SU1747922A1 - Пьезометрический уровнемер - Google Patents

Abstract

Использование: в приборостроении и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отрасл х промышленности. Пьезометрический уровнемер включает пьезометрическую трубку, вторичный прибор и измерительную схему, состо щую из трехмембран- ного элемента сравнени , пневмоемкости, импульсатора с дросселем, двух нормально закрытых клапанов, элемента пам ти, двух блоков посто нного расхода, соединенных с источниками питани . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , а именно к пневматическим измерител м уровн  жидкостей в емкост х, и может найти применение в химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отрасл х промышленности.

Известен уровнемер, включающий источник сжатого газа, вторичный прибор дл  измерени  избыточного давлени  и пьезометрическую трубку, выход щий из которой газ барботирует через слой жидкости.

Недостатком такого прибора  вл етс  барботаж газа через слой жидкости, в результате чего газ загр зн етс  парами жидкости .

Известен уровнемер, содержащий пьезометрический датчик, преобразователь, вторичный прибор, причем в нем преобразователь выполнен в виде подсоединенного входной камерой к датчику двухмзмбранно- го повторител , включенного с помощью дроссел  и линейного делител  по схеме усилител  давлени  с регулируемой обратной отрицательной св зью. В пьезометрическом датчике находитс  не обновл емый газ, который при увеличении уровн  жидкости сжимаетс , из-за чего зависимость между выходным сигналом и уровнем жидкости в емкости нелинейна.-Кроме тою, изменение температуры жидкости, растворение газа из датчика в жидкости, испарение жидкости в газ приводит к по влению дополнительной погрешности измерени .

Известен также уровнемер, содержащий источник сжатого газа, пьезометрическую трубку, вторичный прибор, в который с целью у леньшени  расхода газа включены эжектор, элемент сравнени , сервопривод, управл ющий расходом газа в зависимости от давлени  в камере отсосз эжектора, через который сжатый газ подаетс - в пьезометрическую трубку.

Недостатком такого уровнемера   чл ет- с  периодическое изменение расхода газа через эжектор и пьезометрическую трубку, которое вызывает пульсации давлени  и снижает-точность измерений уровн  Кроме того, в таком уровнемере сохранен чзстич jb ,

sj

О

ный барботаж газа через слой измер емой жидкости

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

На фиг. 1 представлена схема предлага емого пьезометрического уровнемера; на фиг 2 -состо ние пьезометрической трубки в момент сброса давлени .

Пьезометрический уровнемер содержит погруженную в контролируемую жидкость пьезометрическую трубку 1, соединенную с первым дозатором 2 посто нного расхода, первым входом трехмемб- ранного элемента 3 сравнени , первым входом первого нормально-закрытого клапана А. Второй дозатор 5 посто нного расхода соединен с пневмоемкостью 6, со вторым входом элемента 3 сравнени , с первым входом второго нормально закрытого клапана 7, первым входом элемента 8 пам ти. Выходы элемента 3 сравнени  соединены с входом импульсатора 9 с дросселем 10, выход которого соединен с управл ющими вторыми входами нормально закрытых клапанов 4 и 7 и вторым входом элемента 8 пам ти, выполненным, например , в виде устройства задержки, выход которого подключен к вторичному прибору 11 Выходы нормально закрытых клапанов соединены с атмосферой или емкостью, в которой измер етс  уровень

Уровнемер работает следующим образом .

Через дозаторы 2, 5 посто нного расхода в измерительную схему посто нно подаетс  сжатый газ (воздух или азот).

По завершении предшествующего цикла клапаны 4 и 7 закрываютс  и с этого момента поток газа от второго дозатора 5 поступает в пневмоемкость 6, а поток газа от первого дозатора 2 поступает в пьезометрическую трубку 1, вытесн   из нее жидкость . Рост давлени  в замкнутой пневмоемкости 6 происходит по линейному закону, а в пьезометрической трубке 1 из-за увеличивающегос  объема газового пространства давление нарастает по нелинейной зависимости. В момент, когда давление газа в пьезометрической трубке 1 становитс  равным давлению газа в пневмоемкости б, срабатывает элементЗ сравнени . Сигнал из выхода элемента 3 сравнени  поступает на вход импульсатора 9, который выдает единичный импульс давлени , длительность которого определ етс  настройкой дроссел  10. При этом давление в пневмоемкости б запоминаетс  элементом 8 пам ти , откуда сигнал поступает на вторичный прибор 11.

Клапаны 4, 7 открываютс , газ из трубки 1 и пневмоемкости 6 сбрасываетс  в атмосферу или в емкость, в которой измер етс  уровень. После сн ти  выходного импульса с импульсатора 9 клапаны 4 и 7 закрываютс  и цикл измерени  повтор етс . Длительность цикла определ етс  скоростью подачи газа дозаторами посто нного расхода 2 и 5, объемами пневмоемкости 6 и пьезомет- рической трубки 1 и может составл ть от нескольких секунд до дес тков минут.

Дл  математического описани  работы уровнемера ввод тс  обозначени :

Gi.G2 - массовый расход газа через до- затор посто нного расхода 5 и 2 соответственно;

г- текущее врем  с момента закрыти  клапанов 4 и 7;

Л - объем пневмоемкости 6; Но - высота пьезометрической трубки;

Н - текуща  высота уровн  жидкости в емкости;

6 - то же, в пьезометрической трубке 1;

S - поперечное сечение пье;,ометриче- ской трубки 1;

РЖ - плотность жидкости в емкости;

РО - плотность газа в пневмоемкости б и в пьезометрической трубке в момент

РО - абсолютное внешнее давление; p1t p2 - тек/идее абсолютное давление в пневмоемкости бив пьезометрической трубке соответственно;

g - ускорение свободного падени .

Масса газа в текущий момент т в пнев- моемкости бив пьезометрической трубке 1 составл ет

Р1

po-sj- f ,ObVi +Gir

О

0)

Р2

А ( Но - 6) S /о0 (Но - Н ) S + G2 г

(2)

Из уравнений (1 м 2) после исключени  переменных т и д с учетом равенства/ожд(Н- -д)Р2-Ро можно получить зависимость

Н Н0+-.

Р2

Pi - Ро G2 Vi

рж -д Рг-Ро GI S

(3)

В момент срабатывани  элемента 3 сравнени  мыполн етс  равенство и зависимость (3) приводитс  к

55 °иду ,

н Р - Р.

Т 1 -т;-

Ро

G2 -Vt

Но рж g Но

рж 9 Н0 61 Н0 S

(4)

Подбором Vi. S и/или настройкой дозаторов 2, 5 добиваютс  выполнени  равенства

1 -f

Po

рж g Ho

(5)

В результате получают линейную зави- симсють между уровнем жидкости в аппарате избыточным давлением в датчике с нулевой начальной точкой отсчета.

Газ в пьезодатчике устройства за каждый период обновл етс  и показани  уров- немера не завис т от температуры. Поскольку длительность цикла ограничена, растворение газа и испарение жидкости практически не вли ют на точность измерени . Кроме того, измерение уровн  осуще- ствл етс  без барботажа газа через слой жидкости.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Пьезометрический уровнемер содержа- щий пьезометрическую трубку, св занную с первым дозатором посто нного расхода и первым входом элемента сравнени , и вторичный прибор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измере- ни , в него дополнительно введен второй дозатор посто нного расхода, пневмоем- кость, импульсатор с дросселем, первый и второй нормально закрытые клапану, соединенные с атмосферой, и элемент пам ти, при этом

   второй дозатор посто  иного расхода св зан с пневмоемкосгью, вторым входом элемента сравнени , первым входом второго нор мально закрытого клапана и первым входом элемента пам ти, выход которого соединен с вторичным прибором, причем пьезометрическа  трубка соединена с первым входом первого нормально закрытого клапана, выходы элемента сравнени  соединены с им- пульсатором, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго нормально закрыт ых клапанов и вторым входом элемента пам ти.

   2 Уровнемер по п.1, отличающий- с   тем, что параметры прибора определены из соотношени 

   G2 ; Vi 1 , Ро GI H0Sрж g Но

   где Gi и 62 - массовые расходы газа через первый и второй дозаторы посто нного расхода;

   Vi - объем пневмоемкости;

   Но - высота пьезометрической трубки;

   S - поперечное сечение пьезометрической трубки;

   Ро - абсолютное внешнее давление;

   /9Ж- плотность жидкости в емкости.

   У,

   НачальныйТекущий

   Фие.1

   1

   н

   //

   в

   I

   ХЭ

   V.

   h-«

   ел.

   Фиг. 2