RU2612047C1

RU2612047C1 - Method for calibration of level alarm

Info

Publication number: RU2612047C1
Application number: RU2016100403A
Authority: RU
Inventors: Николай Степанович Романец; Сергей Викторович Рогожников
Original assignee: Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес"
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2017-03-02

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: method for calibration level alarms of horizontally-placed reservoir is proposed. It consists of definition of volume part that matches plane of spent-liquid surface, which triggers level alarm, by force of measurement of outer contours of gas-pressure loaded reservoir. This method is different in that that force, which imitates that one of impact of weight of upper filled reservoir used in real conditions, is applied to reservoir walls in direction of longitudinal axis, for example, with the aid of hydro-cylinders. Increase of calibration method accuracy is that task, for which solution this invention is intended.

EFFECT: invention is relevant to methods of definition of liquid volume (part of liquid volume) in reservoir taking into account deformation of reservoir walls under service conditions.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения объема жидкости в емкости (части объема жидкости).The invention relates to the field of engineering, and in particular to methods for determining the volume of liquid in a tank (part of a liquid volume).

Известен способ градуировки сигнализаторов уровня емкости, заключающийся в определении части объема емкости, соответствующей плоскости зеркала жидкости, при котором срабатывает сигнализатор, путем суммирования элементарных объемов, измеренных по внешнему контуру сечений перпендикулярных оси емкости, причем ось емкости при измерении расположена горизонтально, а перед измерением емкость нагружают внутренним давлением газа, обеспечивающим сохранение заданных геометрических параметров и имитирующим воздействие давления рабочей жидкости при использовании емкости (патент РФ №2498233, G01F 17/00).There is a method of calibrating tank level indicators, which consists in determining a part of the tank volume corresponding to the plane of the liquid mirror at which the detector is triggered by summing elementary volumes measured along the external contour of cross-sections perpendicular to the tank axis, the axis of the tank being measured horizontally and before measuring loaded with internal gas pressure, ensuring the preservation of the set geometric parameters and simulating the effect of the pressure of the working fluid spine using capacitance (RF patent №2498233, G01F 17/00).

Недостатком известного способа является то, что горизонтальное расположение емкости исключает влияние весового воздействия на градуируемую емкость веса второй емкости, расположенной над ней в реальных условиях эксплуатации. Такая схема реализуется в схеме ракетного двигателя, когда бак с горючим нагружается давлением бака окислителя.The disadvantage of this method is that the horizontal location of the tank eliminates the influence of the weight effect on the graduated capacity of the weight of the second tank located above it in real operating conditions. Such a scheme is implemented in the scheme of a rocket engine when the fuel tank is loaded with the pressure of the oxidizer tank.

Такое воздействие возможно учесть при вертикальной схеме расположения бака при градуировке, например воздействие на емкость с горючим бака окислителя, последовательное размещенных. Но это значительно увеличивает вертикальные габариты стенда градуировки.Such an effect can be taken into account in the vertical layout of the tank during calibration, for example, the effect on the fuel tank of the oxidizer tank, sequentially placed. But this significantly increases the vertical dimensions of the calibration stand.

Задачей, на решение которой направленно изобретение, является повышение точности способа градуировки.The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of the calibration method.

Поставленная задача решается в способе градуировки сигнализаторов уровня емкости, расположенной горизонтально, заключающемся в определении части объема, соответствующей плоскости зеркала расходуемой жидкости, при которой срабатывает сигнализатор, путем обмера внешних обводов нагруженной давлением газа емкости, согласно изобретению на стенки емкости в направлении продольной оси воздействуют, например, с помощью гидроцилиндров усилием, имитирующим усилие воздействия веса верхней наполненной емкости, при использовании емкостей в реальных условиях.The problem is solved in the method of graduation of the tank level sensors, located horizontally, which consists in determining the part of the volume corresponding to the plane of the flowing liquid mirror at which the detector is triggered by measuring the external contours of the tank loaded with gas pressure, according to the invention, they act on the walls of the tank in the direction of the longitudinal axis, for example, with the help of hydraulic cylinders, a force simulating the force of the weight of the upper filled tank when using containers in ial conditions.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что перед измерением градуируемую емкость сжимают в осевом направлении гидроцилиндрами с усилием, равным усилию нагружения, которое создает вес заполненной жидкостью верхней емкостиA distinctive feature of the proposed method is that before measuring the graduated tank is compressed axially by hydraulic cylinders with a force equal to the loading force, which creates the weight of the upper tank filled with liquid

Данный отличительный признак позволяет повысить точность градуировки вследствие большего приближения к реальным условиям использования. Точность повышается за счет учета изменения объема градуируемой емкости вследствие деформации от воздействия веса верхней заполненной емкости в реальных условиях эксплуатации.This distinguishing feature allows to increase the accuracy of calibration due to a greater approximation to the actual conditions of use. The accuracy is increased by taking into account changes in the volume of the graduated tank due to deformation from the influence of the weight of the upper filled tank in actual use.

Анализ известных технических решений в данной области техники показывает, что предлагаемый способ имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, что соответствует условию патентоспособности «новизна», а использование их в заявленной совокупности дает возможность получить новый технический эффект: повышение точности способа определения объема.Analysis of the known technical solutions in the art shows that the proposed method has features that are not in the known technical solutions, which corresponds to the patentability condition of "novelty", and their use in the claimed combination makes it possible to obtain a new technical effect: improving the accuracy of the method for determining the volume.

Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть осуществимо с использованием известных технических средств, и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».The claimed solution can be industrially applicable, because can be feasible using well-known technical means, and reproducible, therefore, it meets the patentability condition "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена расположенная горизонтально емкость 1 с верхним и нижним защитными кольцами 2. Четыре гидроцилиндра 3 при помощи двух крестовин 4 и расположенных горизонтально четырех силовых штанг 5 стягивают верхнее и нижнее защитные кольца при подаче жидкости в гидроцилиндры. Маслостанция 6 обеспечивает расчетное усилие нагружения, необходимое для имитации воздействия второй емкости. Кран 7 установлен на магистрали между маслостанцией 6 и гидроцилиндрами 3. Фланцевое разъемное соединение 8 предназначено для отстыковки гидроцилиндров 3 от маслостанции.The invention is illustrated by the drawing, which shows a horizontally located container 1 with upper and lower protective rings 2. Four hydraulic cylinders 3 with two crosses 4 and horizontally arranged four power rods 5 tighten the upper and lower protective rings when fluid is supplied to the hydraulic cylinders. Maslostantion 6 provides the estimated loading force required to simulate the effects of the second capacity. The crane 7 is installed on the highway between the oil station 6 and the hydraulic cylinders 3. The flange detachable connection 8 is designed to undock the hydraulic cylinders 3 from the oil station.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Емкость 1 располагают горизонтально на поворотных ложементах, на ее защитные кольца 2 устанавливают крестовины 4, соединенные между собой силовыми штангами 5 с гидроцилиндрами 3. При подаче давления в гидроцилиндры 3 они нагружают стенки емкости с заданным усилием, имитирующим воздействия от веса верхней емкости в реальных условиях.Capacity 1 is placed horizontally on rotary lodgements, crosses 4 are mounted on its protective rings 2, interconnected by power rods 5 with hydraulic cylinders 3. When pressure is applied to hydraulic cylinders 3, they load the walls of the tank with a given force that simulates the effects of the weight of the upper tank in real conditions .

Горизонтально также располагают штангу лазерного дальномера. Емкость нагружают внутренним давлением газа, имитирующим воздействие давления рабочей жидкости при использовании емкости, например, 50 кПа.Horizontally also have a laser rangefinder rod. The tank is loaded with internal gas pressure simulating the effect of the working fluid pressure when using a tank, for example, 50 kPa.

Лазерным дальномером (на чертеже не показан) определяют расстояние до точек на внешней поверхности емкости, поворачивая емкость вокруг своей оси на угол Δϕ, величина поворота определяется из условия достаточности точности измерения. Участки, перекрываемые при измерении силовыми штангами, определяются с других точек расположения лазерного дальномера. Полученные точки выравнивают правильной окружностью. Дальномер смещают по своей направляющей на величину Δh. В следующем сечении по результатам измерений строится окружность нового сечения. Величина Δh определяется из условия достаточности точности измерения. Вторым условием является совпадение сечения с плоскостью срабатывания сигнализатора. Определяют объем части емкости вместе с ее материалом до плоскости первого срабатывания сигнализатора. Дальномер смещается на следующий шаг. Определяют следующий элементарный объем и т.д., до сечения, где расположена вторая плоскость срабатывания сигнализатора и т.д. пока все плоскости срабатывания сигнализатора не будут проградуированы. Переход к вместимости емкости осуществляют вычитанием из рассчитанного объема, объема материала емкости. Объем материала емкости рассчитывают по формуле:The laser range finder (not shown in the drawing) determines the distance to the points on the outer surface of the tank by turning the tank around its axis by an angle Δϕ, the rotation value is determined from the condition that the measurement accuracy is sufficient. The areas covered by the measurement with power rods are determined from other points of the laser rangefinder. The resulting points are aligned with a regular circle. The range finder is offset along its guideline by Δh. In the next section, according to the measurement results, the circle of the new section is built. The value of Δh is determined from the condition of sufficiency of measurement accuracy. The second condition is the coincidence of the cross section with the plane of operation of the detector. The volume of the part of the tank together with its material is determined to the plane of the first operation of the signaling device. The range finder shifts to the next step. The following elementary volume is determined, etc., up to the section where the second plane of operation of the signaling device, etc. is located. until all alarm planes are calibrated. The transition to the capacity of the tank is carried out by subtracting from the calculated volume, the volume of the material of the tank. The volume of the container material is calculated by the formula:

,

где G_емк. - вес емкости; определяется весовым способом при изготовлении емкости,where G is _capacitive. - tank weight; determined by the weighing method in the manufacture of the container,

γ_матер. - удельный вес материала емкости.γ _mater. - the specific gravity of the container material.

Объем вместимости емкости рассчитывается по формуле:The capacity capacity is calculated by the formula:

Измеренные значения объемов под сигнализатором корректируются по формуле:The measured values of the volumes under the annunciator are adjusted according to the formula:

Результаты градуировки могут быть сравнены с результатами измерения объема другими способами.Calibration results can be compared with volume measurements in other ways.

Объемы внутренних элементов емкости учитываются соответственно своему расположению.Volumes of internal capacity elements are taken into account according to their location.

Пример расчета усилий нагружения емкости.An example of calculating the capacity loading forces.

Вес верхней заполненной жидкостью емкости ≈90 т. Градуируемая емкость нагружена давлением воздуха 50 кПа, при диаметре 3000 мм растягивающее усилие составляет 33,825 т.The weight of the upper tank filled with liquid is ≈90 tons. The calibrated tank is loaded with an air pressure of 50 kPa, with a diameter of 3000 mm the tensile force is 33.825 tons.

Общее усилие создается четырьмя гидроцилиндрами, усилие одного гидроцилиндра составит ≥31 т.The total force is created by four hydraulic cylinders, the force of one hydraulic cylinder will be ≥31 t.

Емкость 1 с двумя защитными кольцами 2 (верхним и нижним) располагается между двух крестовин 4, опирающихся на эти кольца 2. Крестовины 4 через штанги 5 стягиваются четырьмя гидроцилиндрами 3 и нагружают емкость 1 осевым усилием ≥124 т. Имитируя нагрузку в 90 т, преодолевая осевое растягивающее усилие предварительного нагружения, осаживают емкость на 1,5…2 мм, тем самым имитируют условия реальной эксплуатации.Capacity 1 with two protective rings 2 (upper and lower) is located between two crosses 4, supported by these rings 2. Crossings 4 are pulled together by four hydraulic cylinders 3 through rods 5 and load capacity 1 with axial force ≥124 t. Simulating a load of 90 t, overcoming axial tensile force of preloading, upsize the container by 1.5 ... 2 mm, thereby simulating the conditions of actual operation.

Преимуществом способа является:The advantage of the method is:

- имитация упругих деформаций емкости заданных техническими условиями (нагружением емкости в 90 т).- imitation of elastic deformations of the tank specified by the technical conditions (loading of the tank at 90 tons).

Claims

A method for calibrating tank level switches horizontally, which consists in determining a part of the volume corresponding to the mirror plane of the liquid being consumed, at which the detector is triggered by measuring the external contours of the tank loaded with gas pressure, characterized in that the walls of the tank in the direction of the longitudinal axis are, for example, using hydraulic cylinders with a force simulating the force of the weight of the top filled tank when using tanks in real conditions.