внутри поплавка с магнитом, а сосуд заполняют контрольной жидкостью с известной плотностью и далее измерения плотности выполняют тем же магнитно-поплавковым методом.Known devices for determining the density of liquid media that implement the method [1] in one form or another [2-5], for example, electromagnetic densitometers contain a measuring vessel with a measured liquid medium, a so-called full immersion float placed inside the vessel with it installed a permanent magnet located in the magnetic field of the solenoid, and one float position sensor in one or another design. The density is judged by the current of the winding of the solenoid included in one way or another in the measurement circuit. A common drawback of densitometers [2-5] is the "zero mark" problem that has not been completely resolved, namely, the presence of a measurement error due to the displacement of the float relative to the zero reference point. It can be noted that the known densitometers, judging by the descriptions, are not devoid of circuit and design difficulties. In addition, in densitometers [2-5], changes in the viscosity of the medium being measured create an additional error in the measurement of density. The density measurement of highly viscous liquid media is provided, for example, by a known densitometer [6] for measuring the density of those with high viscosity, where the test fluid is placed in a special cavity inside the float with a magnet, and the vessel is filled with a control fluid with a known density and then the density measurements are performed using the same magnetically -float method.

Недостатком такого устройства является его сугубо лабораторное исполнение и сложность адаптации его для систем контроля технологических процессов без существенной конструкторской доработки.The disadvantage of this device is its purely laboratory design and the difficulty of adapting it for process control systems without significant design refinement.

Наиболее близкими техническими решениями (прототипами) к заявляемому способу и устройству являются способ и реализующее его устройство-плотномер [7], обладающее повышенным быстродействием и чувствительностью при одновременном упрощении схемы измерения. Известный плотномер состоит из измерительной емкости с измеряемой жидкостью, катушки индуктивности, ферромагнитного сердечника с притянутым к нему пустотелым поплавком при наличии тока в катушке индуктивности. При выключении тока поплавок под действием выталкивающей силы всплывает и соприкасается с чувствительным элементом датчика, управляющего запуском-остановкой таймера. Способ измерения плотности в данном случае состоит в измерении времени движения (всплывания) поплавка, являющегося мерой искомой плотности жидкости. Действительно, время можно измерить со сколь угодно высокой точностью, (а следовательно, и плотность). И хотя при малых перемещениях поплавка [7] влияние изменения вязкости на точность измерения плотности незначительно, тем не менее принципиально, как показывают расчеты, оно присутствует. Таким образом и в данном способе измерения плотности и устройстве, его реализующем, есть существенный недостаток, а именно - влияние на результат измерения вязкости жидкости и изменение этого параметра от температуры последней.The closest technical solutions (prototypes) to the claimed method and device are the method and the device-density meter [7] that implements it, which has increased speed and sensitivity while simplifying the measurement scheme. A known densitometer consists of a measuring capacitance with a measured liquid, an inductor, a ferromagnetic core with a hollow float drawn to it in the presence of current in the inductor. When the current is turned off, the float, under the action of the buoyancy force, pops up and comes into contact with the sensitive element of the sensor that controls the start-stop of the timer. The method of measuring density in this case consists in measuring the time of movement (floating) of the float, which is a measure of the desired density of the liquid. Indeed, time can be measured with arbitrarily high accuracy (and, consequently, density). And although with small displacements of the float [7], the effect of viscosity changes on the accuracy of density measurement is insignificant, nevertheless, as shown by calculations, it is important. Thus, in this method of measuring density and the device that implements it, there is a significant drawback, namely, the influence on the result of measuring the viscosity of the liquid and the change in this parameter from the temperature of the latter.

Требуемый технический результат (иначе - цель создания заявляемых объектов) заключается в обеспечении известным техническим решениям более высоких потребительских свойств путем минимизации или исключения влияния вязкости измеряемой среды и температуры, а следовательно, и повышение точности измерения плотности исследуемой жидкости.The required technical result (otherwise, the purpose of the creation of the claimed objects) is to provide known technical solutions with higher consumer properties by minimizing or eliminating the influence of the viscosity of the measured medium and temperature, and, consequently, increasing the accuracy of measuring the density of the studied fluid.

Требуемый технический результат в заявляемом способе определения плотности жидкой среды согласно способу-прототипу, при котором в нее помещают поплавок полного погружения с заранее заданной плотностью ρп со встроенным в него постоянным магнитом, создают в зоне размещения постоянного магнита поплавка магнитное поле с вертикальной ориентацией магнитных силовых линий, с помощью которого регулируют силовое взаимодействие этого поля с полем постоянного магнита поплавка, то есть регулируют плавучесть последнего в измеряемой жидкой среде и измеряют время t его штатного перемещения Δh, являющееся мерой плотности, достигается тем, что магнитное поле создают электромагнитом со стабилизированным постоянным током питания, величину которого принимают заведомо большей, чем величина, необходимая для всплывания-погружения поплавка в рабочем диапазоне измерения плотности жидкой среды при смене полярности магнитного поля, причем одновременно со сменой полярности магнитного поля измеряют длительность каждого из двух временных интервалов, требующихся для полного цикла движения поплавка (вниз t1 и вверх t2 или наоборот) в пределах этого заранее заданного штатного (то есть ограниченного конструктивно) перемещения Δh, а плотность ρж жидкой среды определяют по одной из формул:The required technical result in the inventive method for determining the density of a liquid medium according to the prototype method, in which a complete immersion float with a predetermined density ρ p with a permanent magnet integrated in it is placed, create a magnetic field with a vertical orientation of magnetic force in the area of the float permanent magnet lines with which to regulate the force interaction of this field with the field of the permanent magnet of the float, that is, regulate the buoyancy of the latter in the measured liquid medium and measure the time t of its regular displacement Δh, which is a measure of density, is achieved by the fact that the magnetic field is created by an electromagnet with a stabilized constant current supply, the value of which is taken to be obviously larger than the value necessary for the float to float in the working range of measuring the density of a liquid medium at changing the polarity of the magnetic field, and at the same time as changing the polarity of the magnetic field, measure the duration of each of the two time intervals required for a full cycle of motion a float (down t 1 and up t 2 or vice versa) within this predetermined standard (i.e. structurally limited) displacement Δh, and the density ρ w of the liquid medium is determined by one of the formulas:

Figure 00000003
Figure 00000003

или (что то же самое, поскольку υ=Δh/t, а t=Δh/υ):or (which is the same, since υ = Δh / t, and t = Δh / υ):

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где t2-t1 - разность времени ходов поплавка;where t 2 -t 1 is the time difference of the strokes of the float;

t1+t2 - сумма времени ходов поплавка;t 1 + t 2 - the sum of the time the float moves;

υ12 - разность скоростей перемещения поплавка вверх-вниз;υ 12 - the difference in the speeds of movement of the float up and down;

υ12 - сумма скоростей перемещения поплавка вверх-вниз;υ 1 + υ 2 - the sum of the speeds of movement of the float up and down;

К - коэффициент масштабирования плотности.K is the density scaling factor.

Как показывают стендовые и промышленные испытания заявляемого устройства и опыт эксплуатации устройства-прототипа, требуемый технический результат достигается тем, что известное устройство для определения плотности жидкой среды, содержащее корпус с измерительной полостью, поплавок со встроенным постоянным магнитом в данной полости, электрический датчик верхнего положения поплавка, соединенный с таймером и блоком вычисления плотности, электромагнит, источник питания электромагнита, содержит электрический датчик нижнего положения поплавка, также соединенный с таймером и блоком вычисления плотности, поплавок и постоянный магнит соединены между собой рычагом с возможностью его качания в вертикальной плоскости, горизонтальная ось качания рычага размещена в центре постоянного магнита, электромагнит выполнен с незамкнутым магнитопроводом и обмоткой, часть корпуса с постоянным магнитом поплавка размещена в зазоре незамкнутого магнитопровода электромагнита, при этом постоянный магнит поплавка симметричен как относительно оси качания, так и относительно рычага, источник питания электромагнита выполнен в виде стабилизированного источника постоянного тока, а блок вычисления плотности выполнен в виде контроллера с функциями переключения полярности питания электромагнита, измерения временных интервалов перемещения поплавка вверх t1 и вниз t2 или наоборот, скорости перемещения поплавка вверх υ1 и вниз υ2 или наоборот, контроля качества стабилизации электропитания и вычисления плотности жидкой среды.As shown by bench and industrial tests of the claimed device and the operating experience of the prototype device, the required technical result is achieved by the fact that the known device for determining the density of a liquid medium, comprising a housing with a measuring cavity, a float with a built-in permanent magnet in this cavity, an electric sensor for the upper position of the float connected to a timer and a density calculating unit, an electromagnet, an electromagnet power supply, contains an electric lower position sensor the float, also connected to the timer and the density calculation unit, the float and the permanent magnet are interconnected by a lever with the possibility of swinging in the vertical plane, the horizontal axis of swing of the lever is located in the center of the permanent magnet, the electromagnet is made with an open magnetic circuit and winding, part of the body with a permanent magnet the float is placed in the gap of the open magnetic circuit of the electromagnet, while the permanent magnet of the float is symmetrical both with respect to the swing axis and relative to the lever, chnik power the electromagnet is configured as a stabilized DC power source and calculating unit density is designed as a controller with a power polarity switching functions electromagnet measuring time intervals float movement upwards t 1 and down t 2 or vice versa, the speed of movement of the float up υ 1 and down υ 2 or vice versa, control the quality of power supply stabilization and calculate the density of a liquid medium.

Требуемый технический результат обеспечен наличием в совокупности существенных признаков (характеризующих предлагаемый способ и реализующее его устройство для определения плотности жидкой среды) вышеуказанных отличительных признаков, а необнаружение в общедоступных источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами предполагает соответствие заявляемых объектов критериям изобретения.The required technical result is ensured by the presence of the essential features (characterizing the proposed method and the device implementing it for determining the density of the liquid medium) of the above distinctive features, and the non-detection of equivalent technical solutions with the same properties in the patent and technical information sources implies compliance of the claimed objects with the criteria of the invention.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства, реализующего способ определения плотности жидкой среды.The drawing shows a schematic diagram of a device that implements a method for determining the density of a liquid medium.

Устройство состоит из корпуса 1 с измерительной полостью 2, поплавка 3 со встроенным постоянным магнитом 4 в данной полости 2, электрического датчика 5 верхнего положения поплавка, соединенного с таймером и блоком вычисления плотности, электромагнита 6, источника 7 питания электромагнита. Устройство содержит также электрический датчик 8 нижнего положения поплавка, соединенный, как и датчик 5, с таймером и блоком вычисления плотности. Поплавок и постоянный магнит соединены между собой рычагом 9 с возможностью его качания в вертикальной плоскости, горизонтальная ось 10 качания рычага размещена в центре постоянного магнита, электромагнит выполнен с незамкнутым магнитопроводом 11 и обмоткой 12, часть 13 корпуса с постоянным магнитом поплавка размещена в зазоре магнитопровода электромагнита, при этом постоянный магнит поплавка симметричен как относительно оси качания, так и относительно рычага, источник питания электромагнита выполнен в виде стабилизированного источника постоянного тока, а таймер и блок вычисления плотности выполнены в виде единого контроллера 14 с функциями измерения временных интервалов перемещения поплавка вверх t1 и вниз t2 (или наоборот), скорости перемещения поплавка вверх υ1 и вниз υ2 (или наоборот) при переключении полярности питания электромагнита по его же командам, и, соответственно, вычисления плотности жидкой среды с учетом коэффициента масштабирования плотности прибора-плотномера конкретного конструктивного исполнения, то есть заявляемого устройства.The device consists of a housing 1 with a measuring cavity 2, a float 3 with a built-in permanent magnet 4 in this cavity 2, an electric sensor 5 of the upper position of the float connected to a timer and a density calculation unit, electromagnet 6, electromagnet power supply 7. The device also contains an electric sensor 8 of the lower position of the float, connected, like a sensor 5, with a timer and a density calculation unit. The float and a permanent magnet are interconnected by a lever 9 with the possibility of its swinging in a vertical plane, the horizontal axis of swing of the lever is located in the center of the permanent magnet, the electromagnet is made with an open magnetic circuit 11 and winding 12, part 13 of the housing with a permanent magnet of the float is placed in the gap of the electromagnet magnetic circuit while the permanent magnet of the float is symmetrical both with respect to the swing axis and with respect to the lever, the power supply of the electromagnet is made in the form of a stabilized source direct current, and the timer and the density calculation unit are made in the form of a single controller 14 with the functions of measuring the time intervals of the float moving up t 1 and down t 2 (or vice versa), the speed of the float moving up υ 1 and down υ 2 (or vice versa) when switching the power supply polarity of the electromagnet according to its commands, and, accordingly, the calculation of the density of the liquid medium, taking into account the density scale factor of the density meter of a particular design, that is, the claimed device.

Обязательным условием нормального функционирования устройства (плотномера), гарантирующего его точностные характеристики, является режим малых скоростей перемещения поплавка, когда жидкость обтекает последний ламинарно, а движение поплавка подчиняется закону Стокса [8].A prerequisite for the normal functioning of the device (densitometer), guaranteeing its accuracy characteristics, is the mode of low speeds of movement of the float, when the liquid flows around the latter laminarly, and the movement of the float obeys the Stokes law [8].

Устройство реализует заявляемый способ следующим образом. В исходном состоянии после наполнения жидкостью измерительной полости 2 (на чертеже линии подвода и сливания жидкой среды условно показаны стрелками) поплавок 3 находится в неопределенном положении. При включении источника 7 постоянного (стабилизированного) тока с определенной полярностью, задаваемой контроллером 14, поплавок 3 под силовым воздействием электромагнита 6, взаимодействующего с постоянным магнитом 4, начнет погружение (всплывание), пересекая зону чувствительности одного из датчиков (5 или 8) верхнего или нижнего положения поплавка. Срабатывание первым одного из датчиков (5 или 8) еще не является информационным с позиции измерения плотности, но оно однозначно определяет местоположение поплавка (верх или низ измерительной полости). После этого по команде контроллера 14 меняется полярность источника 7 постоянного тока, а следовательно, и направление напряженности магнитного поля электромагнита, под действием которого изменится и направление вращения вокруг горизонтальной оси 10 постоянного магнита 4 с рычагом 9 и поплавком 3. Под действием усилия электромагнита 7 поплавок 3 начнет погружение (всплывание), опять проходя зону чувствительности того же датчика 5 (8), тем самым включая таймер, находящийся в контроллере 14 на счет времени t1. При достижении поплавком зоны чувствительности датчика 8 (5) счет времени t1 прекращается. При очередной смене полярности источника постоянного тока поплавок 3 начнет обратное движение, опять пересекая зону чувствительности датчика положения 8 (5) и включая таймер контроллера на счет времени t2. При достижении поплавком 3 датчика положения 5 (8) счет времени t2 прекращается. При условии стабильности тока питания электромагнита 6 время движения поплавка вверх (или вниз) зависит от усилия электромагнита; при этом всегда t1≠t2 и υ1≠υ2.The device implements the inventive method as follows. In the initial state, after filling the measuring cavity 2 with liquid (in the drawing, the lines for supplying and draining the liquid medium are conventionally shown by arrows), the float 3 is in an undefined position. When the source 7 of constant (stabilized) current with a certain polarity specified by the controller 14 is turned on, the float 3, under the force of the action of an electromagnet 6 interacting with the permanent magnet 4, will begin immersion (floating up), crossing the sensitivity zone of one of the sensors (5 or 8) of the upper or lower position of the float. The first triggering of one of the sensors (5 or 8) is not yet informational from the point of view of density measurement, but it uniquely determines the location of the float (top or bottom of the measuring cavity). After that, at the command of controller 14, the polarity of the direct current source 7 changes, and therefore the direction of the magnetic field of the electromagnet, under the influence of which the direction of rotation around the horizontal axis 10 of the permanent magnet 4 with the lever 9 and the float 3 changes. Under the action of the force of the electromagnet 7, the float 3 will begin immersion (ascent), again passing the sensitivity zone of the same sensor 5 (8), thereby including a timer located in the controller 14 at the expense of time t 1 . When the float reaches the sensitivity zone of the sensor 8 (5), the time t 1 counts off. With the next change in the polarity of the DC source, the float 3 will begin to reverse, again crossing the sensitivity zone of the position sensor 8 (5) and turning on the controller timer for the time t 2 . When the float 3 reaches the position sensor 5 (8), the time t 2 counts off. Given the stability of the power supply current of the electromagnet 6, the time the float moves up (or down) depends on the force of the electromagnet; in this case, always t 1 ≠ t 2 and υ 1 ≠ υ 2 .

Для того чтобы обеспечить определение плотности жидкости, измерительную полость подсоединяют к трубопроводу через байпасную линию с помощью вентилей (на чертеже не показаны), которыми можно управлять в режиме автоматических измерений с помощью контроллера, а корпус плотномера снабжают теплозащитной оболочкой.In order to determine the density of the liquid, the measuring cavity is connected to the pipeline through the bypass line using valves (not shown) that can be controlled in automatic measurement mode using the controller, and the housing of the densitometer is provided with a heat-insulating sheath.

Рассмотрим алгоритм получения искомой плотности, позволяющий оценить возможное влияние вязкости жидкости на процесс и результат измерения.Consider the algorithm for obtaining the desired density, which allows us to evaluate the possible effect of fluid viscosity on the process and the measurement result.

Запишем условия равновесия сил, действующих на поплавок при его равномерном движении вверх или вниз.We write down the conditions for the balance of forces acting on the float when it moves uniformly up or down.

При равномерном движении поплавка вверх и вниз имеем, соответственно:With a uniform movement of the float up and down, we have, respectively:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

где Р=ρпVпg - вес поплавка;where P = ρ p V p g - weight of the float;

FЭ - тяговое усилие электромагнита (соленоида);F E - traction force of an electromagnet (solenoid);

FAжVпg - архимедова сила, действующая на поплавок;F A = ρ W V p g - Archimedean force acting on the float;

Figure 00000007
и
Figure 00000008
- силы трения поплавка в жидкости при условии обтекания поплавка жидкостью ламинарно, вверх (или вниз) соответственно;
Figure 00000007
and
Figure 00000008
- friction forces of the float in the liquid, provided that the liquid flows around the float laminarly, up (or down), respectively;

g - ускорение силы тяжести;g is the acceleration of gravity;

ρж и ρп - плотности измеряемой жидкости и поплавка соответственно;ρ W and ρ p - the density of the measured liquid and the float, respectively;

μ - динамическая вязкость жидкости;μ is the dynamic viscosity of the liquid;

D - диаметр поплавка;D is the diameter of the float;

υ1 и υ2 - скорости перемещения поплавка относительно жидкости, вверх и вниз соответственно.υ 1 and υ 2 - the speed of movement of the float relative to the liquid, up and down, respectively.

Преобразуем уравнения (1) и (2) к виду:We transform equations (1) and (2) to the form:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Из уравнений (3) и (4) имеем соответственно:From equations (3) and (4) we have, respectively:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Разность скоростей υ1 и υ2 и их сумма будут соответственно равны:The speed difference υ 1 and υ 2 and their sum will be respectively equal to:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Поделив разность (7) на сумму (8), получим:Dividing the difference (7) by the sum (8), we obtain:

Figure 00000015
Figure 00000015

Преобразуем выражение (9) к виду:We transform expression (9) to the form:

Figure 00000016
Figure 00000016

где FЭ - const;where F E is const;

Vп - объем поплавка.V p - the volume of the float.

Окончательно имеем:Finally we have:

Figure 00000017
Figure 00000017

или (что то же самое):or (which is the same):

Figure 00000018
Figure 00000018

К - коэффициент масштабирования плотности.K is the density scaling factor.

Из формул (11) и (12) следует, что плотность измеряемой среды ρж не зависит от вязкости μ жидкости.From formulas (11) and (12) it follows that the density of the measured medium ρ W does not depend on the viscosity μ of the liquid.

Совокупность существенных признаков (в том числе и отличительных) заявляемого способа определения плотности жидкой среды и устройства для его осуществления обеспечивает достижение требуемого технического результата, соответствует критериям изобретения и подлежит защите охранным документом (патентом) РФ.The set of essential features (including distinguishing ones) of the proposed method for determining the density of a liquid medium and a device for its implementation ensures the achievement of the required technical result, meets the criteria of the invention and is subject to protection by a security document (patent) of the Russian Federation.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ INFORMATION SOURCES

1. Кивилис С.С. Плотномеры - М., Энергия, 1980, с.97...101.1. Kivilis S.S. Density meters - M., Energy, 1980, p. 97 ... 101.

2. СССР, а.с. №1642319, кл. G 01 N 9/12, 9/22, 1991.2. USSR, A.S. No. 1642319, cl. G 01 N 9/12, 9/22, 1991.

3. СССР, а.с. №630557, М. Кл2. G 01 N 9/12, 1979.3. USSR, A.S. No. 630557, M. Cl. 2 . G 01 N 9/12, 1979.

4. СССР, а.с. №389439, М. Кл. G 01 N 9/12, 1973.4. USSR, A.S. No. 389439, M. Cl. G 01 N 9/12, 1973.

5. Патент РФ №2082151, М. Кл6. G 01 N 9/12, 1995.5. RF patent No. 2082151, M. Cl 6 . G 01 N 9/12, 1995.

6. Кивилис С.С. Плотномеры - М., Энергия, 1980, с.108.6. Kivilis S.S. Density meters - M., Energy, 1980, p. 108.

7. Евстигнеев А.Н. и др. Дистанционный цифровой измеритель плотности жидких сред. - В кн.: Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. ЛТИ. 1976, с.50...53, прототип7. Evstigneev A.N. et al. Remote digital liquid density meter. - In the book: Intensification of processes and equipment of food production. LTI. 1976, p. 50 ... 53, prototype

8. X.Кухлинг. Справочник по физике. М.: Мир, 1982, с.129.8.X. Kuchling. Handbook of Physics. M.: Mir, 1982, p.129.

Claims (2)

1. Способ определения плотности жидкой среды, при котором в нее помещают поплавок полного погружения с заранее заданной плотностью ρп со встроенным в него постоянным магнитом, создают в зоне размещения постоянного магнита поплавка магнитное поле с вертикальной ориентацией магнитных силовых линий, с помощью которого регулируют силовое взаимодействие этого поля с полем постоянного магнита поплавка, то есть регулируют плавучесть последнего в измеряемой жидкой среде, и измеряют время t его штатного перемещения Δh, являющееся мерой плотности, отличающийся тем, что магнитное поле создают электромагнитом со стабилизированным постоянным током питания, величину которого принимают заведомо большей, чем величина, необходимая для всплывания-погружения поплавка в рабочем диапазоне измерения плотности жидкой среды при смене полярности магнитного тока, причем одновременно со сменой полярности тока магнитного поля измеряют длительность каждого из двух временных интервалов, требующихся для полного цикла движения поплавка вниз t1 и вверх t2, или наоборот, в пределах этого заранее заданного штатного перемещения Δh, а плотность ρж жидкой среды определяют по формуле1. A method for determining the density of a liquid medium, in which a complete immersion float with a predetermined density ρ p with a permanent magnet embedded in it is placed in it, create a magnetic field in the area of the float permanent magnet with a vertical orientation of the magnetic field lines, with which the force is regulated the interaction of this field with the field of the permanent magnet of the float, that is, regulate the buoyancy of the latter in the measured liquid medium, and measure the time t of its regular movement Δh, which is a measure of the density and, characterized in that the magnetic field is created by an electromagnet with a stabilized direct current supply, the value of which is taken to be known to be larger than the value necessary for the float to float-immerse in the working range of measuring the density of a liquid medium when changing the polarity of the magnetic current, and at the same time as changing the polarity of the current the magnetic field measure the duration of each of the two time intervals required for the full cycle of movement of the float down t 1 and up t 2 , or vice versa, within this advance given standard displacement Δh, and the density ρ W of the liquid medium is determined by the formula
Figure 00000019
Figure 00000019
где (t2-t1) - разность времени хода поплавка вверх-вниз;where (t 2 -t 1 ) is the difference in the stroke time of the float up and down; (t1+t2) - сумма времени хода поплавка вверх-вниз;(t 1 + t 2 ) is the sum of the time the float moves up and down; К - коэффициент масштабирования плотности.K is the density scaling factor.
2. Устройство для осуществления способа определения плотности жидкой среды по п.1 формулы, содержащее корпус с измерительной полостью, поплавок со встроенным постоянным магнитом в данной полости, электрический датчик верхнего положения поплавка, соединенный с таймером и блоком вычисления плотности, электромагнит, источник питания электромагнита, отличающееся тем, что оно содержит электрический датчик нижнего положения поплавка, также соединенный с таймером и блоком вычисления плотности, поплавок и постоянный магнит соединены между собой рычагом с возможностью его качания в вертикальной плоскости, горизонтальная ось качания рычага размещена в центре постоянного магнита, электромагнит выполнен с незамкнутым магнитопроводом и обмоткой, часть корпуса с постоянным магнитом поплавка размещена в зазоре магнитопровода электромагнита, при этом постоянный магнит поплавка симметричен как относительно оси качания, так и относительно рычага, источник питания электромагнита выполнен в виде стабилизированного источника постоянного тока, а блок вычисления плотности выполнен в виде контроллера с функциями переключения полярности питания электромагнита, измерения временных интервалов перемещения поплавка вверх t1 и вниз t2 (или наоборот), контроля качества стабилизации электропитания и вычисления плотности жидкой среды.2. A device for implementing the method for determining the density of a liquid medium according to claim 1, comprising a housing with a measuring cavity, a float with a built-in permanent magnet in this cavity, an electric sensor for the upper position of the float connected to a timer and a density calculation unit, an electromagnet, an electromagnet power source characterized in that it comprises an electric sensor for lowering the position of the float, also connected to a timer and a density calculation unit, a float and a permanent magnet are connected between with a lever with the possibility of swinging in a vertical plane, the horizontal axis of swing of the lever is located in the center of the permanent magnet, the electromagnet is made with an open magnetic circuit and winding, part of the body with a permanent magnet of the float is placed in the gap of the magnetic circuit of the electromagnet, while the permanent magnet of the float is symmetrical with respect to the axis of swing and relative to the lever, the electromagnet power supply is made in the form of a stabilized DC source, and the density calculation unit is made a controller with the functions of switching the polarity of the electromagnet power supply measuring time intervals float movement up and down t 1 t 2 (or vice versa), quality control and power stabilization calculating fluid density.
RU2004107730/28A 2004-03-15 2004-03-15 Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method RU2277705C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107730/28A RU2277705C2 (en) 2004-03-15 2004-03-15 Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107730/28A RU2277705C2 (en) 2004-03-15 2004-03-15 Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004107730A RU2004107730A (en) 2005-09-27
RU2277705C2 true RU2277705C2 (en) 2006-06-10

Family

ID=35849607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004107730/28A RU2277705C2 (en) 2004-03-15 2004-03-15 Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277705C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2652647C2 (en) * 2016-08-17 2018-04-28 Татьяна Владимировна Свиридова Device for measuring density of liquid medium
RU2769809C1 (en) * 2021-05-26 2022-04-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Device for measuring the density of a liquid

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств", Евстигнеев А.Н. и др. "Дистанционный цифровой измеритель плотности жидких сред", Л.Т.И., 1976, с.50-53. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2652647C2 (en) * 2016-08-17 2018-04-28 Татьяна Владимировна Свиридова Device for measuring density of liquid medium
RU2769809C1 (en) * 2021-05-26 2022-04-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Device for measuring the density of a liquid

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004107730A (en) 2005-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10253617B2 (en) Down-hole liquid level control for hydrocarbon wells
EP1979722B1 (en) Liquid level and density measurement device
RU2277705C2 (en) Method for determining density of liquid substance and device for realization of said method
CN209247127U (en) A kind of liquid level measuring system
RU2269114C2 (en) Method for determining viscosity of liquid substance and device for realization of said method
RU38941U1 (en) DENSITY OF LIQUID
RU38942U1 (en) Viscometer
RU2710082C1 (en) Method for determining liquid density (versions) and device for its implementation (versions)
CN107024257A (en) A kind of tracking mode limnimeter device for detecting performance parameter and method
SU1696967A1 (en) Float type density measuring device
RU2652647C2 (en) Device for measuring density of liquid medium
CN206862460U (en) A kind of tracking mode limnimeter device for detecting performance parameter
JP6208189B2 (en) Method for measuring the level of different liquid interfaces
US4660413A (en) Apparatus and method for determining fluid viscosity and density
RU2343451C1 (en) Hydrometer
RU67262U1 (en) DEVICE FOR MEASURING LIQUID DENSITY
SU877356A1 (en) Device for measuring liquid temperature
RU2006823C1 (en) Method of determination of physical and chemical parameters of water-and-oil emulsion
SU1103089A1 (en) Device for measuring liquid average temperature
RU2545484C2 (en) Method to determine rheological properties of highly fluid moulding sands and instrument for realisation of this method
SU734537A1 (en) Method of measuring viscosity of liquid and melts
SU709983A1 (en) Liquid viscosity measuring device
CN109556680A (en) A kind of level measuring method and system
RU2619810C1 (en) Method for determining parameters of liquid in tank
Bettin et al. A computer-operated fluid-density measuring device using a balance and two permanent magnets

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170316