RU56599U1

RU56599U1 - LIQUID LEVEL METER

Info

Publication number: RU56599U1
Application number: RU2006118057/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Кабанов; Олег Владиславович Молчанов; Максим Славкович Бобак; Сергей Владимирович Сорока; Сергей Владимирович Старый
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2006-09-10

Abstract

Полезная модель относится к измерителям уровня жидкости для жестких вертикальных резервуаров, в частности, к уровнемерам жидкости с применением поплавков, и может быть использовано в нефтяной и химической промышленности преимущественно для контроля за уровнем жидкостей, хранящихся в любых вертикальных резервуарах, имеющих горизонтальные днища. Технический результат полезной модели: повышение точности измерения уровня жидкости. Указанный технический результат достигается тем, что известный уровнемер жидкости в вертикальных резервуарах, содержащий цилиндрический корпус 2, внутренняя полость которого через каналы 5 сообщена с жидкостью, размещенный в корпусе 2 поплавок 10, покрыт зеркальным слоем, источник 11 и приемник 12 излучения, связанные с полостью цилиндрического корпуса 2 через оптический замыкатель 13, выполненный в виде диска с окнами, поверхность которого покрыта отражающим слоем, уголковый отражатель 17 и блок 15 управления последовательностью операций, электрически связанный с источником 11 и приемником 12 излучения и с приводом 14 вращения оптического замыкателя 13, согласно изобретению дополнительно содержит ступенчатую цилиндрическую насадку 6, имеющую основание 7 для крепления на горловине резервуара, второй уголковый отражатель 18 и стеклянную перегородку 8, разделяющую ступени полой цилиндрической насадки 6, в ступени меньшего диаметра которой закреплена труба 1 с установленным в ней корпусом 2 уровнемера, кольцевой зазор между которыми у нижних торцов закрыт от контакта с жидкостью перегородкой 3 с отражающим слоем 4 на внутренней поверхности, а в ступени большего диаметра цилиндрической 6 насадки размещен оптический замыкатель 13, в одном из окон которого установлены первый и второй у толковые отражатели 17 и 18, при этом источник 11 и приемник 12 излучения и привод 14 оптического замыкателя 13 установлены на основании 7 ступенчатой цилиндрической насадки 6.The utility model relates to liquid level meters for rigid vertical tanks, in particular, to liquid level meters using floats, and can be used in the oil and chemical industry mainly for monitoring the level of liquids stored in any vertical tanks having horizontal bottoms. The technical result of the utility model: improving the accuracy of measuring the liquid level. The specified technical result is achieved by the fact that the known liquid level gauge in vertical tanks containing a cylindrical body 2, the internal cavity of which is connected through the channels 5 with liquid, placed in the housing 2 of the float 10, is covered with a mirror layer, the source 11 and the radiation receiver 12 associated with the cavity a cylindrical body 2 through an optical contactor 13, made in the form of a disk with windows, the surface of which is covered with a reflective layer, an angle reflector 17 and a control unit 15 for controlling the sequence of operations, electronic ctrically connected to the radiation source 11 and the radiation receiver 12 and to the rotation drive 14 of the optical contactor 13, according to the invention further comprises a stepped cylindrical nozzle 6 having a base 7 for mounting on the neck of the tank, a second corner reflector 18 and a glass partition 8 separating the steps of the hollow cylindrical nozzle 6, in a step of a smaller diameter which the pipe 1 is fixed with the level gauge body 2 installed in it, the annular gap between which at the lower ends is closed from contact with the liquid town 3 with a reflective layer 4 on the inner surface, and in the step of a larger diameter of the cylindrical nozzle 6 there is an optical contactor 13, in one of the windows of which are installed the first and second sensory reflectors 17 and 18, while the source 11 and the receiver 12 of the radiation and drive 14 optical contactor 13 are installed on the basis of 7 step cylindrical nozzles 6.

Description

Полезная модель относится к измерителям уровня жидкости для жестких вертикальных резервуаров, в частности, к уровнемерам жидкости с применением поплавков, и может быть использовано в нефтяной и химической промышленности преимущественно для контроля за уровнем жидкостей, хранящихся в любых вертикальных резервуарах, имеющих горизонтальные днища.The utility model relates to liquid level meters for rigid vertical tanks, in particular, to liquid level meters using floats, and can be used in the oil and chemical industry mainly for monitoring the level of liquids stored in any vertical tanks having horizontal bottoms.

Как показала практика эксплуатации вертикальных жестких резервуаров, на измерение уровня жидкости оказывает влияние неконтролируемое изменение базовой высоты резервуара за счет изменения положения днища относительно крыши емкости во время проведения сливо-наливных операций и периодических деформаций от гидростатического давления, а так как большинство уровнемеров при измерении уровня привязывается к базовой высоте резервуара, то достоверность измерения уровня жидкости очень низка из-за изменения (прогиба) горизонтальности днища.As the practice of operating vertical rigid tanks has shown, an uncontrolled change in the base height of the tank affects the measurement of the liquid level due to a change in the position of the bottom relative to the roof of the tank during drainage operations and periodic deformations from hydrostatic pressure, and since most level gauges are attached when measuring the level to the base height of the tank, then the reliability of measuring the liquid level is very low due to a change (deflection) in the horizontalness of the bottom.

Перед авторами стояла задача разработать уровнемер, который бы снижал погрешность измерения за счет учета влияния гидростатического давления жидкости на днище.The authors were faced with the task of developing a level gauge that would reduce the measurement error by taking into account the effect of hydrostatic liquid pressure on the bottom.

При просмотре патентной и научно-технической информации были выявлены технические решения-аналоги. Так, известно устройство для измерения уровня жидкости в резервуарах, содержащее приемник гидростатического давления в виде поршня, над которым установлены излучающий и приемный световоды, оптически сопряженные соответственно с источником и приемником света, электрически соединенными с блоком питания, двумя входами аналого-цифрового преобразователя и индикатором (РФ П №2064665 G 01 F 23/14 1996 г.).When viewing patent and scientific and technical information, technical solutions-analogues were revealed. So, it is known a device for measuring the liquid level in tanks, containing a hydrostatic pressure receiver in the form of a piston, above which there are emitting and receiving optical fibers, optically coupled respectively to a light source and receiver, electrically connected to a power supply unit, two inputs of an analog-to-digital converter and an indicator (RF P No. 2064665 G 01 F 23/14 1996).

Недостатками данной конструкции являются низкая точность, обусловленная инструментальной погрешностью пары трения поршень-труба, температурной нестабильностью компонентов электрической схемы, осмолением и загрязнением оптических поверхностей, а также малым динамическим диапазоном измерения из-за большого рассеивания оптического излучения за пределами фокуса сферического углубления.The disadvantages of this design are the low accuracy due to the instrumental error of the piston-tube friction pair, the temperature instability of the components of the electrical circuit, the grinding and contamination of the optical surfaces, as well as the small dynamic measurement range due to the large scattering of optical radiation outside the focus of the spherical cavity.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению принятым за прототип является устройство для измерения уровня жидкости в герметичных емкостях, содержащее цилиндрический полый корпус с установленным внутри с возможностью перемещения в вертикальной плоскости поршнем, на поверхности которого размещен уголковый отражатель. В верхней части корпуса установлены передающий и приемный световоды, связанные через устройства ввода и вывода излучения и оптический замыкатель, выполненный в виде диска с окнами, внешняя поверхность которого покрыта отражающим слоем, с источником и приемником излучения, электрически соединенными с входом ждущего мультивибратора, измерителя частоты и ЭВМ (РФ П №2084837 G 01 F 23/22 - прототип).The closest in technical essence to the invention adopted as a prototype is a device for measuring the liquid level in sealed containers, containing a cylindrical hollow body with a piston mounted inside with the possibility of movement in a vertical plane, on the surface of which an angular reflector is placed. In the upper part of the housing, transmitting and receiving fibers are connected through radiation input and output devices and an optical contactor made in the form of a disk with windows, the outer surface of which is covered with a reflective layer, with a radiation source and receiver, electrically connected to the input of the waiting multivibrator, frequency meter and computers (RF P No. 2084837 G 01 F 23/22 - prototype).

Недостатками данного устройства является низкая точность, обусловленная влиянием на погрешность измерений уровня неконтролируемого изменения базовой высоты резервуара за счет изменения положения днища относительно крыши емкости во время проведения сливо-наливных операций и периодических деформаций от гидростатического давления.The disadvantages of this device is the low accuracy due to the influence on the measurement error of the level of uncontrolled changes in the base height of the tank due to a change in the position of the bottom relative to the roof of the tank during drainage operations and periodic deformations from hydrostatic pressure.

Технический результат полезной модели - повышение точности измерения уровня жидкости.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of measuring the liquid level.

Указанный технический результат достигается тем, что известный уровнемер жидкости в жестких вертикальных резервуарах, содержащий цилиндрический корпус, внутренняя полость которого через выполненные в его нижней части каналы сообщена с измеряемой жидкостью, размещенный с возможностью вертикального перемещения в цилиндрическом корпусе поплавок, верхняя поверхность которого покрыта зеркальным слоем, источник и приемник The specified technical result is achieved by the fact that the known liquid level gauge in rigid vertical tanks, containing a cylindrical body, the inner cavity of which is connected with the measured liquid through channels made in its lower part, is placed with the possibility of vertical movement in the cylindrical body of the float, the upper surface of which is coated with a mirror layer source and receiver

излучения, связанные с внутренней полостью цилиндрического корпуса через оптический замыкатель, выполненный в виде диска с окнами, на внешнюю поверхность которого нанесен отражающий слой, уголковый отражатель и блок управления последовательностью операций, электрически связанный с источником и приемником излучения и с приводом вращения оптического замыкателя, согласно изобретению дополнительно содержит ступенчатую полую цилиндрическую насадку, имеющую опорное основание для герметичного крепления на горловине жесткого вертикального резервуара, второй уголковый отражатель и стеклянную перегородку, разделяющую ступени полой цилиндрической насадки, в ступени меньшего диаметра которой закреплена с возможностью ограниченного вертикального перемещения труба с коаксиально установленным в ней цилиндрическим корпусом уровнемера, кольцевой зазор между которыми у нижних торцов герметично закрыт от контакта с измеряемой жидкостью горизонтальной перегородкой с отражающим слоем на внутренней поверхности, а в ступени большего диаметра полой цилиндрической насадки размещен оптический замыкатель, в одном из окон которого установлены встречно первый и второй уголковые отражатели, при этом источник и приемник излучения и привод оптического замыкателя установлены на опорном основании ступенчатой полой цилиндрической насадки.radiation associated with the internal cavity of the cylindrical body through an optical contactor, made in the form of a disk with windows, on the outer surface of which is applied a reflective layer, an angular reflector and a control unit of the sequence of operations, electrically connected to the radiation source and receiver and to the rotation drive of the optical contactor, according to the invention further comprises a stepped hollow cylindrical nozzle having a support base for tight mounting on the neck of a rigid vertical of the reservoir, the second corner reflector and the glass partition separating the steps of the hollow cylindrical nozzle, in the step of a smaller diameter of which a pipe with a coaxially mounted cylindrical body of the level gauge is fixed with limited vertical movement, the annular gap between which at the lower ends is hermetically closed from contact with the measured liquid horizontal partition with a reflective layer on the inner surface, and in the step of a larger diameter of the hollow cylindrical nozzle times eschen optical contactor in one of the windows which are set opposite first and second corner reflectors, wherein the radiation source and receiver and an optical drive contactor mounted on the support base of the hollow stepped cylindrical nozzle.

На фиг.1 представлен уровнемер жидкости (в разрезе на резервуаре);Figure 1 presents the liquid level meter (in the context of the tank);

фиг.2 - оптический замыкатель (вид сверху);figure 2 - optical contactor (top view);

фиг.3 - оптический замыкатель (вид по стрелке I-I фиг.2).figure 3 - optical contactor (view along arrow I-I of figure 2).

Уровнемер жидкости содержит вертикальную трубу 1, охватывающую коаксиально установленный в ней цилиндрический корпус 2 с кольцевым зазором (от двух до пяти сантиметров). Кольцевой зазор герметично закрыт от контакта с измеряемой жидкостью горизонтальной перегородкой 3, покрытой зеркальным (отражающим) слоем 4 с внутренней стороны и размещенной над каналами 5, сообщающими внутреннюю полость цилиндрического корпуса 2 с измеряемой жидкостью в резервуаре. В верхней части уровнемера размещена ступенчатая полая насадка 6, в ступени меньшего диаметра которой закреплена с The liquid level gauge contains a vertical pipe 1, covering a coaxially mounted cylindrical body 2 with an annular gap (from two to five centimeters). The annular gap is hermetically closed from contact with the measured liquid by a horizontal partition 3, covered with a mirror (reflective) layer 4 from the inside and placed above the channels 5, communicating the internal cavity of the cylindrical body 2 with the measured liquid in the tank. In the upper part of the level gauge there is a stepped hollow nozzle 6, in a step of a smaller diameter which is fixed with

возможностью ограниченного вертикального перемещения труба 1. Ступенчатая насадка 6 имеет опорное основание 7, которое герметично закрепляют на световом люке вертикального резервуара при помощи болтового соединения. Ступени насадки 6 разделены герметично установленной стеклянной перегородкой 8, которая защищает внутреннюю полость большего диаметра от влияния отложений и паров измеряемой жидкости на работу контрольно-измерительных приборов.the possibility of limited vertical movement of the pipe 1. The stepped nozzle 6 has a support base 7, which is hermetically mounted on the skylight of the vertical tank using a bolt connection. The steps of the nozzle 6 are separated by a hermetically sealed glass partition 8, which protects the inner cavity of a larger diameter from the influence of deposits and vapors of the measured liquid on the operation of instrumentation.

Ограничение вертикального перемещения трубы 1 (вместе с корпусом 2) достигается за счет наличия упора 9 (в виде шип-паз), которые обеспечивают диапазон перемещения трубы 1 в ступенчатой насадке 6. Исходя из практики эксплуатации вертикальных резервуаров, максимальный прогиб днища может достигать до 40 см в ту или иную сторону, следовательно диапазон перемещения трубы в ступени меньшего диаметра составляет 80 см.The restriction of the vertical movement of the pipe 1 (together with the body 2) is achieved due to the presence of an abutment 9 (in the form of a tenon groove), which provide a range of movement of the pipe 1 in the step nozzle 6. Based on the practice of operating vertical tanks, the maximum deflection of the bottom can reach up to 40 cm in one direction or another, therefore, the range of movement of the pipe in the steps of a smaller diameter is 80 cm.

В цилиндрическом корпусе 2 размещен поплавок 10, верхняя поверхность которого покрыта зеркальным слоем. На опорном основании 7 установлены источник 11 и приемник 12 излучения (фотодиоды). Между опорным основанием 7 и стеклянной перегородкой 8 установлен оптический замыкатель 13, ось вращения (без позиции) которого связана с приводом 14 вращения (шаговый двигатель). Источник 11 и приемник 12 излучения, а также привод 14 вращения оптического замыкателя 13 подключены к блоку 15 управления последовательностью операций измерения.In the cylindrical body 2 there is a float 10, the upper surface of which is covered with a mirror layer. A source 11 and a radiation receiver 12 (photodiodes) are installed on the supporting base 7. Between the support base 7 and the glass partition 8, an optical contactor 13 is installed, the rotation axis (without position) of which is connected to the rotation drive 14 (stepper motor). The source 11 and the receiver 12 of the radiation, as well as the drive 14 of the rotation of the optical contactor 13 are connected to the block 15 control the sequence of operations of the measurement.

Оптический замыкатель 13 имеет форму диска из любого прочного материала (металл, пластик и пр.) диаметром от пяти до десяти сантиметров. Ось диска жестко связана с валом привода 14 вращения диска в горизонтальной плоскости. Замыкатель 13 имеет три равных сектора: «А», «В» и «С» с углом в 120° каждый.The optical contactor 13 is in the form of a disk of any durable material (metal, plastic, etc.) with a diameter of five to ten centimeters. The axis of the disk is rigidly connected with the shaft of the drive 14 of rotation of the disk in a horizontal plane. The switch 13 has three equal sectors: "A", "B" and "C" with an angle of 120 ° each.

Сектор «А» и вся его внешняя поверхность (обращенная к приводу 14 вращения) покрыта отражающим слоем.Sector "A" and its entire external surface (facing the drive 14 of rotation) is covered with a reflective layer.

Сектор «В» на своей осевой линии имеет сквозное отверстие 16 в виде прямоугольника, в котором располагаются встречно первый 17 и второй 18 Sector "B" on its centerline has a through hole 16 in the form of a rectangle in which the first 17 and second 18 are opposed

уголковые отражатели. Уголковые отражателя 17 и 18 расположены в сквозном отверстии 16 таким образом, чтобы сместить световой поток от источника 11 излучения в кольцевой зазор между трубой 1 и цилиндрическим корпусом 2 и к приемному 12 излучения.corner reflectors. The corner reflectors 17 and 18 are located in the through hole 16 so as to shift the light flux from the radiation source 11 into the annular gap between the pipe 1 and the cylindrical body 2 and to the radiation receiving 12.

Сектор «С» на своей осевой линии имеет сквозное отверстие 19 в виде круга. Диаметр и размещение на осевой линии выбирают из условия обеспечения прохождения светового потока от источника 11 к приемнику 12 излучения.Sector "C" on its center line has a through hole 19 in the form of a circle. The diameter and placement on the axial line is selected from the condition for the passage of the light flux from the source 11 to the radiation receiver 12.

Блок 15 управления последовательностью операций выполнен в виде микроконтроллера с программным обеспечением (DS1040 Dallas Semiconductor, ЗАО «ДОДЭКА», Справочная литература электронные компоненты, 2003 г., с.67).Block 15 control the sequence of operations is made in the form of a microcontroller with software (DS1040 Dallas Semiconductor, ZAO "DODEKA", Reference electronic components, 2003, p.67).

Уровнемер жидкости работает следующим образом.The liquid level gauge works as follows.

Для пояснения работы введены условные обозначения:To clarify the work, the following conventions are introduced:

- сектор «А» условно (для пояснения работы уровнемера) назван сектором режима калибровки.- sector “A” conditionally (to explain the operation of the level gauge) is called the sector of the calibration mode.

- сектор «В» условно (для пояснения работы уровнемера) назван сектором режима измерения базовой высоты резервуара;- sector "B" conditionally (to explain the operation of the level gauge) is called the sector of the mode of measuring the base height of the tank;

- сектор «С» условно (для пояснения работы уровнемера) назван сектором режима измерения уровня жидкости в резервуаре;- sector "C" is conditionally (to explain the operation of the level gauge) called the sector of the mode of measuring the liquid level in the tank;

Заявляемый уровнемер жидкости представляет собой устройство, габариты которого зависят от широко распространенных вертикальных резервуаров, высота которых находится в пределах Нрз=12 м, а размер диаметра светового люка составляет 200 мм.The inventive liquid level gauge is a device whose dimensions depend on widespread vertical tanks, the height of which is within the range of Нрз = 12 m, and the diameter of the skylight is 200 mm.

Исходя из размера диаметра светового люка, больший диаметр ступенчатой насадки 6 принимают D=197 мм.Based on the size of the diameter of the skylight, the larger diameter of the step nozzle 6 is D = 197 mm.

Перед началом измерения уровня жидкости в резервуаре в блок 15 управления последовательностью операций задают следующие величины:Before starting to measure the liquid level in the tank in the block 15 control the sequence of operations set the following values:

Нкз - значение расстояния от передающего 11 и приемного 12 источника излучения до поверхности оптического замыкателя 13,NKZ - the value of the distance from the transmitting 11 and receiving 12 of the radiation source to the surface of the optical contactor 13,

Нбз - значение расстояния от передающего 11 и приемного 12 источника излучения до отражающего слоя 4 горизонтальной перегородки 3,Nbz - the value of the distance from the transmitter 11 and receiver 12 of the radiation source to the reflective layer 4 of the horizontal partition 3,

Нрз - базовая высота резервуара.Нрз - base height of the tank.

Уровнемер устанавливают на резервуар таким образом, чтобы торец трубы 1 коснулся днища резервуара, при этом проверяют перпендикулярность трубы 1 по отношению к днищу резервуара. При заполнении резервуара по цилиндрическому корпусу 2 жидкостью, поступающей через каналы 5, выталкивается поплавок 10, при этом положение поплавка 10 соответствует уровню жидкости в резервуаре. Блок 15 управления последовательностью операций, согласно программного обеспечения, при помощи привода 14 вращения поворачивает оптический замыкатель 13 таким образом, чтобы сектор «А» был размещен под передающим 11 источником и приемником 12 излучения. Затем блок 15 управления последовательностью операций включает источник 11 излучения, который подает кратковременный световой импульс. Световой поток от источника 11 излучения отражается от поверхности сектора «А» оптического замыкателя 13 и попадает на приемник 12 излучения. Электрический импульс с приемника 12 излучения поступает в блок 15 управления последовательностью операций, который формирует цифровой импульс, равный расстоянию Нк.The level gauge is installed on the tank so that the end of the pipe 1 touches the bottom of the tank, while checking the perpendicularity of the pipe 1 with respect to the bottom of the tank. When filling the tank in a cylindrical body 2 with the liquid entering through the channels 5, the float 10 is pushed out, while the position of the float 10 corresponds to the liquid level in the tank. The control unit 15 of the sequence of operations, according to the software, by means of a rotation drive 14 rotates the optical contactor 13 so that sector "A" is placed under the transmitting source 11 and radiation receiver 12. Then, the sequence control unit 15 includes a radiation source 11 that delivers a short-term light pulse. The luminous flux from the radiation source 11 is reflected from the surface of the sector "A" of the optical contactor 13 and enters the radiation receiver 12. An electric pulse from the radiation receiver 12 enters the sequence control unit 15, which generates a digital pulse equal to the distance Hk.

В блоке 15 управления последовательностью операций происходит сравнение заданного значения Нкз со значением Нк, полученным при измерении.In the block 15 control the sequence of operations is the comparison of the set value Nkz with the value of Nk obtained by measurement.

Если заданное значение Нкз отличается от значения Нк, то это свидетельствует о нарушении перпендикулярности трубы 1 по отношению к днищу резервуара. Проводят коррекцию установки трубы 1.If the specified value of NKZ differs from the value of NK, then this indicates a violation of the perpendicularity of the pipe 1 with respect to the bottom of the tank. Correction of the installation of the pipe 1.

Если же заданное значение Нкз соответствует полученному значению Нк, то блок 15 управления последовательностью операций, согласно программного обеспечения, при помощи привода 16 вращения поворачивает оптический замыкатель 13 таким образом, чтобы сквозное отверстие 16 сектора «В» было размещено под источником 11 и приемником 12 излучения. Затем блок 15 управления последовательностью операций включает источник 11 излучения, который вырабатывает кратковременный световой импульс. Световой поток от источника 11 излучения попадает на первый 17 уголковый отражатель, с которого передается на второй 18 уголковый отражатель и попадает на отражающий слой 4 If the set value Нкз corresponds to the obtained value Нк, then the control unit 15 of the sequence of operations, according to the software, by means of a rotation drive 16 rotates the optical contactor 13 so that the through hole 16 of sector “B” is placed under the source 11 and the radiation receiver 12 . Then, the sequence control unit 15 includes a radiation source 11 that generates a short-term light pulse. The luminous flux from the radiation source 11 falls on the first 17 corner reflector, from which the corner reflector is transmitted to the second 18 and falls on the reflective layer 4

горизонтальной перегородки 3, отражается от нее и по тому же пути в обратном порядке поступает на приемник 12 излучения. Происходит измерение расстояния Нб. В блоке 15 управления последовательностью операций происходит сравнение заданного значения Нбз и измеренного значения расстояния Нб.horizontal partition 3, is reflected from it and along the same path in the reverse order enters the radiation receiver 12. There is a measurement of the distance Nb. In the block 15 control the sequence of operations is a comparison of the set value Nbz and the measured value of the distance Nb.

Если измеренное значение Нб не соответствует заданному значению Нбз, то это свидетельствует о том, что произошло изменение горизонтальности днища резервуара, при этом труба 1 переместилась в ступенчатой насадке 6 на величину ΔН, равную разности измеренного значения Нб и заданного значения Нбз. На блоке 15 управления загорается лампа сигнализации, указывающая на то, что для дальнейшей эксплуатации требуется провести переградуировку резервуара.If the measured value of Нб does not correspond to the set value of Нбз, then this indicates that there was a change in the horizontality of the bottom of the tank, while the pipe 1 moved in the stepped nozzle 6 by ΔН equal to the difference between the measured value of Нб and the set value of Нбз. On the control unit 15, the alarm lamp lights up, indicating that for further operation it is necessary to rebuild the tank.

При текущей же эксплуатации резервуара эта величина ΔН будет учитываться, как постоянная величина при изменении уровня.In the current operation of the tank, this ΔН value will be taken into account as a constant value when the level changes.

Если измеренное значение Нб соответствует заданному значению Нбз, то блок 15 управления последовательностью операций, согласно программного обеспечения, при помощи привода 14 вращения поворачивает оптический замыкатель 13 таким образом, чтобы сквозное отверстие 19 сектора «С» было размещено под источником 11 и приемником 12 излучения. Затем блок 15 управления последовательностью операций включает источник 11 излучения, который вырабатывает кратковременный световой импульс. Световой поток от источника 11 излучения проходит через сквозное отверстие 19 в секторе «С», отражается от поверхности поплавка 10 и попадает на приемник 12 излучения, что соответствует Нп расстоянию до поплавка 10, с учетом полученной величины ΔН.If the measured value of Нб corresponds to the set value of Нбз, then the control unit 15 of the sequence of operations, according to the software, by means of a rotation drive 14 rotates the optical contactor 13 so that the through hole 19 of the sector “C” is placed under the source 11 and the radiation receiver 12. Then, the sequence control unit 15 includes a radiation source 11 that generates a short-term light pulse. The luminous flux from the radiation source 11 passes through the through hole 19 in the sector “C”, is reflected from the surface of the float 10 and enters the radiation receiver 12, which corresponds to the Np distance to the float 10, taking into account the obtained ΔН value.

Согласно программного обеспечения блока 15 управления последовательностью операций оптический замыкатель 13 при помощи привода 14 вращается со скоростью двадцать оборотов в минуту, что обеспечивает непрерывный контроль за уровнем жидкости в резервуаре с учетом изменения деформации днища от гидростатического давления.According to the software of the sequence control unit 15, the optical closure 13 rotates at a speed of twenty revolutions per minute by means of the drive 14, which provides continuous monitoring of the liquid level in the tank, taking into account changes in the deformation of the bottom from hydrostatic pressure.

Уровень жидкости в резервуаре рассчитывается в блоке 15 управления последовательностью операций по следующей формуле:The liquid level in the tank is calculated in the block 15 control the sequence of operations according to the following formula:

Нж=Нрз-Нп,Nzh = Nrz-Np,

где Нж - уровень жидкости,where NJ is the fluid level,

Нрз - базовая высота резервуара,Нрз - base height of the tank,

Нп - расстояние от источника 11 излучения до поплавка 10.Np - the distance from the radiation source 11 to the float 10.

Заявляемый уровнемер проходил испытания на резервуаре марки РВС-3000, высота которого Нз=1226 см, следовательно с учетом расстояния до зеркальной поверхности 4 перегородки 3 Нбз=1216 см. Целью эксперимента являлась проверка адекватности уровнемера по сравнению с ручными средствами измерения уровня керосина ТС-1 в РВС-3000. Уровнемером измерили расстояние от передающего 11 и приемного 12 источника излучения до отражающего слоя 4 горизонтальной перегородки 3, которое совпало с заданным и составило Нб=1216 см. Уровень авиационного керосина ТС-1, находящегося в резервуаре составил Нж=889 см, что соответствует по градуировочной таблице резервуара объему 2510,121 м³.The inventive level gauge was tested on a reservoir of the RVS-3000 brand, the height of which is Нз = 1226 cm, therefore, taking into account the distance to the mirror surface 4 of the partition 3 Нбз = 1216 cm. The aim of the experiment was to verify the adequacy of the level gauge in comparison with manual means for measuring the level of TS-1 kerosene in RVS-3000. The level gauge measured the distance from the transmitter 11 and receiver 12 of the radiation source to the reflecting layer 4 of the horizontal partition 3, which coincided with the specified one and amounted to Нб = 1216 cm. The level of aviation kerosene ТС-1 located in the tank was Нж = 889 cm, which corresponds to the calibration tank table with a volume of 2510.121 m ³ .

После проведения технологической операции по приему 380,06 м³керосина в резервуар через образцовый счетчик, блок 15 управления выдал сигнал рассогласования (Нб составило 1218,7 см), равный разнице расстояний ΔН=Нб-Нбз=1218,7-1216=2,7 см, что свидетельствует о деформации днища. На блоке 15 управления уровнемера загорелась лампа сигнализации, требующая переградуировки резервуара.After a technological operation was carried out to receive 380.06 m ^{3 of} kerosene into the tank through a reference meter, the control unit 15 gave a mismatch signal (Нб amounted to 1218.7 cm), equal to the distance difference ΔН = Нб-Нбз = 1218.7-1216 = 2, 7 cm, which indicates the deformation of the bottom. At the level gauge control unit 15, an alarm lamp illuminated, requiring re-calibration of the tank.

Измерив уровень при помощи образцовой рулетки получили Нж=1025 см, и по градуировочной таблице объем керосина составил 2892,987 м³.By measuring the level with the help of an exemplary roulette, we obtained Нж = 1025 cm, and according to the calibration table the volume of kerosene was 2892.987 m ³ .

При сопоставлении данных по объему керосина, прошедшего через образцовый счетчик и измеренного при помощи уровнемера получили разницу ΔV=(2892,987-2510,121)-380,06=2,806 м³.When comparing data on the volume of kerosene passed through the reference meter and measured using a level gauge, the difference ΔV = (2892,987-2510,121) -380.06 = 2.806 m ^{3 was} obtained.

Анализ проведенного исследования показал:Analysis of the study showed:

- при применении ручных средств измерений уровня деформация днища резервуара составила ΔН=2,7 см, следовательно, неучтенная систематическая составляющая погрешности измерения уровня приведет к недостаче керосина равной 2,806 м³;- when using manual level measuring instruments, the deformation of the tank bottom was ΔН = 2.7 cm, therefore, the unaccounted systematic component of the level measurement error will lead to a lack of kerosene equal to 2.806 m ³ ;

- уровнемер жидкости, учитывая влияние систематической составляющей погрешности измерения уровня (ΔН=2,7 см), позволяет достоверно измерять уровень нефтепродукта в резервуаре, тем самым решая задачу по повышению точности измерения уровня.- the liquid level meter, taking into account the influence of the systematic component of the level measurement error (ΔН = 2.7 cm), allows you to reliably measure the level of oil in the tank, thereby solving the problem of improving the accuracy of level measurement.

Применение полезной модели позволит за счет совокупности известных конструктивных узлов: цилиндрического корпуса 2 с каналами 5 и отличительных признаков: вертикальной трубы 1 с горизонтальной перегородкой 3, покрытой зеркальным (отражающим) слоем 4, образующими герметичную полость для измерения базовой высоты резервуара, а также совокупности применения конструктивных узлов: поплавка 10, и источника 11 и приемника 12 излучения, оптического замыкателя 13 с приводом 14 вращения, блока 15 управления, первого 17 и второго 18 уголковых отражателей размещенных в ступенчатой насадке 6, ступени которой разделяются стеклянной перегородкой 8 для защиты контрольно-измерительных приборов от воздействия факторов, таких как осмоление, окисление и т.д. и закрепленных на опорном основании 7, позволяющим герметично устанавливать всю конструкцию уровнемера на световом люке резервуара, повысить точность измерения уровня жидкости в вертикальных резервуарах за счет исключения систематической составляющей погрешности от деформации днища резервуара, а также позволит оперативно принимать решение о переградуировке резервуара.The application of the utility model will allow due to the combination of known structural units: a cylindrical body 2 with channels 5 and distinctive features: a vertical pipe 1 with a horizontal partition 3, covered with a mirror (reflective) layer 4, forming a sealed cavity for measuring the base height of the tank, as well as the combination of applications structural units: a float 10, and a source 11 and a receiver 12 of radiation, an optical closure 13 with a drive 14 of rotation, a control unit 15, the first 17 and second 18 corner reflectors times placed in a step nozzle 6, the steps of which are separated by a glass partition 8 to protect instrumentation from the effects of factors such as tarring, oxidation, etc. and fixed on the supporting base 7, which allows hermetically installing the entire level gauge design on the tank skylight, increasing the accuracy of measuring the liquid level in vertical tanks by eliminating the systematic component of the error from the deformation of the tank bottom, and will also allow you to quickly make a decision on the re-calibration of the tank.

Claims

A liquid level gauge in rigid vertical tanks, comprising a cylindrical body, the inner cavity of which is connected through the channels made in its lower part to the tank cavity, placed with the possibility of vertical movement in the cylindrical body of the float, the upper surface of which is covered with a mirror layer, the radiation source and receiver associated with the internal cavity of the cylindrical body through an optical contactor, made in the form of a disk with windows, on the outer surface of which is reflected the second layer, an angle reflector and a control unit of a sequence of operations, electrically connected with a radiation source and receiver and with an optical contact rotation drive, characterized in that it further comprises a stepped hollow cylindrical nozzle having a support base for tight mounting on the neck of a rigid vertical tank, the second corner a reflector and a glass partition separating the steps of the hollow cylindrical nozzle, in a step of a smaller diameter which is fixed with the possibility of for limited vertical movement of the pipe with a coaxially mounted cylindrical body of the level gauge, the annular gap between which at the lower ends is hermetically closed from the horizontal partition with a reflective layer on the inner surface, and an optical contactor is placed in the step of a larger diameter of the hollow cylindrical nozzle, in one of the windows of which the first and second corner reflectors are installed in the opposite direction, while the radiation source and receiver and the optical closure drive A mounted on the support base of the hollow stepped cylindrical nozzle.