RU2797651C1 - Method for implementing a device for measuring the liquid level - Google Patents

Method for implementing a device for measuring the liquid level Download PDF

Info

Publication number
RU2797651C1
RU2797651C1 RU2022122954A RU2022122954A RU2797651C1 RU 2797651 C1 RU2797651 C1 RU 2797651C1 RU 2022122954 A RU2022122954 A RU 2022122954A RU 2022122954 A RU2022122954 A RU 2022122954A RU 2797651 C1 RU2797651 C1 RU 2797651C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
signal
mode
differential pressure
pressure gauge
Prior art date
Application number
RU2022122954A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Юрьевич Метальников
Александр Юрьевич Гетц
Алексей Германович Горюнов
Игорь Сергеевич Надеждин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Манотомь" (ОАО "Манотомь")
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Манотомь" (ОАО "Манотомь") filed Critical Открытое акционерное общество "Манотомь" (ОАО "Манотомь")
Application granted granted Critical
Publication of RU2797651C1 publication Critical patent/RU2797651C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring techniques.
SUBSTANCE: used in circuits for measuring the liquid level in process apparatus. The measuring device includes a differential pressure gauge. Two capillaries are connected to the inlet of the differential pressure gauge and are installed through pressurized inlets into the process apparatus with a controlled liquid, and the end of one capillary is immersed in the controlled liquid. On the capillaries for supplying the separating liquid, above the process apparatus, there are fittings connected to pipe connecting lines. The control of the supply of separating liquid to the capillaries is carried out by valves, as well as by a pump. The differential pressure gauge is the main unit and implements the tasks for controlling the elements of the measuring device (valves, pump, etc.). The differential pressure gauge consists of a measuring element and an intelligent module. The intelligent module includes an analog-to-digital converter (ADC), two switches and two filters. During the operation of the measuring device, the pressure supplied to the input of the differential pressure gauge enters the measuring element and is converted into an electrical signal. Then the electrical signal from the measuring element is transmitted to the intelligent module. In the intelligent module, the electrical signal is fed to the ADC, where the received electrical signal is digitized. Next, the digitized signal is fed to the switch, which switches over a predetermined period, depending on the required duration of the measuring system: in normal mode (level measurement mode) or in the mode of process operations (capillary purge mode). The intelligent module filters alternately process the measurement signal depending on the mode in which the measurement system is operating, and the switch determines which of the two filters will process this signal. When switching from filter to filter, the last measured and filtered value of the measuring signal is fixed on the filter.
EFFECT: creation of a device for measuring the liquid level in process apparatuses, providing a sufficiently high accuracy due to the continuous collection of measuring information.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в схемах измерения уровня жидкости в технологических аппаратах.The invention relates to the field of measuring technology and can be used in circuits for measuring the liquid level in technological apparatus.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) является устройство для измерения уровня или плотности жидкости (патент №102994 от 13.04.2010), включающее датчик дифференциального давления и соединительные линии, в которых присутствует разделительная жидкость, дополнительно введены блок регистрации и управления и два управляемых дозатора разделительной жидкости, при этом выход датчика дифференциального давления соединен с входом блока регистрации и управления, информационный выход блока служит выходом устройства в целом, а управляющие выходы блока подключены к управляющим входам дозаторов, выходы которых гидравлически объединены с входами датчика дифференциального давления и входами соединительных линий, выполненных в виде капиллярных трубок, при этом свободные концы соединительных линий установлены в контролируемом объеме на заданных высотах и расположены горизонтально, а в непосредственной близости от свободного конца верхней соединительной линии дополнительно установлена плоская пластина, параллельная поверхности жидкости. Технический результат - снижение погрешности измерений уровня и/или плотности жидкости в резервуаре, а также снижение эксплуатационных расходов в условиях радиохимического производства за счет существенного повышения надежности работы устройства и его ремонтопригодности.The closest in technical essence (prototype) is a device for measuring the level or density of a liquid (patent No. 102994 dated 04/13/2010), including a differential pressure sensor and connecting lines in which a separating liquid is present, an additional registration and control unit and two controlled dispensers separating liquid, while the output of the differential pressure sensor is connected to the input of the registration and control unit, the information output of the unit serves as the output of the device as a whole, and the control outputs of the unit are connected to the control inputs of the dispensers, the outputs of which are hydraulically combined with the inputs of the differential pressure sensor and the inputs of the connecting lines, made in the form of capillary tubes, while the free ends of the connecting lines are installed in a controlled volume at specified heights and are located horizontally, and in the immediate vicinity of the free end of the upper connecting line, a flat plate is additionally installed parallel to the liquid surface. EFFECT: reduced measurement error of the level and/or density of the liquid in the tank, as well as reduced operating costs in the conditions of radiochemical production due to a significant increase in the reliability of the device and its maintainability.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений, так как при продувке капиллярных соединительных линий измерительной системы возникает разрыв в сборе измерительных данных, в результате чего в дальнейшем требуется ожидание выхода датчика дифференциального давления в рабочий режим и как следствие, потеря измерительной информации и увеличение погрешности измерений.The disadvantage of this device is the low accuracy of measurements, since when the capillary connecting lines of the measuring system are purged, a gap occurs in the collection of measurement data, as a result of which it is required to wait for the differential pressure sensor to enter the operating mode and, as a result, the loss of measurement information and an increase in the measurement error.

Таким образом, в настоящее время существует потребность в разработке устройства для измерения уровня жидкости в технологических аппаратах, обеспечивающего достаточно высокую точность за счет непрерывного сбора измерительной информации.Thus, at present, there is a need to develop a device for measuring the level of liquid in technological apparatuses that provides a sufficiently high accuracy due to the continuous collection of measurement information.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке устройства для измерения уровня жидкости в технологических аппаратах, которые расширяя арсенал технических средств, преодолевали бы недостатки аналогов.The objective of the present invention is to develop a device for measuring the level of liquid in technological devices, which, by expanding the arsenal of technical means, would overcome the disadvantages of analogues.

Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата в первом объекте настоящего изобретения предложено устройство измерения уровня жидкости в технологических аппаратах (Фиг. 1)., включающее измерительный преобразователь дифференциального давления (далее по тексту дифманометр) 18. Ко входу дифманометра 18 подключены два капилляра 9,10, установленные через гермовводы 8 в технологический аппарат 15 с контролируемой жидкостью, причем конец капилляра 9 погружен в контролируемую жидкость. На капиллярах 9,10, для подвода разделительной жидкости, выше технологического аппарата 15 установлены фитинги 11 связанные с трубными соединительными линиями 16 и 17. Управление подачей разделительной жидкости в капилляры 9 и 10 выполняется за счет клапанов 12 и 13, а также насоса 14.To solve the problem and achieve the specified technical result in the first object of the present invention, a device for measuring the liquid level in technological apparatuses (Fig. 1) is proposed, including a differential pressure measuring transducer (hereinafter referred to as differential pressure gauge) 18. Two capillaries 9 are connected to the input of differential pressure gauge 18 ,10, installed through pressure seals 8 into the process apparatus 15 with a controlled liquid, and the end of the capillary 9 is immersed in the controlled liquid. On capillaries 9,10, for supplying the separating liquid, above the process apparatus 15, fittings 11 are installed connected with pipe connecting lines 16 and 17. The supply of separating liquid to capillaries 9 and 10 is controlled by valves 12 and 13, as well as pump 14.

Дифманометр 18 является главным узлом и реализует задачи управления элементами измерительного устройства (клапанами, насосом и т.д.). Дифманометр (Фиг. 2) состоит из измерительного элемента (сенсорного модуля) 1 и интеллектуального модуля 2. В состав интеллектуального модуля 2 входят аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, два переключателя 4,7 и два фильтра 5, 6.The differential pressure gauge 18 is the main node and implements the tasks of controlling the elements of the measuring device (valves, pump, etc.). The differential pressure gauge (Fig. 2) consists of a measuring element (sensor module) 1 and an intelligent module 2. The intelligent module 2 includes an analog-to-digital converter (ADC) 3, two switches 4.7 and two filters 5, 6.

Для решения той же задачи и достижения того же технического результата во втором объекте настоящего изобретения предложен способ функционирования устройства измерения уровня жидкости в технологических аппаратах, заключающийся в следующем. При работе устройства измерения уровня жидкости в технологических аппаратах давление, подаваемое на вход дифманометра 18, поступает на измерительный элемент 1 и преобразуется в электрический сигнал. Затем электрический сигнал с измерительного элемента 1 передается в интеллектуальный модуль 2. В интеллектуальном модуле 2 электрический сигнал поступает на АЦП 3, где происходит оцифровка поступившего электрического сигнала. Далее оцифрованный сигнал поступает на переключатель 4, который переключается по заранее заданному периоду, в зависимости от необходимой длительности работы измерительной системы: в штатном режиме (режиме измерения уровня) или в режиме выполнения технологических операций (режим продувки капилляров). Фильтры 5 и 6, интеллектуального модуля 2, поочередно обрабатывают измерительный сигнал в зависимости от того в каком режиме работает измерительная система, а переключатель 4 определяет какой из двух фильтров 5 или 6 будет обрабатывать этот сигнал. В случае переключения с фильтра 5 на фильтр 6, на фильтре 5 фиксируется последнее измеренное и отфильтрованное значение измерительного сигнала, и аналогично, при переключении с фильтра 6 на фильтр 5, на фильтре 6 фиксируется последнее измеренное и отфильтрованное значение измерительного сигнала.To solve the same problem and achieve the same technical result in the second object of the present invention, a method for operating a device for measuring the liquid level in technological apparatuses is proposed, which consists in the following. During the operation of the device for measuring the liquid level in technological devices, the pressure supplied to the input of the differential pressure gauge 18 enters the measuring element 1 and is converted into an electrical signal. Then the electrical signal from the measuring element 1 is transmitted to the intelligent module 2. In the intelligent module 2, the electrical signal is fed to the ADC 3, where the received electrical signal is digitized. Next, the digitized signal is fed to switch 4, which switches according to a predetermined period, depending on the required duration of the measuring system: in normal mode (level measurement mode) or in the mode of technological operations (capillary purge mode). Filters 5 and 6, intelligent module 2, alternately process the measuring signal, depending on the mode in which the measuring system operates, and switch 4 determines which of the two filters 5 or 6 will process this signal. In the case of switching from filter 5 to filter 6, the last measured and filtered value of the measuring signal is fixed on filter 5, and similarly, when switching from filter 6 to filter 5, the last measured and filtered value of the measuring signal is fixed on filter 6.

Измерение уровня жидкости в технологических аппаратах происходит в режиме штатной работы измерительного устройства и для этого используется фильтр 5, а при выполнении технологических операций (продувка капилляров) используется фильтр 6. При этом при переключении фильтр 5 запоминает последнее текущее значение оцифрованного сигнала и после проведения технологических операций измерительного устройства и отключении фильтра 6, продолжает обработку оцифрованного сигнала с исключением резкого скачкообразного изменения сигнала. Переключатель 7 предназначен для переключения между выходными сигналами фильтров 5 и 6, в зависимости от того, какой из них работает в текущий момент времени. Переключение переключателя 7 также происходит по заранее заданному периоду в зависимости от необходимой длительности работы измерительной системы в штатном режиме или в режиме выполнения технологических операций.The measurement of the liquid level in technological devices takes place in the normal operation mode of the measuring device and filter 5 is used for this, and when performing technological operations (blowing capillaries) filter 6 is used. In this case, when switching, filter 5 remembers the last current value of the digitized signal even after technological operations measuring device and turning off the filter 6, continues processing the digitized signal with the exception of a sharp step change in the signal. Switch 7 is designed to switch between the output signals of filters 5 and 6, depending on which one is working at the current time. Switching of the switch 7 also occurs according to a predetermined period depending on the required duration of the measuring system in normal mode or in the mode of performing technological operations.

Способ измерения уровня жидкости осуществляется следующим образом.The method for measuring the liquid level is as follows.

1. Изначально выполняется продувка и заполнение капилляров 9 и 10 разделительной жидкостью:1. Initially, capillaries 9 and 10 are purged and filled with separating liquid:

1.1. Открывается клапан 12 и насосом 14 разделительная жидкость прокачивается через капилляр 9 в течении времени Δt1. При этом в дифманометре 18 переключатель 4 передает оцифрованный сигнал на фильтр 6. По истечению времени Δt1 происходит закрытие клапана 12.1.1. The valve 12 opens and the pump 14 pumps the separating liquid through the capillary 9 during the time Δt 1 . At the same time, in the differential pressure gauge 18, the switch 4 transmits a digitized signal to the filter 6. After the time Δt 1 , the valve 12 closes.

1.2. После закрытия клапана 12 открывается клапан 13 и насосом 14 разделительная жидкость прокачивается через капилляр 10 в течении времени Δt1. При этом в дифманометре 18 переключатель 4 передает оцифрованный сигнал на фильтр 6. По истечению времени Δt2 происходит закрытие клапана 13.1.2. After closing the valve 12, the valve 13 opens and the pump 14 pumps the separating liquid through the capillary 10 during the time Δt 1 . At the same time, in differential pressure gauge 18, switch 4 transmits a digitized signal to filter 6. At the end of time Δt 2 , valve 13 closes.

После выполнения данных операций 1.1 и 1.2 капиллярные линии заполнены разделительной жидкостью до нужного уровня и система готова к измерению уровня жидкости в аппарате.After performing these steps 1.1 and 1.2, the capillary lines are filled with separating liquid to the required level and the system is ready to measure the liquid level in the apparatus.

2. Далее выполняется измерение уровня жидкости в технологическом аппарате:2. Next, the liquid level is measured in the process apparatus:

2.1. После выполнения операций 1.1. и 1.2. и истечения времени Δt=Δt1+Δt2 в дифманометре 18 переключатель 4 начинает передавать оцифрованный сигнал на фильтр 5 в течении заданного временного периода t.2.1. After performing operations 1.1. and 1.2. and the expiration of time Δt=Δt 1 +Δt 2 in the differential pressure gauge 18 switch 4 starts to transmit a digitized signal to the filter 5 within a given time period t.

2.2. При работе фильтра 5 дифманометр производит измерения разницы давлений ΔР образующуюся на капиллярах 9 и 10 и пересчет ее в уровень жидкости в аппарате 15 по следующему выражению:2.2. When the filter 5 is operating, the differential pressure gauge measures the pressure difference ΔР formed on the capillaries 9 and 10 and recalculates it into the liquid level in the apparatus 15 according to the following expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ρрж - плотность разделительной жидкости;where ρ rzh is the density of the separating liquid;

ρ - плотность жидкости в аппарате;ρ is the density of the liquid in the apparatus;

g - ускорение свободного падения;g - free fall acceleration;

ΔН - расстояние между выводами капилляров 9 и 10;ΔН - distance between capillary outlets 9 and 10;

ΔР - перепад давления между капиллярами 9 и 10.ΔP - pressure drop between capillaries 9 and 10.

2.3. После истечения заданного временного периода t происходит продувка капилляров 9 и 10 и последовательно повторяются операции 1.1 и 1.22.3. After the expiration of a predetermined time period t, capillaries 9 and 10 are purged and operations 1.1 and 1.2 are repeated sequentially

Измерение уровня жидкости в технологических аппаратах осуществляется непрерывно, это позволяет исключить потерю измерительной информации и повысить точность измерений.The measurement of the liquid level in technological devices is carried out continuously, which makes it possible to eliminate the loss of measurement information and improve the accuracy of measurements.

Claims (2)

1. Устройство измерения уровня жидкости в технологических аппаратах, содержащее дифманометр, технологический аппарат с разделительной жидкостью и размещенные между ними капилляры с разделительной жидкостью, отличающееся тем, что дифманометр, являющийся главным узлом измерительного устройства, состоит из сенсорного модуля и интеллектуального модуля, в состав которого входят аналого-цифровой преобразователь, сигнал с которого передается на первый переключатель, с которого, в зависимости от того, в каком режиме работает измерительная система: штатном режиме или режиме технологических операций, поступает на один из двух фильтров, с которых сигнал поступает на второй переключатель; причем капилляры, подключенные к дифманометру, установлены в технологический аппарат через гермовводы, а для подвода разделительной жидкости на капиллярах выше технологического аппарата установлены фитинги, связанные с трубными соединительными линиями; управление подачей разделительной жидкости в капилляры выполняется за счет клапанов и насоса.1. A device for measuring the level of liquid in technological apparatuses, containing a differential pressure gauge, a technological apparatus with a separating liquid and capillaries with a separating liquid placed between them, characterized in that the differential pressure gauge, which is the main unit of the measuring device, consists of a sensor module and an intelligent module, which includes includes an analog-to-digital converter, the signal from which is transmitted to the first switch, from which, depending on the mode in which the measuring system operates: normal mode or the mode of technological operations, it enters one of the two filters, from which the signal enters the second switch ; moreover, the capillaries connected to the differential pressure gauge are installed in the process apparatus through pressure seals, and fittings connected with pipe connecting lines are installed on the capillaries above the process apparatus to supply the separating liquid; the control of the supply of separating liquid to the capillaries is carried out by valves and a pump. 2. Способ функционирования измерительного устройства измерения уровня жидкости в технологических аппаратах по п. 1, заключающийся в том, что при работе измерительного устройства давление, подаваемое на вход дифманометра, поступает на сенсорный модуль и преобразуется в электрический сигнал, затем электрический сигнал с сенсорного модуля передается в интеллектуальный модуль, а в интеллектуальном модуле электрический сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь, где происходит оцифровка поступившего электрического сигнала; далее оцифрованный сигнал поступает на переключатель, который переключается по заранее заданному периоду, в зависимости от необходимой длительности работы измерительной системы, имеющей два режима работы: штатный режим и режим технологических операций; фильтры интеллектуального модуля поочередно обрабатывают измерительный сигнал в зависимости от того, в каком режиме работает измерительная система, а переключатель определяет, какой из двух фильтров будет обрабатывать этот сигнал; при переключении с одного фильтра на другой, на фильтре фиксируется последнее измеренное и отфильтрованное значение измерительного сигнала, и после режима технологических операций измерительного устройства, продолжается обработка оцифрованного сигнала с исключением резкого скачкообразного изменения сигнала.2. The method of operation of the measuring device for measuring the liquid level in the technological apparatus according to claim 1, which consists in the fact that during the operation of the measuring device, the pressure supplied to the input of the differential pressure gauge enters the sensor module and is converted into an electrical signal, then the electrical signal from the sensor module is transmitted to the intelligent module, and in the intelligent module, the electrical signal is fed to the analog-to-digital converter, where the received electrical signal is digitized; then the digitized signal is fed to the switch, which switches over a predetermined period, depending on the required duration of operation of the measuring system, which has two modes of operation: the normal mode and the mode of technological operations; the intelligent module filters alternately process the measuring signal depending on the mode in which the measuring system operates, and the switch determines which of the two filters will process this signal; when switching from one filter to another, the last measured and filtered value of the measuring signal is fixed on the filter, and after the mode of technological operations of the measuring device, the processing of the digitized signal continues with the exception of a sharp jump in the signal.
RU2022122954A 2022-08-26 Method for implementing a device for measuring the liquid level RU2797651C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797651C1 true RU2797651C1 (en) 2023-06-07

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2122196C1 (en) * 1997-11-04 1998-11-20 Орлов Леонид Иванович Device measuring density of liquid media
JP2008157909A (en) * 2006-11-27 2008-07-10 Fuji Controls Co Ltd Liquid level detection device of well
UA85762C2 (en) * 2007-05-15 2009-02-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ампер" Method for measurement of water level in barrel of steam generator and device for implementation of the method
RU102994U1 (en) * 2010-04-13 2011-03-20 Феликс Эргардович Гофман DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL OR DENSITY OF A LIQUID
RU2692409C1 (en) * 2018-11-29 2019-06-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ "ПГУ") Method of measuring liquid level

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2122196C1 (en) * 1997-11-04 1998-11-20 Орлов Леонид Иванович Device measuring density of liquid media
JP2008157909A (en) * 2006-11-27 2008-07-10 Fuji Controls Co Ltd Liquid level detection device of well
UA85762C2 (en) * 2007-05-15 2009-02-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ампер" Method for measurement of water level in barrel of steam generator and device for implementation of the method
RU102994U1 (en) * 2010-04-13 2011-03-20 Феликс Эргардович Гофман DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL OR DENSITY OF A LIQUID
RU2692409C1 (en) * 2018-11-29 2019-06-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ "ПГУ") Method of measuring liquid level

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8516900B2 (en) Multiphase flowmeter with batch separation
CN108181224A (en) Displacement and capillary pressure curve translocation device and method is sucked under reservoir condition
JP5736457B2 (en) Solid phase extraction device
EP0258399A1 (en) Apparatus for measuring entrained gas phase content
CN108119132B (en) Tight sandstone gas reservoir near-wellbore-zone radial seepage water saturation simulation device and method
US3653842A (en) Computer control system for refining and hydrogenation of unsaturated hydrocarbons
RU2328597C1 (en) Process and device of oil well yield measurement at group facilities
RU2797651C1 (en) Method for implementing a device for measuring the liquid level
CN205558891U (en) Binary formula oil well three -phase automatic measurement ware
KR101274469B1 (en) Automatic control apparatus for production study by depressurization of gas hydrate-bearing pressure core
CN104713614A (en) Device and method for detecting liquid level
CN109098705A (en) A kind of oil well continuous metering device and well recovery metering system
CN212429168U (en) A pump head flow test device
NO305850B1 (en) Flow measurement method and apparatus
CN110965985B (en) Automatic measuring device and method for mass flow of produced liquid of oilfield production well
RU2446383C2 (en) Method of determining level or density of liquid and apparatus for realising said method
KR20010093436A (en) A mass scanning capillary viscometer with a load cell
CN109374913A (en) A kind of liquid channel system device and control method
CN110672316B (en) Flow and precision testing device for micro flow valve
JPS5828649A (en) Method and device for determining viscosity of sample fluid to viscosity of reference fluid
CN113884404A (en) Method and device for measuring sediment content of river channel
RU2244825C1 (en) Method and device for measuring gas loss in gas-liquid mixtures
CN106970017A (en) Many reference amounts regulate and control liquid corrosion experimental rig
RU72722U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DEBIT OF OIL WELL PRODUCTS "SATELLITE-POWER MASSOMER" ("SATELLITE-SM")
CN218180030U (en) Oil-gas-water three-phase flow metering device