RU96103387A - Способ измерения уровня воды или жидкости - Google Patents

Claims (5)

1. Способ измерения уровня воды или жидкости путем измерения давления водяного столба с помощью погружного датчика давления воды или путем измерения давления газа барботирования, отличающийся тем, что в случае применения погружного датчика давления жидкости датчики устанавливают на двух глубинах h₁ и h₂=h₁+Δh, а в случае применения барботажного способа измерения давления водяного столба устанавливают две барботажные трубки так, чтобы их нижние концы располагались на глубинах h₁ и h₂=h₁+Δh, затем с помощью погружных датчиков производят измерение давления воды P₁ и P₂ на глубинах h₁ и h₂, а в случае применения барботажа производят измерение давления P_м1 и P_м2 газа, необходимого для вытеснения воды из барботажных трубок, с помощью измеренных давлений вычисляют плотность воды γ₂ по следующим формулам: в случае применения погружных датчиков

а в случае измерения барботажного давления, если давление барботажа измеряют в месте, высотная отметка которого выше поверхности жидкости,

если же пункт измерения уровня находится ниже поверхности жидкости, то γ₂ вычисляют по формуле

где

плотность атмосферного воздуха, приведенная в нормальное состояние γ_ao, деленная на нормальное давление P₀, см^-1;

- отношение плотности газа, применяемого для барботажа, к плотности воздуха, приведенных в нормальное состояние;
h_o2 - разность высотных отметок нижнего и верхнего концов барботажной трубки, погруженной на глубину h₂; 10³ (см) =

= 1/10^-3 (где γ = 10^-3 кг/см³ - плотность воды);
в случае измерения плотности другой жидкости необходимо вставлять приведенные формулы вместо 10³ величину

где γ_ж - среднее значение плотности жидкости;
T - температура газа, К;
T₀ - нормальная температура газа, К,
вычисленное значение плотности подставляют в расчетную формулу глубины воды h₂ и пересчитывают в значение уровня воды над уровнем моря или по отношению к какой-либо реперной высоте.

2. Способ измерения уровня воды или жидкости h_i путем барботажа сжатым газом по п. 1, отличающийся тем, что через буферную емкость подают барботажный газ до тех пор, пока выходят пузырьки барботажного газа из барботажной трубки, прекращают подачу сжатого газа и, когда давление последнего стабилизируется в буферной емкости, измеряют давление газа P_мi и вычисляют значение глубины h_i по следующим формулам:
в случае, когда пункт измерения уровня находится выше поверхности воды

или для воды

а в случае, когда пункт измерения уровня воды находится ниже поверхности воды, глубина h_i вычисляется по следующим формулам:

или (для воды)

где

безразмерная величина.

3. Способ измерения уровня воды или жидкости путем измерения давления водяного столба в случае большого диапазона измерения глубины и уровня воды и ограниченной точности датчика давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что разбивают весь диапазон измерения уровня H_max - H_min = ΔH на n поддиапазонов измерения по формуле

где δ_h - погрешность измерения глубины воды с заданной погрешностью датчика давления;
Δ^oh - допускаемая абсолютная погрешность измерения глубины или уровня воды во всем диапазоне ΔH;
далее в каждой нижней точке поддиапазона устанавливают в случае применения погружного датчика погружной датчик давления воды либо в случае применения барботажного способа устанавливают соответственно барботажные трубки, нижние концы которых совпадают с высотными отметками нижней точки каждого поддиапазона, и производят измерение глубины и уровня, используя два погружных датчика или две барботажные трубки, находящиеся на глубинах поддиапазона, самого близкого к уровню воды.

4. Способ измерения уровня воды или жидкости путем барботажа сжатым газом с помощью двух барботажных трубок по п.1, отличающийся тем, что в случае отсутствия необходимости использования значения плотности жидкости глубину h₁ или h₂ измеряют по формуле

или

где (-) и (+) относятся к случаю, когда пункт измерения барботажного давления находится ниже поверхности жидкости.

5. Барботажный уровнемер, содержащий источник сжатого воздуха со стабилизированным выходным давлением, вентиль, датчик давления, барботажную трубку, а также вычислительный блок глубины и уровня воды или жидкости, отличающийся тем, что содержит буферную емкость с объемом, примерно 5-кратным от внутреннего объема барботажной трубки, соединенной своим входом с вентилем, вход которого соединен с источником сжатого газа, а выход буферной емкости соединен с двумя барботажными трубками через соответствующие вентили, причем нижние концы барботажной трубки находятся на различных глубинах Δh = h2 = h2/3 (где h₂ - глубина воды в поддиапазоне измерения глубины или уровня) и две барботажные трубки образуют один модуль измерения глубины и уровня воды, а на буферной емкости установлены датчики давления и температуры газа в ней, выходы которых соединены с входом вычислительно-управляющего устройства, производящего вычисления плотности воды (жидкости) и уровня воды (жидкости) и управляющего вентилями, соединяющими модули барботажных трубок с источником сжатого газа, причем вентили работают в следующей последовательности: в исходном положении вентиль, соединенный с короткой барботажной трубкой, погруженной на глубине воды h₁, закрыт, вентиль подачи сжатого газа закрыт, а вентиль, соединенный с длинной барботажной трубкой h₂=h₁+Δh, открыт и в момент измерения уровня вентиль подачи сжатого газа открывается, а по истечении заданного времени закрывается, по окончании измерения давления газа в буферной емкости закрывается вентиль, соединенный с барботажной трубкой, погруженной на глубину h₂, и открывается вентиль, соединенный с барботажной трубкой, погруженной на глубину h₁=h₂-Δh, и после измерения давления газа все вентили возвращаются в исходное положение, причем в случае эпизодического (периодического) измерения плотности воды (жидкости) последний вентиль закрыт и при каждом измерении уровня не участвует в работе, а в качестве барботажных трубок используется гибкая пластмассовая трубка, например полиуретановая, с внутренним диаметром до 4 мм.