SU802799A1 - Тепловой уровнемер - Google Patents

Description

(54) ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относитс  к тепловый уровнемерсМ и может найти применени в метгшлургической, нефт ной, химической , п{&11евой и других отрасл х прокшшленности при измерении уровн  нагретых жидких, гранулированных, сыпучих и кусковых сред. Известны тепловые измерители уровн  жидких сред, содержсицие измерительный датчик, проход щий через границу раздела жидкой и паровой фаз, два компенсационных датчика, дифференциально-мостовую измерител1Ьную схему, к которой подключены датчики , при этом датчики выполнены в виде терморезисторов и- Недостаток таких у&звавмеест теп лового принципа действи  заключаетс  в их сложности, так как дл  обеспечеми  их работы необходимо об затель ное питание всех датчиков равными токами, что требует привлечени  дл  этой цели дополнительных технических средств, реализугадих указанное питание при изменении условий и режима эксплуатации, при этом недостаточна надежность измерений, например, дп  электропровод щих сред, так как в этом случае малейшее нарушение поверхности изол ции датчиков приводит к неправильным показани м и к выходу из стро  всего измерител . Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  тепловой уровнемер, содержащий емкость, измерительный и два компенсационных датчика, выполневные в виде тепловых труб с датчиками тегоювого потока каждый, две газовые ufaмеры , в которых расположены зоны изол ции компенсационных тепловых труб, трубопроводы св зи упом нутых камер с парогазовым пространством емкости, два блока сравнени , два аварийных сигнализатора верхнего и нижнего уровней, множительно-делительное устройство, усилитель, показывающее и регистрирующее устройства {2 |. Недостаток этого теплового уровнемера состоит в сложности схемного построени , которое заключаетс  в об зательном наличии дополнительных газовых камер дл  расположени  в них участков изол ции компенсационных труб и дополнительных трубопроводов св зи упом нутых камер с парогазовым пространством емкости . При измерении уровн  в достаточно высоких емкост х с относительно небольшой площадью поперечного сечени  данный уровнемер не обеспечивает достижени  требуемого диапазона измерени . Кроме того, дополнительные камеры и трубопроводы снижают надежность и точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и точности измерени , а также упрощение устройства уровнемера.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что измерительный датчик выполнен из не менее двух равномерно расположенных в диапазоне контролируемого уровн  тепловых труб, установленных последовательно с компенсационными тепловыми трубами под углом к боковой стенке емкости таким образом, что в емкости размещены только зоны испарени  упом нутых труб и конец зоны испарени  предыдущей тепловой трубы  вл етс  началом зоны испарени  последующей тепловой тру&ы, а в измерительную схему введены сумматор, который включен между одним блоком сравнени  и датчиками теплового потока измерите. льйого датчика, и два дополнительных уса ител , каж;адй из которых установлен а схеме между выходом датчика теплового потока соответствующего комиенсационного-датчика и вxoдo i блока сравнени . , На чертеже схематически изобрете тепловой уровнемер.

В емкости 1 с нагретой измер емо средой 2 установлены последовательно по высоте измер емого уровн  под углом р к боковой стенке емкости 1 измерительньай датчик 3 в виде тепловых труб 4 и компенсационные датчики в виде тепловых труб 5 и б. Теп  овые трубы 4, 5, б установлены так, что в емкости 1 расположены только их зоны испарени  длиной , а конец зоны испарени  предыдущей теплсв-ой трубы  вл етс  началом зон испарени  последующей тепловой трубы.

На зонах конденсации тепловых труб 4 установлены датчики 7 теплового потока. На зоне конденсации парогазовой компенсационной трубы 5 установлен датчик 8 теплового потока , а на зоне конденсации тепловой трубы 6, установленной ниже минимального уровн  ,/ расположен датчик 9 теплового потока. Ниже мнн установлен термочувотвительнкй элемент 10 Датчики 7 теплового потока подключены к входам судшатора 11. Выход сумматора 11 подключен к первому входу первого блока 12 сравнени . Датчик 8 теплового потока через дополнительный усилитель 13, коэффициент усилени  которого равен числу тепловых труб 4, подключен к второму входу блока 12

сравнени , первому входу аварийного сигнализатора 14 верхнего уровн  и второму- входу второго блока 15 сравнени , к первому входу которого через второй дополнительный усилитель J 16, коэффициент усилени  которого равен числу тепловых труб 4, подключен датчик 9 теплового потока.

Выход усилител  16 подключен также к первому входу аварийного сигнализатора 17 нижнего уровн . Вторые входы сигнализаторов 14 и 17 подключены к выходу термочувствительного элемента 10. Выходы блоков сравнени  12 и 15 подключены к входам множительно-делительного устройства 18. Выход множительноделительного устройства 18 подключен к входу усилител  19, к выходу которого подключены показывающие 20 и регистрирующие 21 устройства.

Предлагаемый уровнемер работает следующим образом.

При уменьшении уровн  нагретой среды 2 в емкости 1 от ,;; уменьшаетс  величина теплового потока, воспринимаемого тепловыми трубами 4 и передаваемого ими датчикам 7 теплового потока. Тзпловые же потоки , воспринимаемые компенсационными тепловыми трубами 5 и б и передаваемые ими соответственно датчикам 8 и 9 теплового потока, при неизменности температур парогазовой и измер емой сред остаютс  посто нными, при этом тепловой поток трубы 5, как. правило,меньше теплового потока трубы б, потс иу что коэффициент теплопередачи при контакте трубы с паровой фазой меньше коэффициента теплопередачи ири контакте трубы с измер емой жидкой или сыпучей средой.

За счет того, что тепловые трубы 4 расположены равномерно по высоте измер емой сре   2 и установлены последовательно с компенсационными тепловыми трубами 5, б под углом р к боковой стенке емкости 1 так, что в ёмкости 1 размещены только зоны испарени  упом нутых труб длиной t в конец зоны ис арени  предшщущей тепловой трубы 5 (1)  вл емс  началом зоны испарени  последующей тепловой трубы 4 (6). Тепловые трубы 4, представл ющие собой иэмерите хьнг й датчик 3, непрерывно регистрируют уменьшение теплового потока при уменьшении уровн  среды 2.

Датчики 7-9 теплового потока преобразуют величины тепловых потоков в пропорциональные величины термоэлектродвижущих сил. Датчики 7 - в и„3(л , датчик 8 - в Ufl.. , датчик 9 в ж-К- Сигналы с выходов датчиков 7 поступают на сумматор 11, где склады:ваютс  сигналы со всех датчиков 7. 5 снижении уровн  тепловые трубы

последовательно оказываютс  в парогазовой среде, постольку сигналы с соответствующих датчиков 7 уменьшютс  и, следовательно, уменьшаетс  суммарный сигнал на выходе сумматора 11. Сигнал с выхода сумматора

11поступает на один из входов блока сравнени  12, а сигнал с выхода датчика 8 через усилитель 13 с коэффициентом усилени , равным числу тепловых труб 4, поступает на второ вход блока 12 и на второй вход блок сравнени  15. На первый вход блока сравнени  15 через усилитель 16, коэффициент усилени  которого ргшен коэффициенту усилени  усилител  13, поступает сигнал от датчика 9. В блоках сравнени  12 и 15 происходит сравнение указанных сигналов. С выхода блоков 12 и 15 сигналы рассогласовани  подаютс  на входы множительно-делительного устройства 18. При этом с уменьшением уровн  сигнал рассогласовани  блока 12 уменьшаетс , а сигнал рассогласовани  блока 15 при прочих одинаковых услови х сохран етс  таким же. В устройстве 18 выполн етс  операци  делни  сигнала рассогласовани  блока

12на сигнал рассогласовани  блока 15 и умножение полученного результата на посто нное значение напр жени . С выхода устройства 18 сигнал поступает на усилитель 19,

к выходу которого подключены пока .зьгаающее 20 и регистрирующее 21 устройства. При уменьшении уровн  результирующий сигнал на выходе устройства 18 и, следовательно, на выходе усилител  16 уменьшаетс  и при достижении уровн  И цц становитс  равным нулю. Устройства 20 и 21 фиксируют изменение во времени сигнала с выхода усилител  19, пропорциональное изменению уровн  а еивсости 1.

При увеличении уровн  от H,j работа устройства осуществл етс  э обратной последовательности.

Число измерительных тепловых труб в рабочем диапазоне изменени  с уйетом диаметра трубы определ етс  из соотношени :

HMNOKC. Амн

Я6-COS (Ь

sin }Ь

- Н....... - диапазйн иэмербН

макс УРОВНЯ

t - длина участка испарени  тепловой трубы;

(Ъ - угол наклона тепДОВОЙ трубы к бО

ковой стенке емкости;

d - наружный диаметр 5тепловой трубы.

При использовании предложенного устройстэа обеспечиваетс  полна  инвариантность измерени  среды и ее парогазовой фазы в широком диапазо«л не температур.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

№ 540149, кл. 6 01 F 23/22, 15.01.75.

2.авторское свидетельство СССР по за вке 2605751/18-10,

кл. G 01 F 23/22, 18.04..78 ( прототип).